無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蔣洪斌

檢測(cè)元件是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測(cè)各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測(cè)到的信號(hào)回反饋控制系統(tǒng)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測(cè)量方式可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量：直接測(cè)量就是直接對(duì)機(jī)床的直線位移測(cè)量，常用的檢測(cè)元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計(jì)量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測(cè)量就是對(duì)引起機(jī)床的直線位移的回轉(zhuǎn)型元件的間接測(cè)量，它常用的檢測(cè)元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。因此檢測(cè)元件的工作狀態(tài)影響著進(jìn)給的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

常見的檢測(cè)元件的故障有以下幾種情況：

1.加／減速時(shí)機(jī)床震動(dòng)

（1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。

（2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。

（3）測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測(cè)速機(jī)。

2.飛車

在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：

（1）脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。

（2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。

（3）檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。

3.主軸不能定向或定向不到位

在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測(cè)器（編碼器）是否不良。

4.坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給

在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測(cè)速機(jī)是否可靠。

5.NC報(bào)警中因程序錯(cuò)誤，操作錯(cuò)誤引起的報(bào)警

如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的NC報(bào)警090.091。出現(xiàn)NC報(bào)警，有可能是主電路故障和進(jìn)給速度太低引起。同時(shí)，還有可能是：

（1）脈沖編碼器不良。

（2）脈沖編碼器電源電壓太低，（此時(shí)調(diào)整電源電壓的15V，使主電路板的＋5V端子上的電壓值在4.95—5.10V內(nèi)）。

（3）沒有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)而不能正常執(zhí)行參考點(diǎn)返回。

6.伺服系統(tǒng)的報(bào)警號(hào)

如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的伺服報(bào)警：416、426、436、446、456；SIEMENS 880系統(tǒng)的伺服報(bào)警：1364；SIEMENS 8系統(tǒng)的伺服報(bào)警：114、104等。當(dāng)出現(xiàn)如上報(bào)警號(hào)時(shí)，有可能是：

（1）軸脈沖編碼器反饋信號(hào)斷線，短路和信號(hào)丟失，用示波器測(cè)A相、B相一轉(zhuǎn)信號(hào)。

（2）編碼器內(nèi)部受到污染、太臟、信號(hào)無法正確接收。

我實(shí)訓(xùn)工廠現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備80臺(tái)套，其中，西門子880系統(tǒng)加工中心6臺(tái)，數(shù)控切割機(jī)四臺(tái)，F(xiàn)AUNUC 6ME系統(tǒng)數(shù)控車床16臺(tái)，西門子8系統(tǒng)數(shù)控銑16臺(tái)套，使用過程中檢測(cè)元件出現(xiàn)的故障占了很大比例：下面就幾具典型故障作一個(gè)分析。

故障一：檢測(cè)信號(hào)線折斷，導(dǎo)致控制軸運(yùn)行故障。

故障現(xiàn)象：友嘉精機(jī)FANUC-18M數(shù)控系統(tǒng)的加工中心有一次正在工作過程中，機(jī)床突然停止運(yùn)行，CRT出現(xiàn)NC報(bào)警104，關(guān)斷電源重新起動(dòng)，報(bào)警消除，機(jī)床恢復(fù)正常，然而工作不久，又出現(xiàn)上述故障，如此反復(fù)。

故障分析及解決：查詢NC 1O4報(bào)警，內(nèi)容為：X軸測(cè)量閉環(huán)電纜折斷短路，信號(hào)丟失，不正確的門檻信號(hào)不正確的頻率信號(hào)，本機(jī)床的X、Y、Z三軸采用光柵尺對(duì)機(jī)床位移進(jìn)行位置檢測(cè)，進(jìn)行反饋控制形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

根據(jù)故障現(xiàn)象和報(bào)警，我們先檢查讀數(shù)頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數(shù)頭和光柵尺沒有受到油污和灰塵污染，并且讀數(shù)頭和光柵尺正常，隨后我們又檢查差動(dòng)放大器和測(cè)量線路板，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，經(jīng)過這些工作后，我們把重點(diǎn)放在反饋電纜上，測(cè)量反饋端子，發(fā)現(xiàn)13號(hào)線電壓不穩(wěn)，停電后測(cè)量13號(hào)線，發(fā)現(xiàn)有較大電阻，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)此線在X向隨導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩(wěn)，偏離其實(shí)際值，導(dǎo)致電機(jī)失步，經(jīng)對(duì)斷線重新接線，起動(dòng)機(jī)床，故障消除。

故障二：感應(yīng)光電盤損傷導(dǎo)致加工件加工尺寸誤差。

故障現(xiàn)象：友嘉精機(jī)FANUC-18M數(shù)控系統(tǒng)的加工中心X向切削零件時(shí)尺寸出現(xiàn)誤差，達(dá)到0.30mm/250mm，CRT無報(bào)警顯示。

故障解決：本機(jī)床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用光電脈沖編碼器作為位置檢測(cè)，據(jù)分析造成加工尺寸誤差的原因一般為：（1）X向滾珠絲杠與絲母副存在比較大的間隙或電機(jī)與絲杠相連接的軸承受損，導(dǎo)致實(shí)行行程與檢測(cè)到的尺寸出現(xiàn)誤差；（2）測(cè)量電路不良。根據(jù)上述分析，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)絲杠與絲母間隙正常，軸承也無不良現(xiàn)象，測(cè)量電路的電纜連線和接頭良好，最后我們用示波器檢查編碼器的檢測(cè)信號(hào)，波形不正常。于是我們拆下編碼器，打開其外殼，發(fā)現(xiàn)光電盤不透光部分不知什么原因出現(xiàn)三個(gè)透明點(diǎn)致使檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)誤差，更換編碼器，問題解決，因?yàn)镕AUNUC 6ME系統(tǒng)的自診斷功能不是特別強(qiáng)，因此在出現(xiàn)這樣的故障時(shí)，機(jī)床不停機(jī)，也無NC報(bào)警顯示：還有幾次因檢測(cè)元件不良造成的設(shè)備故障，在此就不一一列述。

檢測(cè)元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個(gè)方面注意，進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)。

（1）不能受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號(hào)的輸出。

（2）工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。

（3）要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號(hào)的傳輸。

（4）防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號(hào)。

（5）安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對(duì)正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。

總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測(cè)元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。