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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

    在进给时出现窜动现象,其可能原因有:1、接线端子接触不良,如紧固的螺钉松动;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益过大引起。

    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,并在CRT显示屏上显示过载、过热或过电流报警。同时,在进给伺服模块上用指示灯或者数码管显示驱动单元过载、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则用交换法,可判断出相应单元是否有故障。

    2伺服进给系统常见故障典型案例分析

    (1)一台配套FANUC7M系统的加工中心,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,确认故障原因出在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机,经检查发现2个电刷中有1个的弹簧己经烧断,造成了电枢电流不平衡,使电动机输出转矩不平衡。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)一台配套FANUC6ME系统的加工中心。轴在运动时速度不稳.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。

    检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、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。

    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。首先清理了测速发电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。

    (3)一台数控铣床,采用FUNAC6M系列三轴一体型伺服驱动器,开机后,X轴工作正常,但是手动移动Z轴,发现在较小范围内,Z轴可以运动,但继续移动Z轴,系统出现伺服报警。分析和处理过程:根据故障现象,检查机床实际工作情况,发现开机后Z轴可以少量运动,不久温度迅速上升,表面发烫。

    分析引起以上故障的原因,可能是机床电气控制系统故障或机械传动系统不良。为确定故障部位,考虑到本机床采用半闭环结构,维修时首先松开伺服与丝杠的连接,并再次开机实验,发现故障现象不变,故确认报警是由于电气控制系统不良引起。

    由于机床Z轴伺服带有制动器,开机测量制动器的输入电压正常,在系统、驱动器关机的情况下,对制动器单独加入电源进行试验,手动转动Z轴,发现制动器松开,手动转动轴平稳、轻松,证明制动器工作良好。

    为了进一步缩小故障部位,确认Z轴伺服的工作情况,维修时利用不同规格的X轴在机床侧进行互换实验,发现换上的同样出现发热现象,且工作时故障现象不变,从而排除了伺服本身原因。

    为了确认驱动器的工作情况,维修时在驱动器侧,对Z轴的驱动器进行互换实验,即将X轴驱动器与Z轴伺服链接,Z轴驱动器与X轴连接。经实验发现故障转移到X轴,Z轴工作恢复正常。

    2伺服进给系统常见故障典型案例分析

    (1)一台配套FANUC7M系统的加工中心,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,确认故障原因出在直流伺服电动机上。卸下Y轴电动机,经检查发现2个电刷中有1个的弹簧己经烧断,造成了电枢电流不平衡,使电动机输出转矩不平衡。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)一台配套FANUC6ME系统的加工中心。轴在运动时速度不稳.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。

    检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、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。

    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。首先清理了测速发电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。

    (3)一台数控铣床,采用FUNAC6M系列三轴一体型伺服驱动器,开机后,X轴工作正常,但是手动移动Z轴,发现在较小范围内,Z轴可以运动,但继续移动Z轴,系统出现伺服报警。分析和处理过程:根据故障现象,检查机床实际工作情况,发现开机后Z轴可以少量运动,不久温度迅速上升,表面发烫。

    分析引起以上故障的原因,可能是机床电气控制系统故障或机械传动系统不良。为确定故障部位,考虑到本机床采用半闭环结构,维修时首先松开伺服与丝杠的连接,并再次开机实验,发现故障现象不变,故确认报警是由于电气控制系统不良引起。

    由于机床Z轴伺服带有制动器,开机测量制动器的输入电压正常,在系统、驱动器关机的情况下,对制动器单独加入电源进行试验,手动转动Z轴,发现制动器松开,手动转动轴平稳、轻松,证明制动器工作良好。

    为了进一步缩小故障部位,确认Z轴伺服的工作情况,维修时利用不同规格的X轴在机床侧进行互换实验,发现换上的同样出现发热现象,且工作时故障现象不变,从而排除了伺服本身原因。

    为了确认驱动器的工作情况,维修时在驱动器侧,对Z轴的驱动器进行互换实验,即将X轴驱动器与Z轴伺服链接,Z轴驱动器与X轴连接。经实验发现故障转移到X轴,Z轴工作恢复正常。

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