数控机床伺服系统的故障诊断（一）

　　数控机床伺服系统故障占机床总故障的比率较高。由于伺服系统涉及的环节较多，加之种类繁多、技术原理各具特色，给维修诊断带来困难，因此归纳一些故障诊断方法很有必要。

　　数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系 统一般采用闭环或半闭环控制。(半)闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统 定位不准确、不稳定或失效。诊断定位故障环节就成为维修的关键。根据伺服系统的控制原理和系统接口的特性，对系统进行分解判断，已成为行之有效的方法。本文结合维修实例介绍了位置环和速度环诊断方法。

　　一、位置环故障诊断

　　如果位置伺服系统的位置反馈和速度反馈各自采用一个反馈器件，可以断开位置环的控制作用，让速度环单独运行，以便判断故障出自位置环还是速度环。

　　断开位置环的控制作用，可以采用两种方法：

　　1、机械断开，即断开位置反馈编码器与伺服电动机之间的传动连接。

　　2、电气断开，即断开位置反馈编码器与系统的连接。如果需要 屏蔽位置反馈断线报警，应按下图连接位置反馈输入信号线。
在位置开环状态下进行维修测试时，不允许给被测试轴任何方式的移动指令，否则将引起伺服电动机失控。

　　例1　CK6140A数控车床出现镗孔表面有振纹，在排除机械和工装因素后，对X轴伺服系统进行检查。机床数控系统为FANUC3T，伺服放大器 为FANUCH系列直流伺服。

　　观察X轴在停止和慢速移动时有不规则振动，初步判断X轴位 置编码器与丝杠连结有间隙或速度环不稳定。检查编码器连轴节正常。由于X轴伺服系统有 两个编码器，分别用于位置反馈和速度反馈，可以将位置反馈编码器与伺服电机之间的机械连接断开，以便作进一步的判断。

　　首先用支撑物支撑X轴滑台，将X轴电动机和丝杠的传动皮带拿掉。启动机床，X轴在位置开环状态下运行，在伺服放大器零漂的作用下电动机慢速 转动(如果电动机几乎不转动，可适当调整控制板上偏置电位器RV2)，此时电动机转到某 一固定角度，总有打顿现象。由此可以认为速度环基本稳定，这可能是由于整流子在某一角 度存在短路引起转速瞬间跌落，从而造成电机打顿现象。仔细清扫电动机整流子和电刷后， 电动机运转平稳。恢复系统连接，X轴恢复正常。

　　例2　[ST5BZ]CH-102数控车床Z轴移动出现一冲一冲的现象，速度越快，过冲越严重。停止时观察伺服诊断画面，Z轴跟踪误差稳定，接近于零。机床数控系统为SIMENS 810GA2，伺服系统为SIMENS 610。系统位置反馈和速度反馈各采用一只编码器。

　　初步判断为伺服放大器 超调或系统参数设定不良。首先调整系统参数MD2501(伺服增益)和MD2601(多种增益)无效。 为进一步判断，断电拿掉Z轴位置反馈插头。由于该机床CNC报警不影响伺服上电，故可以不屏蔽反馈断线报警。先用导线短接Z轴伺服驱动使能控制端，再用一只1.5V电池经电位器分压给Z轴伺服放大器速度指令端，加上大约0.5V电压。机床上电，Z轴移动平稳，因此可以认为故障发生在位置反馈环节。用手拨动位置反馈编码器，联结无松动、损坏的感觉。交换X轴，Z轴位置反馈插头及速度指令控制线，试机故障仍在Z轴。此时可以认为故障仍在Z轴位置反馈，拆下Z轴位置反馈编码器，发现联轴节簧片上的一个螺钉已脱落。 修复后，试机故障消除。

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