數控磨床伺服驅動故障診斷與維修

淮安信息職業技術學院

馮金冰

引言

數控機床是一種綜合運用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床設計技術等先進技術的典型機電一體化產品，其控制系統復雜，在運行中可能會產生各種各樣的故障。通過科學的方法、行之有效的措施，迅速判別故障產生的原因，隨時解決出現的問題，是保證數控機床安全，可靠運行，提高設備利用率的關鍵所在，也是當前數控機床使用過程中亟待解決的問題之一。數控磨床對加工精度的要求要比一般的數控機床高，而伺服系統在數控磨床的加工精度方面起著至關重要的作用。本文結合生產實踐中出現的伺服系統的故障并對其加以分析，探討數控磨床伺服系統的故障診斷的方法與技巧。

數控磨床伺服系統的工作原理和特點

圖1 伺服系統控制框圖

數控磨床的伺服系統基本構成如圖1所示。數控系統通過測量模塊向伺服單元發出運動指令，伺服單元接收到來自數控系統的指令信號后，經過電流、速度雙閉環控制后，通過伺服放大器控制伺服電動機的運行，同時位置反饋元件將位置信號反饋到數控系統的測量模塊，形成半閉環或者全閉環的位置控制系統。PLC起運行監視作用，一方面監視伺服系統中的伺服電動機是否過熱，另一方面監視行程是否在規定范圍內，是否到達干涉區，如果出現異常，立即報警，并且停止伺服軸運行。

數控磨床伺服系統故障診斷流程

根據伺服系統的構成，伺服系統的故障可分為伺服控制單元的故障、位置反饋部分的故障、伺服電動機的故障和其它故障。圖2是診斷數控磨床伺服故障的流程圖。

數控磨床伺服系統故障診斷實例

實例1

故障現象：一臺3MZ1412K機床報警指示紅燈

閃爍，觸摸屏顯示Z軸驅動器故障，手動無動作。

故障分析：根據伺服系統工作原理Z軸驅動器報警可能是參數設置問題，伺服電機故障，控制線路短路或斷路，驅動器本身故障。

故障排除:通過驅動器操作面板檢查驅動器報警代碼，不顯示報警代碼，初步判斷不是驅動器本身問題。檢查伺服參數，發現Z軸進給速度參數為零。按工藝標準把參數設為規定值，按復位按鈕，故障排除。

實例2

故障現象：一臺3MZ205B機床在移動X軸時，出現報警，指示X軸位移超出規定的跟隨誤差，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，說明數控系統沒有問題，測量伺服系統上的指令信號，當X軸運動按鈕按下時，也有電壓指令信號，說明問題出在伺服系統上。因為Z軸運動沒有問題，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，機床故障被排除。

實例3

故障現象：一臺MKA1332數控外圓磨床X軸運動中，出現伺服驅動故障報警。

故障分析：伺服驅動器故障報警除了可由伺服驅動放大器本身故障引起外，還可由數控系統、伺服電動機、編碼器引起，也可由機械部分引起。檢測手動時，有使能信號，X軸顯示運動并馬上報警；考慮伺服電動機的問題，檢測伺服電動機正常；懷疑是滾珠絲杠的問題，松開X軸伺服電動機與滾珠絲杠之間的聯軸器，手動X軸，X軸不報警；判斷是滾珠絲杠運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，并對機床進行潤滑維護，機床故障排除。

結論

圖2 伺服故障診斷流程圖

總結以上的典型故障分析及排除過程，首先要確定故障種類，是突發性故障還是漸發性故障；其次對設備的工作原理和結構進行認真、細致的分析，這是排除故障的重要環節；然后對引發故障的各種因素進行認真的分析和研究，確定引發故障的因素；當故障原因找到之后，應根據設備的結構和工作原理、修復難度、修復費用等方面來確定維修方案；在完成對設備的維修之后，應當立即試運行以檢驗故障是否排除；最后建立設備運行記錄，它是使用經驗的高度總結，有利于對故障現象做出迅速判斷。采用本文中提到的排除設備故障的基本過程，可較大程度縮小檢查范圍，縮短設備故障的排除時間，提高生產效率。