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)用了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計技術(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)行中可能會產(chǎn)生各種各樣的故障。通過科學(xué)的方法、行之有效的措施，迅速判別故障產(chǎn)生的原因，隨時解決出現(xiàn)的問題，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)床使用過程中亟待解決的問題之一。數(shù)控磨床對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)實踐中出現(xiàn)的伺服系統(tǒng)的故障并對其加以分析，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

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)通過測量模塊向伺服單元發(fā)出運(yùn)動指令，伺服單元接收到來自數(shù)控系統(tǒng)的指令信號后，經(jīng)過電流、速度雙閉環(huán)控制后，通過伺服放大器控制伺服電動機(jī)的運(yùn)行，同時位置反饋元件將位置信號反饋到數(shù)控系統(tǒng)的測量模塊，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)中的伺服電動機(jī)是否過熱，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)故障診斷實例

實例1

故障現(xiàn)象：一臺3MZ1412K機(jī)床報警指示紅燈

閃爍，觸摸屏顯示Z軸驅(qū)動器故障，手動無動作。

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

故障排除:通過驅(qū)動器操作面板檢查驅(qū)動器報警代碼，不顯示報警代碼，初步判斷不是驅(qū)動器本身問題。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。

實例2

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

故障分析：因為Z軸正常移動沒有問題，說明數(shù)控系統(tǒng)沒有問題，測量伺服系統(tǒng)上的指令信號，當(dāng)X軸運(yùn)動按鈕按下時，也有電壓指令信號，說明問題出在伺服系統(tǒng)上。因為Z軸運(yùn)動沒有問題，可能問題出在X軸放大器或者X軸伺服電動機(jī)上。

故障排除:首先采用互換法，將X軸的伺服放大器與Z軸的對換，問題轉(zhuǎn)移到Z軸上，說明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。

實例3

故障現(xiàn)象：一臺MKA1332數(shù)控外圓磨床X軸運(yùn)動中，出現(xiàn)伺服驅(qū)動故障報警。

故障分析：伺服驅(qū)動器故障報警除了可由伺服驅(qū)動放大器本身故障引起外，還可由數(shù)控系統(tǒng)、伺服電動機(jī)、編碼器引起，也可由機(jī)械部分引起。檢測手動時，有使能信號，X軸顯示運(yùn)動并馬上報警；考慮伺服電動機(jī)的問題，檢測伺服電動機(jī)正常；懷疑是滾珠絲杠的問題，松開X軸伺服電動機(jī)與滾珠絲杠之間的聯(lián)軸器，手動X軸，X軸不報警；判斷是滾珠絲杠運(yùn)動中阻力過大而造成的報警。

故障排除:拆除滾珠絲杠并檢修，重新安裝，并對機(jī)床進(jìn)行潤滑維護(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程，首先要確定故障種類，是突發(fā)性故障還是漸發(fā)性故障；其次對設(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)用等方面來確定維修方案；在完成對設(shè)備的維修之后，應(yīng)當(dāng)立即試運(yùn)行以檢驗故障是否排除；最后建立設(shè)備運(yùn)行記錄，它是使用經(jīng)驗的高度總結(jié)，有利于對故障現(xiàn)象做出迅速判斷。采用本文中提到的排除設(shè)備故障的基本過程，可較大程度縮小檢查范圍，縮短設(shè)備故障的排除時間，提高生產(chǎn)效率。