故障机理

2.2.3故障原因分析

1.返回参考点故障

数控机床的反馈元件一般分为绝对编码器和增量编码器两种，采用绝对编码器时，可通过参数设置和机床回零操作确定参考点，只要检测反馈元件的后备电池有效，此后每次开机，均记录有参考点位置信息，因而不必再进行回参考点操作。采用增量编码器，在机床每次开机时都必须返回参考点，以确定机床的坐标原点。机床回参考点故障一般可分为找不到参考点和找不准参考点两类。前一类故障主要是回参考点减速开关的信号或零标志脉冲信号失效所致，包括由于产生信号的传感器损坏引起的信号未产生或由于电缆接头接触不良或电缆破损引起的信号在传输中丢失。后一类故障往往是参考点开关挡块位置设置不当或参考点位置随机变化引起的，具体原因有：编码器零脉冲不良、减速挡块及减速开关松动或损坏、电机与丝杠的联轴节松动、滚珠丝杠间隙增大、电机转矩过低及伺服调节不良而引起跟随误差过大等原因造成。

2．伺服电机不转

数控系统至进给单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，使能信号是进给动作的前提。伺服电机是伺服系统的最终执行元件，当发生不转故障时，可能有以下几个方面的原因：1.数控系统没有速度控制信号输出；2.使能信号未接通；3.进给驱动单元故障；4.伺服电动机故障。另外，伺服电机接受速度信号仍然不转，可能是由于机床处于锁紧状态、或电机电源未接通、电机本身损坏、或电机堵转等原因。

3．伺服轴窜动故障

在进给时出现窜动现象，即在切削过程中，进给速度应均匀时，突然出现加速现象。出现窜动现象的原因可能有：测速信号不稳定(如测速装置故障、测速反馈信号干扰等)、接线端子接触不良（如紧固的螺钉松动）、位置控制信号受到干扰、伺服系统增益过大、进给轴反向间隙过大。如果窜动发生在正、反向运动的瞬间，则一般是由于进给传动链的反向间隙或者伺服系统增益过大引起。4．爬行现象

数控机床进给系统产生爬行故障通常是由机械部分故障和电气部分故障引起的，同时，系统参数设置不当，机械部分与电气部分的综合故障也会引起爬行故障。当造成爬行的原因为机械部分时，应首先检查导轨副。因移动部件所受的摩擦阻力主要是来自导轨副，导轨副的动、静摩擦因数大，且其差值也大，当各运动部件之间润滑不好时，导致机床工作台移动时静摩擦阻力增大，容易造成爬行。其次，要检查进给传动链。引起爬行的原因常常是轴承、丝杠螺母副和丝杠本身的预紧力预拉不理想，传动链中存在间隙；或传动链长，传动轴直径偏小，支承和支承座的刚度不够等。

爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良，伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。此外，伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步，使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。5．振动现象

机床以高速运行时，可能产生振动，这种故障现象可能是机械传动系统的原因，也可能是伺服进给系统参数的调整与设定不当。（如：传动环节间隙过大；电动机负载过大；编码器不良；驱动器的参数设定不当，增益过高）当数控机床发生振动故障时，首先要分析机床振动周期与进给速度是否有关：如果振动周期与进给速度有关，振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关，可通过检查速度反馈元件、位置反馈元件以及反馈信号线来排除故障；如果振动周期与进给速度无关，振动一般与位置环增益太高，或位置反馈故障有关，通过检查电动机及位置检测元件可排除此故障；振动如果在加减速过程中产生，往往是系统加减速时间设定过小造成的，重新调整加减速时间即可。

轴承的磨损或损坏、联轴器的损坏或松动、丝杠预紧力不足、丝杠的弯曲、丝杠与导轨不行、丝杠螺母的损坏、反向间隙过大或补偿过头、编码器松动等机械故障都可能引起振动。

6．位置误差故障

当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差。造成位置误差故障的原因主要有：与进给轴运动有关的机械松动、电气干扰、系统设定的允差范围过小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置（编码器）有污染或损坏（位置检测信号不良）；进给传动链累计误差过大；丝杠间3隙或传动系统间隙过大；机床反向间隙大、定位精度差；进给轴间隙补偿设定不当、输入电源电压过低、数控系统的位置控制与速度控制部分有故障。

7. 超程故障

超程是机床厂家为机床设定的保护措施，一般有软件超程、硬件超程和急停保护三种。硬件超程是为防止在回零之前手动误操作而设置，急停是最后一道防线，当硬件超程限位保护失败时它会起到保护作用。软件限位在机床回零后生效的，软件限位设置在硬件限位之内。当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警。造成超程故障的原因有：进给运动超过软限位或硬限位有干扰、加工程序不妥。

8. 过载故障

过载报警，进给运动的负载过大，参数设定错误、频繁正反转运动以及进给

传动链润滑状况不良。一般会CRT在CRT上显示伺服电动机过载、过热或过电流等报警信息。同时，在强电柜的进给伺服驱动单元上，用指示灯或数码管显示驱动单元过载、过电流等信息。如轴承润滑情况不良，导致磨损加大，影响加工精度；切削量过大时，就会产生过载报警等。