数控机床故障诊断与维修第1章数控机床故障诊断与维修基础PPT推荐.ppt

1、2）速度控制信号不稳定或受到干扰。3）接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动发生在由正向运动向反向运动的瞬间，一般是由进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。,进给伺服系统常见的故障,（4）爬行 发生在启动加速段或低速进给时，一般是由进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。,进给伺服系统常见的故障,（5）振动 分析机床振动周期是否与进给速度有关：1）如与进给速度有关，振动一般与该轴的速度环增

2、益太高或速度反馈故障有关；2）若与进给速度无关，振动一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关；3）如振动在加减速过程中产生，往往是系统加减速时间设定过小造成的。,进给伺服系统常见的故障,（6）伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。当伺服电动机不转时，需要检查以下项目：1）检查数控系统是否有速度控制信号输出；2）检查使能信号是否接通。通过CRT观察IO状态，分析机床PLC梯形图（或流程图），以确定进给轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；3）对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；4）进给驱动单元故障；5）伺服电动机

3、故障。,进给伺服系统常见的故障,（7）位置误差 当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差。主要原因：1）系统设定的允差范围过小；2）伺服系统增益设置不当；3）位置检测装置有污染；4）进给传动链累积误差过大；5）主轴箱垂直运动时平衡装置（如平衡油缸等）不稳。,进给伺服系统常见的故障,（8）漂移 当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调速来消除。（9）回参考点故障由于伺服系统是由位置环和速度环组成的，当伺服系统出现故障时，为了快速定位故障的部位，可以采用如下两种方法。（1）模块交换法,导致TGLS指

4、示灯亮，可能的故障原因是：1）作为速度反馈部件（如测速发电机或脉冲编码器）的测量信号线断线或连接不良；2）电动机的电枢线断线或连接不良。导致OVC指示灯亮，可能的故障原因是：1）过电流设定不当：应检查速度控制单元上的过电流设定电位器RV3的设定是否正确；2）电动机负载过重：应改变切削条件或机械负荷，检查机械传动系统与进给系统的安装与连接；3）电动机运动有振动：应检查机械传动系统、进给系统的安装与连接是否可靠，测速机是否存在不良；4）负载惯量过大；5）位置环增益过高：应检查伺服系统的参数设定与调整是否正确、合理；6）交流输入电压过低：应检查电源电压是否满足规定的要求。（2）外接参考电压法,项目1

5、 步进电机驱动系统的故障诊断与维修,一、步进电机驱动器与数控系统的连接如图5-1所示为KT400-T数控系统与KT300步进电动机驱动装置的连接图。A1和A3是KT400-T数控系统上分别用于X轴Z轴步进电动机脉冲输出连接插座CW和 为正转和正转非信号，DIR和 为方向和方向非信号，FRAME为屏蔽接地CNl为KT300步进驱动器脉冲输入连接插座,二、步进电机驱动系统故障特点,步进电动机驱动系统主要弱点是高频特性差，在使用中常出现的故障是失步和步进电动机驱动电源的功率管损坏。分析步进驱动系统的故障一般从步进电动机矩频特性和步矩角两个方面入手,三、步进电机驱动常见故障,四、步进电机驱动维修实例,

6、例5-1 开环系统加工大导程螺纹时电机出现堵转故障现象：加工大导程螺纹时，步进电动机出现堵转现象。例5-2 对加工精度的影响故障现象：经济型数控机床的启动、停车影响工件的加工精度。例5-3 步进电动机驱动单元的常见故障故障现象：步进电动机驱动单元功率管损坏。,项目2 直流伺服驱动系统故障诊断与维修,一、直流伺服驱动系统的类型进给驱动的任务是驱动装置接受数控系统的速度控制等信号，拖动伺服电动机带动滚珠丝杠实现工作台、刀架或主轴箱的直线位移。,直流伺服驱动系统两种方式：晶闸管调速是速度调节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改变导通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。PWM调速是利用脉宽

7、调制器对大功率晶体管的开关时间进行控制。将速度控制信号转换成一定频率的方波电压，加到直流伺服电动机的电枢两端，通过对方波宽度的控制，改变电枢两端的平均电压，从而达到控制电枢电流，进而控制伺服电动机转速的目的。,二、晶闸管SCR直流伺服驱动,1晶闸管SCR速度控制单元结构如图5-2所示为晶闸管SCR速度控制单元结构图。图中各部分的作用如下：（1）主回路连接端（背面）T1（2）控制信号连接CNl（3）控制信号连接CN3（4）触发脉冲连接CN4/CN5（5）控制电压、同步电压连接CN2（6）控制电压、同步电压连接CN6/CN7（7）指示灯,2SCR速度控制单元主回路分析,由于大电流、高电压的原因，速

8、度控制单元主回路原器件属于易损件，主回路维修在速度控制单元中在较大的比重，SCR速度控制单元主回路如图5-5所示。,3SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（1）SCR速度控制单元熔断器熔断 可能的原因有：1）机械故障造成负载大2）切削条件不合适3）控制单元故障4）速度控制单元与电动机间的连接错误5）电动机选用不合适或电动机不良6）相序不正确,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（2）状态指示灯显示的报警 三个指示灯亮与不亮，分别代表不同的含义，具体如下：导致PRDY指示灯不亮，可能的故障原因是：1）数控系统或伺服驱动器（速度控制单元）存在报警；2）速度控制单元熔断器熔断；3）伺服变压器过热

9、、变压器温度检测开关动作；4）来自机床侧的原因；5）系统的位置控制或驱动器速度控制的印制电路板不良；6）辅助电源电压异常，即：+5V，+24V，+15V，-15V电源故障；7）安装、接触不良；8）驱动器发生TGLS或OVC报警。,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（3）超过速度控制范围 可能的原因有：1）测速反馈连接错误，如被接成正反馈或断线；2）在全闭环系统中，联轴器、电动机与工作台的连接不良；3）位置控制板发生故障，使来自F/V转速的速度反馈信号未输入到速度控制单元；4）速度控制单元设定不当。,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（4）机床振动 可能的原因有：1）机械系统连接不良，如

10、联轴器损坏等；2）脉冲编码器或测速发电机不良；3）电动机电枢线圈不良（如内部短路）；4）速度控制单元不良；5）外部干扰；6）系统振荡。,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（5）超调 造成超调，可能的原因有：1）伺服系统速度环增益太低或位置环增益太高。可以通过调整速度控制单元电位器RVl，提高速度环增益；或通过改变系统的机床参数，降低位置环增益进行优化。此外，还可以通过改变速度控制单元的S6、S7、S9设定等措施解决；2）提高伺服进给系统和机械进给系统的刚性。,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（6）单脉冲进给精度差 可能的原因有：1）机械传动系统的间隙、死区或精度不足；2）伺服系统速度

11、环或位置环增益太低。（7）低速爬行 可能的原因有：1）系统不稳定，产生低速振荡；2）机械传动系统惯量过大。,SCR速度控制单元常见故障诊断与维修,（8）圆弧切削时切削面出现条纹 可能的原因有：1）伺服系统增益设定不当：可以通过降低位置增益、提高速度环增益解决；2）检查、确认速度控制单元的CHll端子上的电流波形，确认电流是否连续；3）检查机械传动系统是否有连接松动、间隙等。,三、晶体管直流脉宽调制PWM伺服驱动,仍然以与FANUC6系统配套的直流伺服系统为例，说明晶体管直流脉宽调制PWM伺服驱动单元的结构、工作原理、接口及常见故障的诊断与维修。1晶体管直流脉宽调制PWM伺服驱动单元结构2PWM

12、速度控制单元主回路分析,作为主回路，PWM与SCR速度控制的主要区别是PWM速度控制单元的直流母线上增加了由斩波管Q1、直流过电压释放电阻DCR等组成的直流母线电压调节回路。直流母线电压调节回路的作用有两方面，一是当主接触器MCC断开时，直接通过MCC的常闭触点与过电压释放电阻DCR有效释放直流母线上的电压；二是通过速度控制单元的内部直流母线上电压检测，在速度控制单元因制动等原因使直流母线电压超过规定值时，可以通过这一环节，防止直流母线过电压。,3PWM速度控制单元常见故障与维修,PWM速度控制单元无CRT报警显示的常见故障处理方法如下：（1）机床失控 造成机床失控常见的原因及处理方法如下：1

13、）位置检测、速度检测信号不良：应检查连线，检查位置、速度环是否为正反馈；2）电动机或位置编码器故障：有DON检查；3）主板或速度控制单元故障,PWM速度控制单元常见故障与维修,（2）机床振动 造成机床振动常见的原因及处理方法如下：1）位置控制系统参数设定错误：对照系统参数说明检查原因；2）速度控制单元设定错误：对照速度控制单元说明或根据机床厂提供的设定单检查设定；3）机床振动与进给速度成正比：与机床、检测器、电动机不良有关，或与插补精度差、检测增益设定太高有关，应更换或维修不良部分，调整相关参数。4）机床振动周期基本相同，与进给速度无关：短接速度控制单元CH5、CH6，检查振动是否消除，若振动

14、消除，说明机床和速度控制单元匹配不良，应重新设定，更换或调整伺服单元；若振动未消除，说明速度单元控制板不良，应更换控制板。,PWM速度控制单元常见故障与维修,（3）定位精度和加工精度差 机床定位精度和加工精度差可分为定位超调、单脉冲进给精度差、定位点精度不好、圆弧插补加工圆度差等情况，具体分析如下：1）超调：加减速时间设定过小，可检查电动机起动、制动电流是否已经饱和；电动机与机床连接部分刚性差或连接不牢固也是引起超调的原因；2）单脉冲精度差：通过DON800803，检查定位时位置跟随误差是否正确；检查机械部件的安装精度与定位精度；是否为伺服系统的增益不足，调整速度控制单元上的RV1，提高速度增益；3）定位精度不良：位置控制单元是否不良，必要时更换位置单元板（主板）；检查是否存在位置检测器件不良；是否为速度控制单元控制板不良；4）圆弧插补加工圆度差：机床反向间隙大、定位精度差；位置环增益设定不良；各插补轴的检测增益设定不良；感应同步器或旋转变压器接口板调整不良。,四、直流伺服驱动维修实例,例5-4 运动失控