《进给伺服系统的常见故障及诊断方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《进给伺服系统的常见故障及诊断方法（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、进给伺服系统的常见故障及诊断方法进给伺服系统的常见故障及诊断方法进给伺服系统的常见故障及诊断方法进给伺服系统的常见故障有以下几种：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设定的硬限位时，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，解除报警。 2过载当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链润滑状态不良时，均会引起过载报警。一般会在 CRT 上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过载、过电流等信息。 3窜动在进给时出现窜动现象：测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号
2、干扰等；速度控制信号不稳定或受到干扰；接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。 4爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是：伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。5机床出现振动机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以就应去查找速度环；而机床速度的整个调节
3、过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。6伺服电动机不转数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为 DC+24V 继电器线圈电压。伺服电动机不转，常用诊断方法有：检查数控系统是否有速度控制信号输出；检查使能信号是否接通。通过 CRT 观察 I/O 状态，分析机床 PLC梯形图(或流程图)，以确定进给轴的起动条件，如润滑、冷却等是否满足；对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；进给驱动单元故障；伺服电动机故障。7位置误差当伺服轴运动超过位置
4、允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有：系统设定的允差范围小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平衡装置(如平衡液压缸等)不稳。8漂移当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。通过误差补偿和驱动单元的零速调整来消除。9机械传动部件的间隙与松动在数控机床的进给传动链中，常常由于传动元件的键槽与键之间的间隙使传动受到破坏，因此，除了在设计时慎重选择键联结机构之外，对加工和装配必须进行严查。在装配滚珠丝杠时应当检查轴承的预紧情况，以防止滚珠丝杠的轴向窜动，因为游隙也是产生明显传动间隙的另一个
5、原因。排除方法：1 滚珠丝杠副噪声 丝杠支承轴承的压盖压合情况不好 调整轴承压盖，使其压紧轴承端面 丝杠支承轴承可能破裂 如轴承破损，更换新轴承 电动机与丝杠联轴器松动 拧紧联轴器锁紧螺钉 丝杠润滑不良 改善润滑条件，使润滑油量充足 滚珠丝杠副滚珠有破损 更换新滚珠2 滚珠丝杠运动不灵活 轴向预加载荷太大 调整轴向间隙和预加载荷 丝杠与导轨不平行 调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行 螺母轴线与导轨不平行 调整螺母座的位置 丝杠弯曲变形 调整丝杠3 滚珠丝杠润滑状况不良 检查各丝杠副润滑 用润滑脂润滑的丝杠，需移动工作台，取下罩套，涂上润滑脂 例 358频繁出现 113、111、112、114
6、号报警的故障维修故障现象：1984 年从德国进口的卧式加工中心，设备长期运行都比较正常。直到 1990 年 5 月，机床因频繁出现 113 号 NC 报警，间或出现 111、112、114 号报警而使机床停机。分析及处理过程： 1故障分析 从上述报警号可以断定，故障发生在 Y 轴，进而从机床操作手册中找出这几个报警号的解释：113是轮廓误差监视，111 是静态误差监视，112 是给定速度太高，114 是监视测量系统硬件。上述报警出现，表示机床发生下列故障：113 号报警的出现，提示正在运动轴的实际位置超出了 TEN 346 机床参数规定的公差带；111 号报警，提示坐标轴定位时的实际位置与给定
7、位置之差，超过 TEl01 规定的准停极限：112 或 114 报警，是由于要消除误差，调整 NC 运动速度而引起。 Y 轴是一个闭环位置控制系统，与其他轴的不同之处是：为抵消主轴箱的重量，Y 轴增加了一套液压平衡系统；且 Y 轴的伺服电动机具有断电制动功能。 Y轴控制系统大致可分为：NC 系统(SINUMERIK8 系统)、光栅位置检测系统(HEIDENHAIN 公司的 LSl07 光栅)、速度调节系统(1NDRAMAT 伺服系统)和机械(包括液压)系统4 部分。这 4 部分中哪个系统出现故障，都会影响到机床运动误差，从而导致机床报警。我们检修机床是按逐一否定法进行的。具体做法是，把各种故障
8、因素中怀疑最大的，先作为故障环节对待，其他部位则暂定完好无故障。对有怀疑的环节先进行全面检查，直至排除所有故障疑点后，将此定为无故障环节，再寻求下一个故障环节，直至排除。以此类推，直到机床全部运行完好。在 Y 轴闭环位置控制的 4 大系统中，由于 NC 系统检修比较复杂，更换组件时又会造成 RAM 存储器中的数据丢失，因此必须做好重新输入数据的准备，否则很难恢复机床的原有功能。通常这部分留待最后解决。速度调节系统出现故障引起报警，常常是由于驱动电动机转速不稳定造成的。这部分检修最简单的办法是更换速度调节器和伺服电动机。如果没有备件，可用 X 轴的调节器和电动机替换(因 X 轴是正常的)。换用时
9、要注意调节器调零。用 X 轴的调节器和电动机时，要把 Y 轴调节器的编程板换到 X 轴调节器上；由于 X 轴电动机无制动装置，更换电动机时要把主轴箱支撑好，开机后再去掉支撑。经交换检查电器系统和光栅位置检测系统正常。问题可能在机械(包括液压)系统方面。这部分涉及的零件较多，能直接影响运动误差的有液压平衡系统、丝杠螺母间隙、丝杠预拉伸力、主轴箱与导轨的纵、横向间隙等。这方面的检修我们采取先易后难的原则进行。 2故障诊断及处理 (1)拆卸平衡液压缸，清洗调整液压阀 Y 轴主轴箱的液压平衡系统如图 8-12 所示。液压平衡力的大小及其变化，直接影响着驱动电动机的工作电流及运动误差。检查平衡力是否合适
10、，最有效的办法是检查驱动电动机的电流。平衡良好时，机床主轴箱上升和下降时的电动机电流值相差不大。当机床用 100快速上升时，电动机电流达 4.6A 左右，以同样速度下降时平衡液压缸的第二级液压缸工作，电动机电流就由 5A 突然上升到 89A。拆下电动机，用转矩扳手转动丝杠，当转矩值在正常范围，且上升时的转矩略大于下降时的转矩，则说明下降时电动机电流增大的原因，是由于小液压缸工作时回油不畅造成的。进一步分析，回油不畅与调压阀、溢流阀和液压缸有关。在没有平衡液压缸具体结构图的情况下，为了进一步核算平衡力和完善资料，我们对液压缸进行了拆卸测绘。与此同时，为排除油路堵塞的可能性，对调压阀和溢流阀进行了
11、清洗，对压力进行了重新调整。 1)检查蓄能器充氮压力。蓄能器的压力直接影响快速运动时液压缸的压力稳定。检修前，应先检查蓄能器的压力是否符合图样要求，经检查现有压力只有 2.8MPa，远低于 5MPa 的规定。于是重新将蓄能器充到 5MPa，开车试机，运动状况没有改善。 2)拆卸液压缸，清洗调整液压阀。拆卸平衡液压缸之前，为防止电动机制动力不够而使主轴箱下滑，主轴箱下面垫一防落支撑。平衡液压缸是一伸缩式液压缸，共两级。第一级液压缸直径为?105mm?90mm，第二级液压缸直径为?65mm-?36mm，两液压缸的有效工作面积均为 23cm2，如按规定的调整压力 5.5MPa 计算，平衡力为 124
12、00N。装好清洗后的液压缸、调压阀和溢流阀，启动液压泵，把压力调到 5.5MPa。用转矩扳手转动丝杠，测得主轴箱上升时转矩略大。故将压力调到 5.7MPa 以增加平衡力。这时液压缸的回油压力为 5.9MPa，装上电动机试车后，测得电动机上升时的电流为4.5A，下降时为 68A，两者的差值仍较大。由图 8-12 可知，快速下降时溢流阀参与了增加回油速度的工作，所以压力不宜调得太高，只要调到稍高于 5.9MPa 即可。我们用 100快速运动时，压力调到6MPa 测量电动机上升时的电流为 4.5A，下降时为 6A。因两者相差较小，调至此压力是合适的。 (2)拆装 Y 轴滚珠丝杠 图 8-8c 为 Y
13、轴滚珠丝杠结构图。滚珠丝杠与螺母间的间隙、丝杠预拉力的大小都直接影响着运动误差，所以决定： 调整滚珠丝杠与螺母达到一定的预紧力。 调整由于左、右端向心推力组合轴承的磨损，使丝杠预拉力为 3000N，使丝杠伸长 0.02mm，从而减小产生的轴向间隙。 1)拆卸步骤：测出滚珠丝杠空载转矩。先起动液压系统，使平衡液压缸工作，拆下 Y 轴伺服电动机。用扭力扳手旋转丝杠，沿主轴箱上、中、下不同位置测量 (每隔 200mm 测一次，共测 6 点)，记下主轴箱在每个位置的上升、下降的转矩，以供重装时参考。关闭液压系统，为防止主轴箱下滑，支撑 Y 轴滑座。拆掉上护板与主轴箱联接螺钉，将护板推到上端，用绳拴牢。
14、拆下下护板。由于这台机床属加长导轨，Y 轴滑座的行程为 1250mm，护板不能从下端拆下，为松开丝杠下端轴承螺母，须将下护板的下端盖锯下来(为便于维修，可改为拆装的结构)，将下护板向上推至主轴箱，并用绳子拴牢。用自制专用扳手松开上、下丝杠轴承螺母(先松防松螺母)。旋转丝杠顶出上、下向心推力组合轴承，检查其磨损情况。拆除丝杠螺母法兰的固定螺栓，从上方旋出螺母(滚珠螺母为内循环双螺母，上下共 8 排 176 只滚珠)。为便于检查丝杠与螺母的磨损情况及调整其间隙，需将上、下轴承座拆除，取出丝杠副。调整丝杠与螺母的间隙(预紧力)。为了使丝杠与螺母在最大轴向载荷时不致产生过大的间隙，应对丝杠和螺母施加一
15、定的预紧力。预紧力的大小，一般应等于或稍小于最大载荷的 1/3。测量预紧力则是靠测量预紧后增加的摩擦力矩大小来换算，如：预紧力为3000N 时，经换算，最后的附加摩擦力矩为 0.43N?m。亦就是说，如果螺母的力矩是 0.43N?m，预紧力即约为 3000N。预紧力可通过上、下螺母端面间的垫片来调整。 2)装配注意事项：装配顺序基本上是拆卸顺序的颠倒。旋上固定丝杠螺母法兰的固定螺栓，逐步将螺栓旋紧，最终旋紧要求的力矩为 49N.m；为便于以后调整立柱导轨与主轴箱的间隙，暂不装上、下护板。丝杠上轴承螺母(M40x1.5mm)的预紧力矩为 1.5N.m。经计算预紧力约为30004000N，按轴预紧
16、力不小于丝杠最大轴向载荷的 1/3 计算，丝杠最大轴向载荷约为 10000N。旋紧丝杠下轴承螺母之前，先将主轴箱摇到丝杠最上端位置，起动液压平衡液压缸工作，去掉主轴箱的防落支撑；为避免影响下螺母拉伸丝杠的固紧力，要将下轴承上端的螺母松几牙螺纹。将千分表座吸在靠近下轴承座端面的丝杠上，表头触及下轴承座端面，用专用扳手和弹簧秤旋紧下端螺母，同时观看千分表读数达到丝杠伸长 0.02mm 时为止。该螺母旋紧、松开要反复几次，以便使 0.02mm 值准确无误。经计算，此时丝杠的预拉伸力约为 35003950N，比要求的 3000N 略大些。这是因为：a)主轴箱与立柱间有摩擦力的作用，b)有碟形弹簧起作用。转动螺母使丝杠拉伸的同时，碟形弹簧也被压缩。所以，旋下端轴承螺母的角度与碟形弹簧的强力有直接关系。在无碟形弹簧处于刚性联接的情况下，确保丝杠伸长 0.02mm 就够了，否则很难补偿由于轴承磨损而引起的预拉伸力的降低。最后旋紧下轴承的上端螺母。滚珠丝杠预紧前的空载转矩应在 1015N?m 以下
