數(shù)控加工中心進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見故障及排除方法有哪些？

故障形成及原因診斷(1)超程

當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開關(guān)決定的硬限位時(shí),就會(huì)發(fā)生超程報(bào)警。一般會(huì)在CRT上顯示報(bào)警內(nèi)容。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說(shuō)明書,即可排除故障,解除報(bào)警。

(2)過載

當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過大,頻繁正反向運(yùn)動(dòng)以及傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí),均會(huì)引起過載報(bào)警。一般會(huì)在CRT上顯示伺服電機(jī)過載、過熱或過流等報(bào)警信息。同時(shí),在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元上,指示燈或數(shù)碼管會(huì)提示驅(qū)動(dòng)單元過載、過電流等信息。

(3)竄動(dòng)

在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象,其原因包括:① 測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定,如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等;② 速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾;③接線端子接觸不良,如螺釘松動(dòng)等。當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正向運(yùn)動(dòng)與反向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí),一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。

(4)爬行

發(fā)生在啟動(dòng)加速階段或低速進(jìn)給時(shí),一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低和外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是,伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器,由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷,如裂紋等,造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)和伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步,從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

(5)振動(dòng)

機(jī)床以高速運(yùn)行時(shí),可能產(chǎn)生振動(dòng),這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過流報(bào)警。機(jī)床振動(dòng)問題一般屬于速度問題,所以應(yīng)去查找速度環(huán),即凡是與速度有關(guān)的問題,應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器。因此,振動(dòng)問題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號(hào)、反饋信號(hào)及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。

① 首先檢查輸入給速度調(diào)節(jié)器的信號(hào),即給定信號(hào)。給定信號(hào)由位置偏差計(jì)數(shù)器發(fā)出,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量VCMD、再送入速度調(diào)節(jié)器。應(yīng)查一下這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分量,如它只有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào),可以確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒有問題,而是前級(jí)的問題,即應(yīng)到D/A轉(zhuǎn)換器或位置偏差計(jì)數(shù)器中去查找問題。如果正常,就轉(zhuǎn)向查找測(cè)速發(fā)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)的問題。

② 檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)及伺服電機(jī)。當(dāng)機(jī)床振動(dòng)時(shí),說(shuō)明機(jī)床速度在振蕩,測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋回來(lái)的波形一定也在振蕩,觀察它的波形是否出現(xiàn)有規(guī)律的大起大落。這時(shí),好能測(cè)一下機(jī)床的振動(dòng)頻率與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個(gè)準(zhǔn)確的比例關(guān)系,如振動(dòng)的頻率是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍頻率,這時(shí)就應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)有故障。首先要檢查電動(dòng)機(jī)有無(wú)故障,查其碳刷、換向器表面狀況,如果沒有問題,就再檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)。

③ 速度調(diào)節(jié)器故障。若采用上述方法還不能完全消除振動(dòng),甚至無(wú)任何改善,就應(yīng)考慮速度調(diào)節(jié)器本身的問題,應(yīng)更換速度調(diào)節(jié)器板或換下后徹底檢測(cè)各處波形。

④ 檢查振動(dòng)頻率與進(jìn)給速度的關(guān)系。若二者成比例,除機(jī)床共振原因外,多數(shù)是因?yàn)镃NC系統(tǒng)插補(bǔ)精度太差或位置檢測(cè)增益太高引起的,需要進(jìn)行插補(bǔ)調(diào)整和檢測(cè)增益的調(diào)整。如果與進(jìn)給速度無(wú)關(guān),則可能原因有:速度控制單元的設(shè)定與機(jī)床不匹配,速度控制單元調(diào)整不好,該軸的速度環(huán)增益太大或速度控制單元的印制電路板不良。

實(shí)例:X軸振蕩的故障維修

故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套FANUC OMC的數(shù)控機(jī)床,加工中心X軸負(fù)載有時(shí)突然上升到80%,同時(shí) X軸電動(dòng)機(jī)嗡嗡作響;有時(shí)又正常。

分析及處理過程:現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn) X軸電動(dòng)機(jī)嗡嗡作響的頻率較低,故判斷 X軸發(fā)生低頻振蕩。發(fā)生振蕩的原因有:①軸位置環(huán)增益不合適;②機(jī)械部分間隙大,傳動(dòng)鏈剛性差,有卡滯;③負(fù)載慣量較大。經(jīng)查X軸位置增益未變,負(fù)載也正常。此機(jī)床由于一直進(jìn)行重切削加工,X軸間隙較大,進(jìn)行過間隙補(bǔ)償。經(jīng)查X軸間隙補(bǔ)償參數(shù)0535,設(shè)定值為250,用百分表測(cè)得X軸實(shí)際間隙為0.22,補(bǔ)償過渡;直到將設(shè)定值改為200后,X軸振蕩才消除。

(6)伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)

數(shù)控系統(tǒng)輸入至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的除了速度控制信號(hào)外,還有伺服使能控制信號(hào),一般為DC + 24 V繼電器線圈電壓。① 檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號(hào)輸出;② 檢查使能信號(hào)是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài),分析機(jī)床PLC梯形圖(或流程圖),以確定進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件,如潤(rùn)滑、冷卻等是否滿足;③ 對(duì)帶電磁制動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī),應(yīng)檢查電磁制動(dòng)是否釋放;④ 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障;⑤ 伺服電動(dòng)機(jī)故障。

(7)位置誤差

當(dāng)伺服軸運(yùn)動(dòng)超過位置允差范圍時(shí),數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤差過大的報(bào)警,包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有:① 系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍小;② 伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng);③ 位置檢測(cè)裝置有污染;④ 進(jìn)給傳動(dòng)鏈累積誤差過大;⑤ 主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡裝置(如平衡油缸等)不穩(wěn)。

(8)漂移

當(dāng)指令值為零時(shí),坐標(biāo)軸仍移動(dòng),從而造成位置誤差。通過漂移補(bǔ)償和驅(qū)動(dòng)單元上的零速調(diào)整來(lái)消除。

(9)回參考點(diǎn)故障

回參考點(diǎn)故障一般分為找不到參考點(diǎn)和找不準(zhǔn)參考點(diǎn)兩類。前一類故障一般是回參考點(diǎn)減速開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)或零位脈沖信號(hào)失效,可以通過檢查脈沖編碼器零標(biāo)志位或光柵尺零標(biāo)志位來(lái)確定是否有故障;后一類故障是參考點(diǎn)開關(guān)擋塊位置設(shè)置不當(dāng)引起的,需要重新調(diào)整擋塊位置。

(10)伺服電動(dòng)機(jī)開機(jī)后既自動(dòng)旋轉(zhuǎn)

主要原因有:① 位置反饋的極性錯(cuò)誤;② 由于外力使坐標(biāo)軸產(chǎn)生了位置偏移;③驅(qū)動(dòng)器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)或系統(tǒng)位置測(cè)量回路不良;④ 電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)器有故障。