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数控机床伺服系统的故障诊断与维修实例

数控机床伺服系统的故障诊断与维修实例

点击数:7396 次   录入时间:03-04 11:48:07   整理:http://www.55dianzi.com   机床
5.转速偏离指令值
当主轴转速超过技术要求所规定的范围时,要考虑:1.电动机过载。2.CNC系统输出的主轴转速模拟器每有达到与转速指令对应的值;3.测速装置有故障或速度反馈信号断线4.主轴驱动装置故障。
6.主轴异常噪声及振动
发生此情况后,首先要区别异常噪声及振动法生在主轴机械部分还是在电气部分。若在减速过程中发生,一般是由驱动装置造成的,如交流驱动中的再生回路故障;若在恒转速时发生,可通过观察主轴电动机自由停车过程中是否有噪声和振动来区别,如存在噪声和我振动,则主轴机械部分有问题。若检查发现振动周期与转速有关,则应检查主轴机械部分是否良好,测速装置是否不良;如无关,一般是主轴驱动装置未调好。
7.主轴电动机不转
CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外,还有使能控制信号,一般为DC+24V继电器线圈电压。发生故障后,要检查:1.CNC系统是否具有速度控制信号输出。
2.信号是否接通。通过CRT观察I/O状态,分析机床PLC梯形图,确定主轴的启动条件,如润滑、冷却、等是否满足。
3.主轴驱动装置和主轴电动机是否有问题。
四、进给伺服系统的故障与诊断
数控机床进给伺服系统的作用是:根据CNC发出的动作指令,迅速、准确地完成在各坐标轴方向的进给,与主轴驱动相配合,实现对工件的高精度加工。因此,进给伺服系统的维护保养,及时发现故障、排除故障是十分必要的。机床进给伺服系统的常见故障有进给运动超程;伺服运动定位精度超差;进给运动过载、爬行,窜动;机床振动;伺服电机不转;坐标轴漂移等。各类报警中的典型故障如下:
CRT上显示报警内容的故障
这类故障在CRT上显示的报警内容及原因是:
1.超程报警
一般是由进给运动超过了软件设定的限位或由限位开关决定的硬限位引起的,根据数控系统说明书进行调整,即可排除故障。
2.停机时误差过大和运行是误差过大报警
引起误差过大的原因有:1.位置偏差设置错误。因此要认真检查参数的设定值。2.超调。在数控系统加减速时间里,如果电动机没有流过加减速时必要的电流,则法会使位置控制回路的误差增加。为了消除本报警,可加大数控系统的加减速时间和速度控制单元的增益。3.输入电源电压太低。交流输入电源电压应在额定值的-15%~+10%的范围内4.连接不良。如测速电机信号线、电动机动力线等的连接不良均会引起误差过大。5.数控系统的位置控制部分和速度控制的部分的故障。6.如果是直流伺服电机,则电机的碳刷接触不良也会误差过大。
3.漂移补偿量过大报警
出现这种故障的原因有:1连接不良。表现在两个方面。一是电动机动力线连接不良,二是电动机和检测元件之间的连接不良。2.CNC系统中有关漂移量补偿的参数设定错误。3.速度控制单元CNC装置主板的位置控制部分有故障。
4.过热报警故障
过热报警故障指伺服单元、变压器及伺服电机等的过热。引起过热报警的原因有:1.机床切削条件差,机床摩擦力矩过大,使主回路中的热继电器动作。2.切削时,伺服电机电流太大或变压器本身故障,引起伺服变压器热控开关动作。3.伺服电机电枢内部短路或绝缘不良,电机永久磁铁去磁或脱落及电机制动器不良,引起电动机的热控开关动作。
5.电动机再生放电的电流过大报警
引起报警的原因有:1.再生放电用晶体管不良或印制线路板不良。2.印制线路板设定不对。3.加减速频率过高。
6.电动机过载
引起过载的原因有:1.机床负载异常,引起电动机电流超过额定值。这可以用检查电动机电流来判断。此时,需要变更切削条件,减轻机床负载。2.印制电路板设定错误。检查确定电动机过载的设定是否正确。3. 印制线路板不良。4.对于交流伺服来说,没有脉冲编码反馈信号也会引起电动机过载报警。
7.设定单元的断路器断开报警
引起报警的原因有:1.干扰。有时速度单元受外界的干扰影响,断路器自动断开。此时只要断开电源后,复位一次自动断路器,再合闸后,单元又可自动运行。2.机床负载异常。可用示波器检查机床再快速进给时的电动机电流是否超过额定值来判断机床负载是否有异常。3.速度控制单元内整流用二极管模块不好。4. 印制电路板不好或印制电路板速度控制单元之间的连接不好。
8.伺服单元过电流报警
引起该报警的主要原因有:1.晶体管模块不好。。这时可用万用表检查晶体管模块电极和发射极之间的阻值。如果只有数欧姆,则表示该模块已被极坏。2.电动机动力线连接错误。3.电动机线圈内部短路。4. 印制线路板有故障。
9.伺服系统过压报警
引起该报警的主要原因有:1.交流输入电源电压过高。2.伺服电机线圈有故障。3. 印制线路板有故障。4.负载惯量过大。


五、维修实例
1.机床主轴伺服系统的故障及维修实例
故障一
故障现象:1.8m数控卧车在停车时发出巨大响声,同时车间总电源跳闸。
检查:(1)车间电工对供电系统进行检查,跳闸的自动空气断路器所在处,因环境潮湿开关盒内自动跳闸的连杆机构已腐蚀,另外三相触点中有一相触点只有一小部分能接触。(2)车间供电变压器容量小,超负荷运行。其正常的相电压只有340V。(3)一只晶闸管已被烧坏,查看驱动电路,B相触发脉冲短小,只有正常触发脉冲幅值的四分之一,进一步查实为B相触发电路中的放大管T3性能不好所致。
可控硅触发脉冲电路图,由于该图原理简单,在此不予说明。
分析:晶闸管在整流状态下缺相和在逆变状态下缺相结果是不同的。在整流状态下总是触发电位较高的晶闸管如SCR1,同时使前一相晶闸管SCR3承受反相电压而关断。在SCR3的关断期间以反相阻断状态为主。即使后一个晶闸管不触发,而SCR3到一定时刻也会因过零而自动关断。但如果是在停车降速时,即在逆变的情况下(同样也是触发电位较高的晶闸管导通,并使前一个晶闸管承受反压而关断),这时的晶闸管在关断时有很长一段时间处于正向阻断状态。这样,若后一个晶闸管不导通,由于电感L的放电作用,使该晶闸管再延续导通一个周期而进入正半周,晶闸管将继续导通下去,同时阻碍后面的晶闸管导通。于是,晶闸管输出的正向电压与电动机电势迭加产生很大的电流,这时即产生逆变颠覆,轻则烧坏保险丝,重则烧坏晶闸管。如果车间的电压供电系统正常,没有大的波动,也许不会烧坏晶闸管。交流电网电压波动大,车间变压器容量小,超负荷运行,再加之B相正组触发脉冲幅值小,及车间供电系统的总开关盒的损坏等综合原因造成了这次故障的发生。
处理:(1)更换自动空气断路器。(2)更换新的晶闸管。
故障二
故障现象:1.8m卧车在点动时,花盘来回摆动。
检查:测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值,大大超过了规定的范围。
分析:在控制系统的放大电路中,高、低通滤波器可以滤掉,如:测速机反馈,电流反馈,电压反馈中的各次谐波干扰信号,但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量,因它存在于整个系统中,这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞,使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下,因电机的转速较低,这些谐波已超过了点动时的电压值,造成了系统的振荡,使主轴花盘来回摆动,而且一旦去除谐波信号,故障马上消失。

  处理:将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容,并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好,开机试运行,故障消除。
故障三
故障现象:5m立车在运行加工中发出哐哐声后,烧保险。
 检查:发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2),测量结果,IC7反相器损坏,又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。
分析:5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中,有两路消失,另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一,当出现哐哐的齿轮撞击声时,误以为液压马达联轴节处出现了问题,但过了一会儿两路保险丝烧坏,实际上,在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险,当时只认为是偶然的电网不稳造成,因换上保险丝后,故障就消除了。
机床进给伺服系统的故障及维修实例
一、 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。
故障诊断实例 :一台日立精机生产的加工中心机床 ,配置有 F- 6M系统。故障现象:X轴方向发生软件超程。:通过对系统进行检查 ,没有发现什么问题。经详细询问操作者 ,得知该故障是在突然停电之后引起的。因此 ,可以认为 ,这是一起由于外界干扰引起的偶发性故障。故障处理 :按 " RESET(复位 ) "按钮 ,让机床完成返回参考点动作 ,机床即可恢复正常运行。  
二、过载当进给运动的负载过大 ,频繁正、反向运动以及进给传动链润滑状态不良时 ,均会引起过载报警。一般会在 CRT上显示伺服电机过载、过热或过电流等报警信息。同时 ,在强电柜中的进给驱动单元上 ,用指示灯或数码管提示驱动单元过载、过电流等信息。
故障诊断实例 :一台日本三井精机生产的数控铣床 ,配置 FANU C公司的 6M系统。

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