数控机床伺服进给系统常见故障及分析

伯特利数控陈生

近年来， 随着数控机床在工业领域的普遍应用， 对数控机床及数控系统的维修需要变的越来越广泛， 由于数控机床造价较高， 对于数控机床及数控系统的维修能够给企业降低成本消耗，保证机床稳定运行， 使企业生产运转正常， 提高企业利润。

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1、 伺服进给系统常见故障形式

1.1 超程。当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时， 就会发生超程报警， 一般会在CRT上显示报警内容， 根据数控系统说明书， 即可排除故障， 解除超程。

1.2 爬行。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。尤其要注意的是，伺服和滚珠丝杠连接用的联轴器， 由于连接松动或者联轴器本身的缺陷，如裂纹等， 造成滚珠丝杠转动或伺服的转动不同步， 从而使进给忽快忽慢， 产生爬行现象。

1.3 窜动。载进给时出现窜动现象， 其可能原因有： （1） 接线端子接触不良， 如紧动的螺钉松动； （2） 位置控制信号受到干扰 ； （3）测速信号不稳定， 如测速装置故障、 测速反馈信号干扰等。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过大引起。

1.4 过载 。当进给运动的负载过大、 参数设定错误、 频繁正反向运动以及进给传动链润滑状态不良时， 均会引起过载的故障。 此故障一般机床可以自行诊断出来， 并载在CRT显示屏上显示过载，过热或电流报警。同时，在进给伺服模块上用指示灯或者数码显示驱动单元过载、 过电流等报警信息。

1.5 伺服电动机不转。当速度、 位置控制信号未输出、 或者使能信号 （即伺服允许信号， 一般为DC+24V 继电器线圈电压） 未接通以及进给驱动单元故障都会造成此故障。此时应测量数控装置的指令输出端子的信号是否正常， 通过CRT观察I/O状态， 分析机床PLC 梯形图或流程图， 以确定进给轴的启动条件， 观察如润滑、冷却等是否满足。如是进给驱动单元故障业用交换法，可判断出相应单元是否有故障。

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2、 伺服进给系统常见故障典型案例分析

2.1 一台配套FANUCO-TD系统的普通数控车床， 进给加工过程中， 发现 Y轴有振动现象。为了判定故障原因， 将机床操作方式置于手动方式， 用手摇脉冲发生器控制Y轴进给， 发现Y轴仍有振动现象， 在此方式下， 通过较长时间的移动后， Y轴速度单元上OVC报警灯亮， 证明Y轴伺服驱动器发生了过电流报警，根据以上现象，分析可能的原因如下： （1） 电动机负载过重； （2） 机械传动系统不良；（3） 位置环增益过高； （4） 伺服电动机不良， 等等。维修时通过互换法， 确认故障原因出现载直流伺服电动机上。卸下Y 轴电动机， 经检查发现两个电刷中有一个的弹簧已经烧断，造成了电枢电流不平衡， 使电动机车输出转矩不平衡， 另外， 发现电动机的轴承亦有损坏， 故而引起-轴的振动与过电流， 更换电动机轴承与电刷后， 机床恢复正常。

2.2 一台配套FANUC6ME系统的加工中心。 轴在运动时速不稳， 由运动到停止的过程中， 在停止位置出现较大幅度的振荡，有时不能完成定位， 必须关机后， 才能重新工作。

分析与处理过程， 仔细观察机床的振动情况， 发现， X轴振荡频率较低， 且无异常声， 从振荡现象上看， 故障现象与闭环系统参数设定有关， 如： 系统增益设定过高， 积分时间常数设定过大等。检查系统的的参数设定、 伺服驱动启的增益、 积分时间电位器调节等均在合适的范围， 且与故障前的调整完全一致， 因此可以初步判断， 轴的振荡与参数的设定与调节无关。为了进一步验证， 维修时在记录了原调整值的前提下，将以上的参数进行了重新调节与试验， 发现故障依然存在证明了判断的正确性。

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在以上基础上， 将参数与调整值重新回到原设定后， 对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理了测宿发动机和伺服电动机的换向器表面，并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现，该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动， 粘接部分已经脱开， 经重新连接后， 开机试验， 故障现象消失，

机床恢复正常工作。

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2.3 一台配套FUNAC6ME系统的加工中心， X 轴在静止时机床工作正常， 无报警， 但在X 轴运动过程中， 出现振动， 伴有噪声。分析与处理过程： 由于机床在X 轴静止时机床工作正常， 无报警，初步判定数控系统与驱动器无故障。 考虑到X轴运动时定位正确，因此， 进一步判定系统 X 位置环工作正常。 检查X 轴的振动情况，经观察发现， 振动的频率与运动速度有关， 运动速度快， 振动频率较高， 反之则低， 初步认为故障与速度反馈环节有关分析引起以上故障可能的原因有： 测速发电机不良， 测速发电机连接不良， 直流伺服电动机不良，维修时首先检查X 轴伺服电动机的测速发电机连接，未发现不良， 检查 X轴伺服电动机与内装式测速发电机， 发现换向器表面积有较多的碳粉， 用压缩空气进行清理后， 故障未未消除，进一步利用数字万用表测量测速发电机换向片之间的电阻值， 经比较后发现， 有一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多， 说明测速发电机绕组内部存在断路现象， 更换新的测速发电机后， 机床恢复正常。

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3、 .结论与建议

本文分析了在日常数控车床及数控系统在生产工作中常见的一些故障， 并简单的进行了分析与相关的维修方法的介绍， 包括爬行， 窜动， 过载保护和伺服电机不转等正常现象， 能够满足日常维修中常见的问题，但对于具体现场维修中出现相似情况而在维修后不能正常使用的， 下一步需要通过以后的学习不断总结， 使得数控机床及数控系统的使用频率更高。

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