一文讀懂進給伺服系統的故障診斷與處理
作者： 深圳市日弘忠信實業有限責任公司發表時間：2021-06-01 14:06:25瀏覽量：877【小中大】
進給伺服系統是以運動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統，在數控機床等行業具有廣泛的應用
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進給伺服系統是以運動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統，在數控機床等行業具有廣泛的應用，其故障的診斷處理也是一直被人們所重視的地方。下面就讓我們一起來看著進給伺服系統具有哪些故障形式，該如何診斷與處理吧！
故障形式及原因診斷
（1）超程
當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位時，就會發生超程報警。一般會在CRT上顯示報警內容。根據數控系統說明書，即可排除故障，解除報警。
（2）過載
當進給運動的負載過大，頻繁正反向運動以及傳動鏈潤滑狀態不良時，均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電機過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進給驅動單元上，指示燈或數碼管會提示驅動單元過載、過電流等信息。
（3）竄動
在進給時出現竄動現象，其原因包括：① 測速信號不穩定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；② 速度控制信號不穩定或受到干擾；③接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當竄動發生在由正向運動與反向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統增益過大所致。
（4）爬行
發生在啟動加速階段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態不良、伺服系統增益低和外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機和滾珠絲杠連接用的聯軸器，由于連接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉動和伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產生爬行現象。
（5）振動
機床以高速運行時，可能產生振動，這時就會出現過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以應去查找速度環，即凡是與速度有關的問題，應該去查找速度調節器。因此，振動問題應查找速度調節器。主要從給定信號、反饋信號及速度調節器本身這三方面去查找故障。
① 首先檢查輸入給速度調節器的信號，即給定信號。給定信號由位置偏差計數器發出，經D/A轉換器轉換成模擬量VCMD、再送入速度調節器。應查一下這個信號是否有振動分量，如它只有一個周期的振動信號，可以確認速度調節器沒有問題，而是前級的問題，即應到D/A轉換器或位置偏差計數器中去查找問題。如果正常，就轉向查找測速發電機和伺服電動機的問題。
② 檢查測速發電機及伺服電機。當機床振動時，說明機床速度在振蕩，測速發電機反饋回來的波形一定也在振蕩，觀察它的波形是否出現有規律的大起大落。這時，最好能測一下機床的振動頻率與電動機旋轉的速度是否存在一個準確的比例關系，如振動的頻率是電動機轉速的四倍頻率，這時就應考慮電動機或測速發電機有故障。首先要檢查電動機有無故障，查其碳刷、換向器表面狀況，如果沒有問題，就再檢查測速發電機。
③ 速度調節器故障。若采用上述方法還不能完全消除振動，甚至無任何改善，就應考慮速度調節器本身的問題，應更換速度調節器板或換下后徹底檢測各處波形。
④ 檢查振動頻率與進給速度的關系。若二者成比例，除機床共振原因外，多數是因為CNC系統插補精度太差或位置檢測增益太高引起的，需要進行插補調整和檢測增益的調整。如果與進給速度無關，則可能原因有：速度控制單元的設定與機床不匹配，速度控制單元調整不好，該軸的速度環增益太大或速度控制單元的印制電路板不良。
故障現象：一臺配套FANUC OMC的數控機床，加工中心X軸負載有時突然上升到80%，同時 X軸電動機嗡嗡作響；有時又正常。
分析及處理過程：現場觀察發現 X軸電動機嗡嗡作響的頻率較低，故判斷 X軸發生低頻振蕩。發生振蕩的原因有：
①軸位置環增益不合適；
②機械部分間隙大，傳動鏈剛性差，有卡滯；
③負載慣量較大。
經查X軸位置增益未變，負載也正常。此機床由于一直進行重切削加工，X軸間隙較大，剛進行過間隙補償。經查X軸間隙補償參數0535，設定值為250，用百分表測得X軸實際間隙為0.22，補償過渡；直到將設定值改為200后，X軸振蕩才消除。
（6）伺服電機不轉
數控系統輸入至進給驅動單元的除了速度控制信號外，還有伺服使能控制信號，一般為DC + 24 V繼電器線圈電壓。① 檢查數控系統是否有速度控制信號輸出；② 檢查使能信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態，分析機床PLC梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；③ 對帶電磁制動的伺服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；④ 進給驅動單元故障；⑤ 伺服電動機故障。
（7）位置誤差
當伺服軸運動超過位置允差范圍時，數控系統就會產生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有：① 系統設定的允差范圍小；② 伺服系統增益設置不當；③ 位置檢測裝置有污染；④ 進給傳動鏈累積誤差過大；⑤ 主軸箱垂直運動時平衡裝置（如平衡油缸等）不穩。
（8）漂移
當指令值為零時，坐標軸仍移動，從而造成位置誤差。通過漂移補償和驅動單元上的零速調整來消除。
（9）回參考點故障
回參考點故障一般分為找不到參考點和找不準參考點兩類。前一類故障一般是回參考點減速開關產生的信號或零位脈沖信號失效，可以通過檢查脈沖編碼器零標志位或光柵尺零標志位來確定是否有故障；后一類故障是參考點開關擋塊位置設置不當引起的，需要重新調整擋塊位置。
（10）伺服電動機開機后既自動旋轉
主要原因有：① 位置反饋的極性錯誤；② 由于外力使坐標軸產生了位置偏移；③驅動器、測速發電機、伺服電動機或系統位置測量回路不良；④ 電動機或驅動器有故障。
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