《第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维修ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维修ppt课件（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020/11/12,1,第5章 数控机床进给伺服 系统故障诊断与维修,邓三鹏 18920108345,2020/11/12,2,教学提示：本章主要介绍了数控机床进给伺服系统故障诊断与维修的概 述，FANUC进给系统的故障诊断与维护，FANUC伺服系统参数的设定，华中数控进给系统的故障诊断与维护，位置检测装置的故障诊断与维修。 教学要求：了解数控机床进给伺服系统故障诊断与维修的概述；掌握FANUC进给系统的故障诊断与维护，FANUC伺服系统参数的设定，华中数控进给系统的故障诊断与维护，位置检测装置的故障诊断与维修。,2020/11/12,3,5.1 数控机床进给伺服系统故障诊断与维修的概述 5
2、.2 FANUC进给系统的故障诊断与维修 5.3 FANUC伺服系统参数的设定 5.4 华中数控进给系统的故障诊断与维修 5.5 位置检测装置的故障诊断与维修,第5章 数控机床进给伺服系统 故障诊断与维修,2020/11/12,4,5.1 概述,数控机床进给伺服系统主要由伺服驱动控制系统与数控机床进给机械传动机构两部分组成。机床进给机械传动机构通常由减速齿轮、滚珠丝杠、机床导轨和工作台拖板等组成，对于伺服驱动控制系统，按其反馈信号的有无，分为开环、半闭环和全闭环三种控制方式。按照系统的构造特点，大体上可以将其分为四种基本结构类型，即：开环位置伺服系统、半闭环位置伺服系统、全闭环位置伺服系统和混
3、合闭环位置伺服系统。,2020/11/12,5,5.1.1 开环位置伺服系统 开环位置伺服系统是一种没有位置反馈的位置控制系统。它的伺服机构按照指令装置发出来的位置移动指令，驱动机械作相应的运动，但并不对机械的实际位移量或转角进行检测，从而也无法将其与指令值进行比较。它的位置控制精度只能靠伺服机构本身的传动精度来保证。 早期简易型的数控机床的进给驱动位置伺服系统，常采用步进电动机为主要部件的开环位置伺服系统，结构如图5-1所示。,2020/11/12,6,5.1.2 半闭环位置伺服系统 与开环位置伺服系统不同，半闭环位置伺服系统是具有位置检测和反馈的闭环控制系统。它的位置检测器与伺服电机同轴相
4、连，可通过它直接测出电动机轴旋转的角位移，进而推知当前执行机械（如机床工作台）的实际位置,2020/11/12,7,5.1.3 全闭环位置伺服系统 全闭环位置伺服系统典型构成方式如图5-3所示。它将位置检测器件直接安装在机床工作台上，从而可以获取工作台实际位置的精确信息，通过反馈闭环实现高精度的位置控制。从理论上说，这是一种最理想的位置伺服控制方案。,2020/11/12,8,5.1.4 混合闭环位置伺服系统 系统工作时，半闭环起主要控制作用。由于半闭环中电气自动控制部分与执行机械相对独立，可以采用较高的位置增益，使系统易整定、响应快、跟踪误差小；而全闭环只用于稳态误差补偿，位置增益可选的较低
5、以保证系统的稳定性。两者相结合可最后获得较高的位置控制精度和跟踪速度。如图5-4所示,2020/11/12,9,5.2 FANUC进给系统的故障诊断与维修,FANUC公司从1982年开始开发了使用GTR的PWM交流伺服控制系统，1983年形成系列产品，先后经过模拟量交流伺服、数字交流伺服S系列和全数字交流伺服系统系列。21世纪初，FANUC公司又成功地开发出高速串行总线（FSSB）控制的全数字交流伺服系统i系列和i系列，实现了数控机床的高精度、高速度、高可靠性及高效节能的控制。 FANUC系统进给伺服接口形式有A型和B型两种形式。A型伺服接口是指进给伺服电动机的内装编码器信号反馈到CNC系统；
6、B型伺服接口是指进给伺服电动机的内装编码器信号反馈到伺服放大器。,2020/11/12,10,FANUC-0C/0D系统可采用A型和B型伺服接口两种形式，多数采用A型伺服接口。FANUC-16/18/0iA系统和FANUC-16i/18i/0iB/0iC均为B型伺服接口。 FANUC伺服装置按主电路的电压输入是交流还是直流，可分为伺服单元（SVU）和伺服模块（SVM）两种。伺服单元的输入电源通常为三相交流电（220V，50Hz），电动机的再生能量通常通过伺服单元的再生放电单元的制动电阻消耗掉。FANUC伺服单元有系列、系列、i系列。伺服模块的输入电源为直流电源（通常为300DV），电动机的再生
7、能量通过系统电源模块反馈到电网。FANUC系统的伺服模块有系列、i系列。,2020/11/12,11,5.2.1 FANUC 进给伺服系统的分类 FANUC 进给伺服系统的分类入表5-1所列。 表5-1 fanuc 进给伺服系统分类,2020/11/12,12,2020/11/12,13,2020/11/12,14,5.2.2 FANUC交流伺服系统连接 FANUC交流系列伺服单元、交流i系列伺服单元、交流系列伺服模块、交流i系列伺服模块系统连接。 1FANUC 系统系列伺服单元连接 （1）系列伺服单元的端子功能 系列伺服单元的结构、接口如图5-5，5-6，5-7所示。,2020/11/12,
8、15,其中： L1、L2、L3：三相输入动力电源端子，交流200V。 L1C、L2C：单相输入控制电路电源端子，交流200V（出厂时与L1、L2短接）。 TH1、TH2：为过热报警输入端子（出厂时，TH1-TH2已短接），可用于伺服变压器及制动电阻的过热信号的输入。 RC、RI、RE：外接还是内装制动电阻选择端子。 RL2、RL3：MCC动作确认输出端子（MCC的常闭点）。 100A、100B：C型放大器内部交流继电器的线圈外部输入电源（型放大器已为内部直流24V电源）。,2020/11/12,16,UL、VL、WL：第一轴伺服电动机动力线。 UM、VM、WM：第二轴伺服电动机动力线。 JV1
9、B、JV2B：A型接口的伺服控制信号输入接口。 JS1B、JS2B：B型接口的伺服控制信号输入接口。 JF1、JF2：B型接口的伺服位置反馈信号输入接口。 JA4：伺服电动机内装绝对编码器电池电源接口（6V）。 CX3：伺服装置内MCC动作确认接口，一般可用于伺服单元主电路接触器的控制。 CX4：伺服紧急停止信号输入端，用于机床面板的急停开关（常闭点）。,2020/11/12,17,（2）系列伺服单元的连接 FANUC-0TD与系列伺服单元的连接如图5-8所示。动力电源经过TC1后由380V变为200V后连接到伺服单元的L1、L2、L3端子，作为伺服单元的主电路的输入电源。L1C、L2C分别与
10、L1、L2相连，作为伺服单元控制电路的输入电源。伺服单元的TH1、TH2端子与伺服变压器绕组内装的热偶开关连接，作为伺服变压器的过热保护检测信号。JV1B、JV2B分别与系统轴板的M184、M187连接，作为机床X轴、Z轴伺服电动机的信息信号。CX4与机床面板的急停开关连接，作为伺服单元急停信号的输入控制。伺服单元的UL、VL、WL、G连接到X轴伺服电动机，作为X轴伺服电动机的动力电源。UM、VM、WM、G连接到Z轴伺服电动机，作为Z轴伺服电动机的动力电源。,2020/11/12,18,2FANUC 系统i系列伺服单元连接 （1）i系列伺服单元的端子功能 i系列伺服单元实物如图5-9所示，i系
11、列伺服单元结构如图5-10所示。 其中： L1、L2、L3：主电源输入端接口，三相交流电源200V、50/60Hz。 U、V、W：伺服电动机的动力线接口。 DCC、DCP：外接DC制动电阻接口。 CX29：主电源MCC控制信号接口。 CX30：急停信号（*ESP）接口。 CXA20：DC制动电阻过热信号接口。,2020/11/12,19,CX19A：DC24V控制电路电源输入接口，连接外部24V稳压电源。 CX19B：DC24V控制电路电源输出接口，连接下一个伺服单元的CX19A。 C0P10A：伺服高速串行总线（HSSB）接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。 C0P10B：伺服
12、高速串行总线（HSSB）接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。 JX5：伺服检测板信号接口。 JF1：伺服电动机内装编码器信号接口。 CX5X：伺服电动机编码器为绝对编码器的电池接口。,2020/11/12,20,（2）i系列伺服单元的连接 FANUC-0i Mate TB系统与i系列伺服单元的连接如图5-11所示。 TC1为伺服变压器，动力电源经过TC1后由380V变为200V后分别连接到伺服单元的L1、L2、L3端子，作为伺服单元的主电路的输入电源。外部24V稳压电源连接到X轴伺服单元CX19A，X轴伺服单元的CX19B连接到Z轴伺服单元的CX19A，作为伺服单元的控制电路的输入电
13、源。伺服单元的DCC-DCP分别连接到X轴、Z轴的外接制动电阻，CXA20连接到相应的制动电阻的热敏开关，JF1连接到相应的伺服电动机内装编码器接口上，作为X轴、Z轴的速度和位置反馈信号控制。,2020/11/12,21,3交流系列伺服模块 （1）系列伺服模块的端子功能 系列伺服模块的端口如图5-12、5-13所示。 其中： P、N：DC Link端子盒 BATTERY：绝对脉冲编码器电池。 STATUS：为伺服模块状态指示窗口。 CX5X：绝对编码器电池电源连接线。 S1/S2：接口型设定开关。 F2：24V电源保险。,2020/11/12,22,CX2A/CX2B：24V电源I/O连接器。
14、 JX5：信号检测板连接器。 JX1A：模块之间接口输入连接器。 JX1B：模块之间接口输出连接器。 JV1B/JV2B：A型接口伺服信号连接器。 JS1B/JS2B：B型接口伺服信号连接器。 JF1/JF2：B型接口伺服电机编码器连接器。,2020/11/12,23,（2）系列伺服模块的连接 FANUC-0iMA与系列伺服模块的连接如图5-14所示。 伺服模块1：UL、VL、WL与机床第一轴电动机连接，UM、VM、WM与机床第二轴动电机连接，分别作为X轴、Y轴动电机的动力驱动电源，JF1、JF2分别与X轴、Y轴伺服电动机内装编码器连接，作为X轴、Y轴的速度与位置反馈信号控制。JS1B、JS2
15、B分别与系统主模块JS1A、JS2A连接，作为X轴、Y轴伺服电动机控制及信息信号。CX2A与主轴模块的CX2B连接，作为伺服模块1的控制电源及机床急停信号的输入控制。CX2B与伺服模块2的CX2A连接。JX1A与主轴模块的JX1B连接，作为伺服模块间的信息信号传递控制。P、N与主轴模块P、N连接，作为伺服模块1的主电路电压（DC300V）的输入电源。,2020/11/12,24,伺服模块2：UL、VL、WL与机床第三轴电动机连接，作为Z轴动电机的动力驱动电源，JF1与Z轴伺服电动机内装编码器连接，作为Z轴的速度与位置反馈信号控制。JS1B与系统主模块JS3A连接，作为Z轴伺服电动机控制及信息信
16、号。CX2A与伺服模块1的CX2B连接，作为伺服模块2的控制电源及机床急停信号的输入控制。JX1A与伺服模块1的JX1B连接，作为伺服模块间的信息信号传递控制。P、N与伺服模块1的P、N连接，作为伺服模块2的主电路电压（DC300V）的输入电源。,2020/11/12,25,4交流i系列伺服模块 （1）i系列伺服模块的端子功能 i系列伺服模块结构如图5-15、5-16所示。 其中： BATTERY：为伺服电动机绝对编码器的电池盒（DC6V）。 STATUS：为伺服模块状态指示窗口。 CX5X：为绝对编码器电池的接口。 CX2A：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输入接口，与前一个模块的CX2B相连。,2020/11/12,26,CX2B：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输出接口，与后一个模块的CX2A相连。 C0P10A：伺服高速串行总线（HSSB）输出接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。 C0P10B：伺服高速串行总线（HSSB）输入接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。 JX5：为伺服检测板
