數(shù)控加工中心進給伺服系統(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)進給運動超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開關(guān)決定的硬限位時,就會發(fā)生超程報警。一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書,即可排除故障,解除報警。

(2)過載

當(dāng)進給運動的負(fù)載過大,頻繁正反向運動以及傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時,均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電機過載、過熱或過流等報警信息。同時,在強電柜中的進給驅(qū)動單元上,指示燈或數(shù)碼管會提示驅(qū)動單元過載、過電流等信息。

(3)竄動

在進給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象,其原因包括:① 測速信號不穩(wěn)定,如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等;② 速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾;③接線端子接觸不良,如螺釘松動等。當(dāng)竄動發(fā)生在由正向運動與反向運動的換向瞬間時,一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。

(4)爬行

發(fā)生在啟動加速階段或低速進給時,一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(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,伺服電動機和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器,由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷,如裂紋等,造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動和伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步,從而使進給運動忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

(5)振動

機床以高速運行時,可能產(chǎn)生振動,這時就會出現(xiàn)過流報警。機床振動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,振動問題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號、反饋信號及速度調(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,即給定信號。給定信號由位置偏差計數(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)查一下這個信號是否有振動分量,如它只有一個周期的振動信號,可以確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒有問題,而是前級的問題,即應(yīng)到D/A轉(zhuǎn)換器或位置偏差計數(shù)器中去查找問題。如果正常,就轉(zhuǎn)向查找測速發(fā)電機和伺服電動機的問題。

② 檢查測速發(fā)電機及伺服電機。當(dāng)機床振動時,說明機床速度在振蕩,測速發(fā)電機反饋回來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,好能測一下機床的振動頻率與電動機旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個準(zhǔn)確的比例關(guān)系,如振動的頻率是電動機轉(zhuǎn)速的四倍頻率,這時就應(yīng)考慮電動機或測速發(fā)電機有故障。首先要檢查電動機有無故障,查其碳刷、換向器表面狀況,如果沒有問題,就再檢查測速發(fā)電機。

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,甚至無任何改善,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各處波形。

④ 檢查振動頻率與進給速度的關(guān)系。若二者成比例,除機床共振原因外,多數(shù)是因為CNC系統(tǒng)插補精度太差或位置檢測增益太高引起的,需要進行插補調(diào)整和檢測增益的調(diào)整。如果與進給速度無關(guān),則可能原因有:速度控制單元的設(shè)定與機床不匹配,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。

實例:X軸振蕩的故障維修

故障現(xiàn)象:一臺配套FANUC OMC的數(shù)控機床,加工中心X軸負(fù)載有時突然上升到80%,同時 X軸電動機嗡嗡作響;有時又正常。

分析及處理過程:現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn) X軸電動機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機械部分間隙大,傳動鏈剛性差,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。此機床由于一直進行重切削加工,X軸間隙較大,進行過間隙補償。經(jīng)查X軸間隙補償參數(shù)0535,設(shè)定值為250,用百分表測得X軸實際間隙為0.22,補償過渡;直到將設(shè)定值改為200后,X軸振蕩才消除。

(6)伺服電機不轉(zhuǎn)

數(shù)控系統(tǒng)輸入至進給驅(qū)動單元的除了速度控制信號外,還有伺服使能控制信號,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輸出;② 檢查使能信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài),分析機床PLC梯形圖(或流程圖),以確定進給軸的啟動條件,如潤滑、冷卻等是否滿足;③ 對帶電磁制動的伺服電動機,應(yīng)檢查電磁制動是否釋放;④ 進給驅(qū)動單元故障;⑤ 伺服電動機故障。

(7)位置誤差

當(dāng)伺服軸運動超過位置允差范圍時,數(shù)控系統(tǒng)就會產(chǎn)生位置誤差過大的報警,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 位置檢測裝置有污染;④ 進給傳動鏈累積誤差過大;⑤ 主軸箱垂直運動時平衡裝置(如平衡油缸等)不穩(wěn)。

(8)漂移

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

(9)回參考點故障

回參考點故障一般分為找不到參考點和找不準(zhǔn)參考點兩類。前一類故障一般是回參考點減速開關(guān)產(chǎn)生的信號或零位脈沖信號失效,可以通過檢查脈沖編碼器零標(biāo)志位或光柵尺零標(biāo)志位來確定是否有故障;后一類故障是參考點開關(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)伺服電動機開機后既自動旋轉(zhuǎn)

主要原因有:① 位置反饋的極性錯誤;② 由于外力使坐標(biāo)軸產(chǎn)生了位置偏移;③驅(qū)動器、測速發(fā)電機、伺服電動機或系統(tǒng)位置測量回路不良;④ 電動機或驅(qū)動器有故障。