淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

馮金冰

引言

數(shù)控機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計(jì)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)復(fù)雜，在運(yùn)行中可能會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障。通過(guò)科學(xué)的方法、行之有效的措施，迅速判別故障產(chǎn)生的原因，隨時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，是保證數(shù)控機(jī)床安全，可靠運(yùn)行，提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵所在，也是當(dāng)前數(shù)控機(jī)床使用過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題之一。數(shù)控磨床對(duì)加工精度的要求要比一般的數(shù)控機(jī)床高，而伺服系統(tǒng)在數(shù)控磨床的加工精度方面起著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的伺服系統(tǒng)的故障并對(duì)其加以分析，探討數(shù)控磨床伺服系統(tǒng)的故障診斷的方法與技巧。

數(shù)控磨床伺服系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)

圖1 伺服系統(tǒng)控制框圖

數(shù)控磨床的伺服系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖1所示。數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量模塊向伺服單元發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，伺服單元接收到來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的指令信號(hào)后，經(jīng)過(guò)電流、速度雙閉環(huán)控制后，通過(guò)伺服放大器控制伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，同時(shí)位置反饋元件將位置信號(hào)反饋到數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)量模塊，形成半閉環(huán)或者全閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)。PLC起運(yùn)行監(jiān)視作用，一方面監(jiān)視伺服系統(tǒng)中的伺服電動(dòng)機(jī)是否過(guò)熱，另一方面監(jiān)視行程是否在規(guī)定范圍內(nèi)，是否到達(dá)干涉區(qū)，如果出現(xiàn)異常，立即報(bào)警，并且停止伺服軸運(yùn)行。

數(shù)控磨床伺服系統(tǒng)故障診斷流程

根據(jù)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成，伺服系統(tǒng)的故障可分為伺服控制單元的故障、位置反饋部分的故障、伺服電動(dòng)機(jī)的故障和其它故障。圖2是診斷數(shù)控磨床伺服故障的流程圖。

數(shù)控磨床伺服系統(tǒng)故障診斷實(shí)例

實(shí)例1

故障現(xiàn)象：一臺(tái)3MZ1412K機(jī)床報(bào)警指示紅燈

閃爍，觸摸屏顯示Z軸驅(qū)動(dòng)器故障，手動(dòng)無(wú)動(dòng)作。

故障分析：根據(jù)伺服系統(tǒng)工作原理Z軸驅(qū)動(dòng)器報(bào)警可能是參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，伺服電機(jī)故障，控制線(xiàn)路短路或斷路，驅(qū)動(dòng)器本身故障。

故障排除:通過(guò)驅(qū)動(dòng)器操作面板檢查驅(qū)動(dòng)器報(bào)警代碼，不顯示報(bào)警代碼，初步判斷不是驅(qū)動(dòng)器本身問(wèn)題。檢查伺服參數(shù)，發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給速度參數(shù)為零。按工藝標(biāo)準(zhǔn)把參數(shù)設(shè)為規(guī)定值，按復(fù)位按鈕，故障排除。

實(shí)例2

故障現(xiàn)象：一臺(tái)3MZ205B機(jī)床在移動(dòng)X軸時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警，指示X軸位移超出規(guī)定的跟隨誤差，觀察X軸根本就沒(méi)有動(dòng)。

故障分析：因?yàn)閆軸正常移動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題，說(shuō)明數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題，測(cè)量伺服系統(tǒng)上的指令信號(hào)，當(dāng)X軸運(yùn)動(dòng)按鈕按下時(shí)，也有電壓指令信號(hào)，說(shuō)明問(wèn)題出在伺服系統(tǒng)上。因?yàn)閆軸運(yùn)動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題，可能問(wèn)題出在X軸放大器或者X軸伺服電動(dòng)機(jī)上。

故障排除:首先采用互換法，將X軸的伺服放大器與Z軸的對(duì)換，問(wèn)題轉(zhuǎn)移到Z軸上，說(shuō)明X軸伺服放大器損壞。更換伺服放大器模塊，機(jī)床故障被排除。

實(shí)例3

故障現(xiàn)象：一臺(tái)MKA1332數(shù)控外圓磨床X軸運(yùn)動(dòng)中，出現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)故障報(bào)警。

故障分析：伺服驅(qū)動(dòng)器故障報(bào)警除了可由伺服驅(qū)動(dòng)放大器本身故障引起外，還可由數(shù)控系統(tǒng)、伺服電動(dòng)機(jī)、編碼器引起，也可由機(jī)械部分引起。檢測(cè)手動(dòng)時(shí)，有使能信號(hào)，X軸顯示運(yùn)動(dòng)并馬上報(bào)警；考慮伺服電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題，檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)正常；懷疑是滾珠絲杠的問(wèn)題，松開(kāi)X軸伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間的聯(lián)軸器，手動(dòng)X軸，X軸不報(bào)警；判斷是滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)中阻力過(guò)大而造成的報(bào)警。

故障排除:拆除滾珠絲杠并檢修，重新安裝，并對(duì)機(jī)床進(jìn)行潤(rùn)滑維護(hù)，機(jī)床故障排除。

結(jié)論

圖2 伺服故障診斷流程圖

總結(jié)以上的典型故障分析及排除過(guò)程，首先要確定故障種類(lèi)，是突發(fā)性故障還是漸發(fā)性故障；其次對(duì)設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的分析，這是排除故障的重要環(huán)節(jié)；然后對(duì)引發(fā)故障的各種因素進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，確定引發(fā)故障的因素；當(dāng)故障原因找到之后，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理、修復(fù)難度、修復(fù)費(fèi)用等方面來(lái)確定維修方案；在完成對(duì)設(shè)備的維修之后，應(yīng)當(dāng)立即試運(yùn)行以檢驗(yàn)故障是否排除；最后建立設(shè)備運(yùn)行記錄，它是使用經(jīng)驗(yàn)的高度總結(jié)，有利于對(duì)故障現(xiàn)象做出迅速判斷。采用本文中提到的排除設(shè)備故障的基本過(guò)程，可較大程度縮小檢查范圍，縮短設(shè)備故障的排除時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。