数控机床故障诊断与维护第六章-数控机床进给伺服系统的维护与维修课件.ppt

1、数控机床故障诊断与维护 主编 徐衡33295-01第六章数控机床进给伺服系统的维护与维修33295-06学 习 目 标解数控机床位置检测方式、位置检测装置的维护与维修方法。33295-06数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位移和速度作为控制量的自动控制系统。伺服系统接受来自数控装置(CNC)的指令信号,经过放大和转换,驱动机床坐标轴(执行件)跟随指令脉冲,实现预期的运动。数控机床的伺服系统主要控制机床的进给运动和主轴的转速。数控机床的伺服系统是数控装置(CNC)和机床本体的联系环节,是数控机床的关键部件,数控机床中的伺服系统取代了传统机床的机械传动,这是数控机床的重要特征之一。第一节伺服系

2、统概述一、数控机床的伺服系统33295-06数控机床中的伺服系统由数控系统中位置控制部分和驱动系统构成。数控机床的驱动系统主要有两种:进给运动系统和主轴驱动系统。从作用看,前者是控制机床各坐标轴的进给运动,后者是控制机床主轴的旋转运动。驱动系统的性能在较大程度上决定了数控机床的性能。数控机床的最大移动速度、定位精度等指标主要取决于驱动系统及CNC位置控制部分的动态和静态性能。另外,某些加工中心的刀库驱动也属于数控机床的一个伺服轴,用以控制刀库中刀具的定位。33295-06二、进给伺服系统的工作原理1.伺服系统分类进给伺服系统按系统中有无反馈环节分类,可分为开环系统、闭环系统和半闭环系统(详见第

3、一章)。进给伺服系统按驱动元件分类,可分为步进电动机驱动系统、直流驱动系统和交流驱动系统。33295-062.闭环伺服系统的原理闭环伺服系统驱动控制单元的电路原理如图6-1所示33295-06图6-1闭环伺服系统驱动控制单元的电路原理33295-06三、利用伺服控制原理进行故障诊断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。在数控机床伺服系统的诊断中,确定故障环节是维修伺服系统的关键。可以根据伺服系统的控制原理和系统接口的特性,对系统进行分析判断。33295-061.位置环故障的诊断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

4、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。2.速度环故障的诊断33295-063.电流环故障的诊断电流环的信号是在速度环的输出信号经电流互感器得到的电流信号。(1)故障现象机床运行中回转台交流伺服电动机突然不起动,是突发性、无报警故障。33295-06(2)故障分析 故障发生在进给驱动范围内,应该是伺服系统发生了故障,由控制原理(图6-1)对伺服调节过程进行分析,初步分析不是位置环故障(如果是位置环故障,PLC可以报警)。PLC报警不包括速度环的故障,不应该调用PLC状态参数信息表,估计故障点应在速度环,是速度环的硬件故障。为验证和发现故障点,检查速度环节的硬件:1)

5、驱动电缆是否断线、接触不良。2)过载保护装置是否误动作。3)机械负荷是否太大。4)速度调节器故障,功率驱动中的大功率管是否击穿。5)电动机故障,永磁体是否脱落或退磁。33295-06(3)故障检查(4)故障处理更换速度调节器,故障排除。33295-06第二节步进电动机伺服系统一、步进电动机1.步进电动机的特点2.步进电动机的结构33295-06 图6-2三相反应式步进电动机结构原理图33295-06图6-3步进电动机的齿距33295-06图6-4步进电动机工作原理a)U相通电b)V相通电c)W相通电3.步进电动机的工作原理33295-06二、SINUMERIK 802S系统概述1.SINUME

6、RIK 802S系统组成SINUMERIK数控系统硬件配置采用模块结构,其结构简单,调整方便。SINUMERIK 802S/C数控系统的硬件模块由下述部分组成。2)主数控单元(ECU)。3)输入/输出模块(DI/O)。4)主轴驱动器变频器与主轴变频电动机,如图6-8所示。1)数控操作面板(OP 020)、机床面板(MCP),如图6-5所示。33295-06图6-10SINUMERIK 802S系统各部件连接图33295-062.步进电动机驱动系统的使用要点在使用步进电动机驱动系统时,机床传动系统应注意以下内容:(1)步进电动机的矩频曲线决定步进电动机的特性(2)接近开关(3)返回参考点的配置3

7、3295-06三、步进电动机驱动器STEPDRIVE C(或STEPDRIVE C+)1.驱动器的连接(车床应用实例)步进电动机驱动器STEPDRIVE C的连接电路图(车床应用实例)如图6-13所示。2.驱动器驱动电流的设定驱动器可驱动几种不同转矩的步进电动机,在调试时须按照所使用电动机的转矩设定驱动器的驱动电流。设定驱动电流的方法是:通过改变驱动模块上DIP开关的状态,来设定驱动电流。DIP开关如图6-14所示。不同转矩电动机应取得的开关状态及驱动电流,见表6-1。33295-06图6-13步进电动机驱动器连接电路图(车床应用实例)33295-06图6-14驱动器驱动电流的设定方法3329

8、5-06表6-1驱动器DIP开关状态及电流设定值33295-06以及应采取的措施见表6-2。表6-2发光二极管报警说明3.驱动器硬件故障报警与维护措施在图6-13和图6-14中可以看出,驱动器上有四个LED发光二极管用于模块报警,分别是RDY、DIS、FLT和TMP。LED报警灯的含义33295-06(2)故障原因(3)排除方法2.高速时电动机堵转(1)故障现象四、步进电动机驱动系统的常见故障及其维修方法1.步进驱动器故障(STEPDRIVE C fault)(1)故障现象(2)故障原因33295-06(3)排除方法 1)若进给倍率为85%时高速点动不堵转,则可以使用折线加速特性。2)降低最高

9、进给速度。3)更换大转矩步进电动机。33295-063.传动系统定位精度不稳定(1)故障现象图6-15丝杠螺母安装不正(2)故障原因该传动系统机械装配问题,由于丝杠螺母可能安装不正,造成运动部件的装配应力,如图6-15所示。(3)排除方法重新安装丝杠螺母。33295-064.参考点定位误差过大(1)故障现象参考点定位误差过大,该现象大多出现在参考点配置方式2(单接近开关返回参考点)。(2)故障原因1)接近开关或检测体的安装不正确,如图6-16所示。2)接近开关与检测体之间的间隙为检测临界值。3)所选用接近开关的检测距离过大,检测体和相邻金属物体均在检测范围内。4)接近开关的电气特性差。3329

10、5-06图6-16接近开关安装简图33295-06(3)排除方法1)检查接近开关的安装。2)调整接近开关与检测体间的间隙。3)更换接近开关。5.返回参考点动作不正确(1)故障现象返回参考点的动作不正确。(2)故障原因选用了负逻辑(NPN型)的接近开关(即DC0V表示接近开关动作,DC24V表示接近开关无动作)。(3)排除方法更换成正逻辑接近开关(PNP型)。33295-066.传动系统定位误差较大(重复)(1)故障现象某坐标的定位误差较大(重复)。(2)故障原因丝杠螺距误差过大。(3)排除方法进行丝杠螺距误差补偿,或更换较高精度的丝杠。7.传动系统定位误差较大(不重复)(1)故障现象某坐标的定

11、位误差较大(不重复)。(2)故障原因电动机与丝杠之间的机械连接松动。(3)排除方法检查电动机与丝杠之间的连接。33295-068.加工螺纹时螺纹乱扣(1)故障现象在进行螺纹加工时,螺纹不能重复(即乱扣)。(2)故障原因主轴与主轴编码器之间的机械连接松动。(3)排除方法检查主轴与编码器之间的连接。33295-06五、操作错误(Operating Errors)引起的进给故障1.重新上电后,键盘失效(1)故障现象1)在设定了一些机器数据后重新上电。2)NC在正常工作一段时间后,系统在引导过程未完成时停机。(2)故障原因1)在调试时某些未列在“简明调试手册”中上电生效的机床数据被修改2)由于系统口令

12、未关闭,在操作时无意识改动了不该修改的机床数据。(3)排除方法33295-062.驱动器报警,电动机不动(1)故障现象步进电动机不动,屏幕显示位置在变化,而且驱动器上标有DIS的黄色二极管亮。(2)故障原因报警灯DIS的黄色管亮,表明驱动器正常,但电动机无电流(3)排除方法33295-063.驱动就绪,电动机不动(1)故障现象步进电动机不动,屏幕显示位置在变化,而且驱动器上标有RDY的绿色发光二极管亮。(2)故障原因(3)排除方法33295-06六、机床数据错(Machine Data setting errors)引起的进给故障1.加工螺纹时工件螺距值不正确(1)故障现象加工螺纹时实际螺纹的

13、螺距大于或小于编程的螺距。(2)故障原因(3)排除方法将正确的编码器每转所发生的脉冲数填入主轴参数“MD31020”中。2.高速进给时常出现“丢步”报警33295-063.不能修改螺距误差补偿数据(1)故障现象(2)故障原因(3)排除方法在加载丝杠螺距误差补偿值之前,必须将补偿轴的机床参数MD32700设为“0”,然后加载数据;在加载完毕后再将MD32700设为“1”。33295-064.返回参考点的运动方向错误(1)故障现象(2)故障原因(3)排除方法33295-06第三节直流进给伺服系统直流进给伺服系统采用晶闸管速度控制单元和晶体管脉宽调制方式。驱动装置具有多种保护功能,如过速、过电流、过

14、电压和过载保护。电动机采用直流永磁伺服电动机,用铁氧体作为永磁材料,电枢部分则与普通直流电动机相似,只不过按其转子惯量的大小,分为大惯量电动机、中惯量电动机和小惯量电动机三种。中、小惯量伺服电动机采用晶体管脉宽调制方式(PWM速度控制单元),大惯量伺服电动机采用晶闸管整流方式(SCR速度控制系统)。33295-06一、直流伺服电动机的定期维护与检查1.直流伺服电动机的检查步骤1)在数控系统处于断电状态且电动机已经完全冷却的情况下进行检查。2)取下橡皮刷帽,用螺钉旋具拧下刷盖,取出电刷。3)测量电刷长度,当FANUC直流伺服电动机的电刷由10mm磨损到小于5mm时,必须更换同型号的新电刷。4)仔

15、细检查电刷的弧形接触面是否有深沟或裂痕,以及电刷弹簧上有无打火痕迹。33295-065)将不含金属粉末及水分的压缩空气导入装电刷的刷孔,吹净粘在刷孔壁上的电刷粉末。6)重新装上电刷,拧紧刷盖。2.直流伺服电动机的日常维护1)机床每天运行时的维护检查。2)直流伺服电动机的定期检查。3)每半年(最少每年一次)的定期检查。33295-06不要将直流伺服电动机长期存放在室外,也不要存放在湿度高、温度有急剧变化和多尘的地方,如需存放一年以上,应取下电刷,否则易腐蚀换向器,损坏电动机。4.机床长期不运行时的保养在机床长达几个月不开动的情况下,要对全部电刷进行检查,并要认真检查换向器表面是否锈蚀。如有锈,要

16、用特别缓慢的速度,充分、均匀地运转。经过12h后再进行检查,直至处于正常状态,方可使用机床。3.直流伺服电动机的存放要求33295-06二、SCR速度控制系统的故障及其排除方法利用多个晶闸管可以构成多种整流电路来控制直流伺服电动机,如单相半控桥、单相全控桥、三相半波、三相半控桥、三相全控桥等。单相半控桥及单相全控桥式整流电路虽然简单,但因其输出波形较差,容量有限而较少采用。常用三相全控桥式整流电路来作为直流速度控制单元的主回路。在晶闸管直流速度控制单元中,又有无环流可逆系统和有环流可逆系统之分。有环流可逆系统具有反应迅速的优点,但其初次投资较大。而无环流可逆系统虽有投资少的优点,却存在有换向死

17、区的缺点。FANUC公司采用的是逻辑无环流可逆系统,其框图如图6-17所示。从该框图可见,这是一种既有速度环又有电流环的双环系统。33295-06图6-17双环调速系统33295-061.印制电路板上指示灯指示故障在印制电路板上共有三个指示灯,从右至左分别为PRDY,TGLS和OVC。其中PRDY是一个绿色指示灯,当它亮时,表示系统工作正常;而TGLS和OVC是两个红色指示灯,当它们亮时,表示系统工作不正常。(1)PRDY灯不亮的原因1)伺服报警。2)速度控制单元熔断器熔断。33295-063)伺服变压器过热,即变压器热动开关动作。4)来自机床侧的原因。5)位置控制或速度控制的印制电路板不良,

18、如有备件可更换试验确认。6)电源电压异常。7)接触不良。8)观察是否有TGLS或OVC报警。(2)TGLS灯亮,发生测速发电机断线报警33295-06(3)OVC灯亮,发生过电流报警可能的原因是:1)负载异常。2)电动机负载过重。3)电动机运动有振动倾向。4)负载惯量过大。5)位置环增益过高。6)交流输入电压过低。33295-062.速度控制单元熔断器熔断造成速度控制单元熔断器熔断的原因有下述几种:1)机械故障造成负载过大。图6-18电动机是否去磁检查方法33295-062)切削条件不合适,如切削量过大、连续重切削等。3)位置控制单元的故障。4)接线错误。5)所用的电动机不合适。6)相序不对。

19、33295-06表6-3电动机参数33295-06图6-19相序的测量方法a)相序表法b)示波器法33295-063.超过速度控制范围有下述几种原因:1)测速部件成正反馈。2)柔性联轴器损坏。3)位置控制板发生故障。4)速度控制单元设定不对。33295-061)柔性联轴器损坏。2)脉冲编码器或测速发电机不良,可按下述方法进行测量检查,以作进一步的确认。4.机床运动轴起动、运动过程中或加/减速时的爬行故障造成这些断续性或振动性移动的原因可能是下述几种情况:3)电动机电枢线圈不良(内部短路)。4)速度控制单元不良。5)外来噪声干扰。6)伺服系统不稳。33295-06图6-20F/V变频器波形332

20、95-065.超调造成系统超调的原因有下述几种:1)伺服系统增益不够。2)改善电动机和机械进给轴之间的刚性。33295-066.单脉冲进给时加工精度太差产生这种现象的可能原因有两种:一是机械松动,如果电动机轴能准确定位,而机械最终定位精度较差,则应重新调整机械连接;另一种是伺服系统增益不够,这时需要增加可调电位器RV1的值。7.低速波动8.圆弧切削时加工表面出现波纹33295-06三、PWM速度控制系统的故障及其排除方法1.PWM型速度控制系统的组成脉宽调速的原理是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进行控制,将直流电压转换成某种频率的方波电压,加在直流伺服电动机的电枢两端。通过对

21、方波脉冲宽度的控制,改变电枢的平均电压,从而达到调节电动机转速的目的。PWM型速度控制系统简图如图6-21所示。33295-06图6-21PWM型速度控制系统简图33295-062.速度控制单元上有硬件报警(LED报警提示)时故障的分析与处理33295-06(1)BRK报警表示空气断路器(无熔丝)跳闸报警,只发生在直流伺服单元中。故障排除方法为:1)如果断路器已跳起,则先关断电源,再将断路器按钮按下使其复位,待10min后再合上电源。2)如合上电源后断路器又跳起,应检查整流二极管模块或线路板上的其他元件是否已损坏。3)检查机械负载是否过大,以确认电动机负载电流是否超过额定值。33295-061

22、)输入的交流电源电压过高。2)伺服电动机的电枢和机壳间的绝缘电阻下降,可通过清洁电动机电刷和换向器来排除。3)印制电路板不良。(3)HCAL报警(4)OVC报警(2)HVAL报警这是一种过电压、高电压报警,在直流伺服单元和交流伺服单元中都会发生。故障排除方法为:33295-06(5)LVAL报警它表示低电压报警,电源电压下降,在直流伺服单元和交流伺服单元中都会发生。其故障判断如下:1)交流电源电压太低,如低于正常值的15%。2)伺服变压器与速度控制单元的连接不良。(6)TGLS报警它是测速发电机断线、反馈信号断线报警,在直流伺服单元和交流伺服单元中都会发生。故障的原因是:1)印制电路板设定错误

23、,如将测速发电机设定为脉冲编码器,就会产生断线报警。2)确认是否有速度反馈电压或反馈信号线断线。33295-06(7)DCAL报警DCAL报警表示直流回路部分报警,在直流伺服单元和交流伺服单元中都会发生。故障的原因是:1)如果系统接通电源,就立即出现DCAL报警,则多为续流二极管损坏。2)印制电路板设定错误,如在速度控制单元外接再生放电单元,应重新设定有关的短路棒。3)伺服系统的加减速频率太高。33295-06图6-22正确的CH10波形图33295-06(8)VRDY总是不亮如果速度伺服单元准备好,而信号灯VRDY不亮,则表示VRDY信号没有送到NC,NC不能工作,此时可按图6-23所示流程

24、指示对故障进行诊断。此流程既适合直流伺服系统,也适合交流伺服系统。图6-23VRDY灯不亮故障处理33295-06(9)VRDY灯总是亮在正常情况下,当合上电源时,由NC送来一个位置已准备好信号,使PRDY灯亮,由伺服单元给出一个速度已准备好的应答信号,同时VRDY灯亮。如果数控系统一通电,VRDY灯就亮,则是不正常的,此时可按图6-24所示流程进行检查。图6-24VRDY灯总亮故障处理33295-063.CRT上有报警显示时故障的分析与处理在FANUC系统显示的关于伺服的报警号中400457号报警为伺服系统错误报警,702704号为过载报警。引起过载报警的原因有下述几个:1)速度控制单元上热

25、继电器动作。2)变压器热动开关动作。3)再生放电单元上热动开关动作。4.CRT和速度控制单元上无报警信息时故障的分析33295-06(1)机床失控(飞车)造成机床失控的原因有下述几种:1)位置检测器的信号不正常,很可能是由于连接不良引起的。2)电动机和检测器安装连接故障。3)速度控制单元不良。(2)机床振动原因有以下几点:1)参数设定错误。2)速度控制单元上的短路棒设定错误。3)如上述两项均无问题,则应检查机床动力的振动周期。(3)每个脉冲的定位精度太差33295-065.伺服电动机不转除了下述标题6中叙述的伺服电动机本身的故障外,还可能由以下原因造成伺服电动机不转的故障:1)动力线断线或接触

26、不良(航空插头没有拧紧)。2)使能信号ENABL没有送到印制电路板上。3)没有VCMD指令信号。33295-066.伺服电动机可能出现的故障及其排除方法(1)电动机过热1)电动机负载过大或电枢电流的方均根值大于电流的平均值造成电动机过热。2)切削液和电刷灰混合在一起嵌入到换向器云母槽中,引起电枢绕组绝缘不正常或内部短路。3)电枢电流曾一度大于“磁钢去磁前最大允许电流”,使磁钢发生不可逆去磁。4)带有制动器的电动机上的整流块坏了,或制动线圈断线;制动摩擦片间隙不合适,造成制动器不释放。33295-06(2)电动机旋转时有大的冲击1)测速发电机输出电压突然降落。2)电动机在1000r/min时,测

27、速发电机输出电压的峰波峰值大于2%。3)电枢线圈不正常,内部短路等。(3)低速加工时工件加工表面有大的纹波从电动机方面而言,有下述几种原因:1)速度增益不当。2)电动机的永磁体局部去磁。3)测速发电机性能不好,可以通过观察测速发电机纹波频率是否与工件表面的纹波频率一致来判断。33295-06(4)电动机噪声大1)换向器圆周接触面的表面粗糙度值大或已损坏。2)电动机轴向间隙太大,有窜动。3)切削液等进入电刷槽中。(5)运转、停车或调速时有断续或振动现象1)脉冲编码器不良。2)电枢线圈不良(内部短路)。33295-06(6)机床振动快速移动时机床振动,甚至伴有大的冲击,或者直流伺服单元的熔丝烧毁。

28、造成这些现象的主要原因是测速发电机电刷接触不良。(7)电动机不转电动机轴不能转动的最大可能的原因是电动机永磁体脱落。对于带制动器的电动机来说,一个原因是制动器失灵,没有松开;另一个原因是制动器用的整流器损坏,使制动器不能工作。33295-06图6-25FANUC系统晶闸管逻辑无环流可逆调装置线路简图a)控制线路简图b)电动机电流波形33295-06第四节交流进给伺服系统一、交流进给伺服系统的特点由于直流电动机的电刷和换向器容易磨损,因此须经常维护。换向器换向时会产生火花,从而使电动机的最高转速受到限制,也使应用环境受到限制。而且直流电动机结构复杂,制造困难,所用铜、铁材料消耗大,制造成本高,而

29、交流电动机却没有这些缺点。33295-06交流伺服电动机配上采用矢量控制方式的伺服单元之后,整个交流伺服系统具有下述特点:1)系统在极低速度时仍能平滑地运转,而且具有快的响应。2)在高速区有极好的转矩特性,即特性硬。3)能将电动机的噪声和振动抑制到最低的程度。4)有很高的转矩/惯量比,所以能很快起动和制动。5)由于采用了高精度的脉冲编码器进行数字控制,所以具有高加工精度6)由于采用了大规模的专用集成电路,使零部件减少,因此整个系统显得结构紧凑,体积小,而可靠性高。33295-06二、FANUC模拟式交流进给伺服系统FANUC交流进给伺服系统早期的方案是模拟式交流进给伺服系统,其简单原理图如图6

30、-26所示,后来又开发出了数字式(串行)交流进给伺服系统。图6-26模拟式交流进给伺服系统原理简图33295-06三、FANUC数字式交流进给伺服系统1.数字式交流进给伺服系统的特点数字式交流进给伺服系统与模拟式交流进给系统比较,有极大的优越性,其特点如下:33295-06(1)所用元器件少,集成度高数字式交流进给伺服系统采用了型号为MB651105的专用大规模集成电路,其特点是:1)当CPU和信号处理器都要用RAM时,可以通过总线来调度。2)具有A/D变换器的控制。3)具有电流环、速度环、位置环控制的能力。4)可与主CPU之间进行通信。5)能产生PWM信号。6)能进行脉冲编码器的信号处理。3

31、3295-06(2)采用了绝对脉冲编码器其优点是:1)即使数控系统突然停电,仍能记住机床位置。2)机床每天通电都不必返回机床原点,所以机床操作变得简单、容易。3)高分辨率。4)高精度。(3)数字式伺服系统的优点1)精度不受电子部件温度漂移的影响。2)精度高,定位精度可达0.1m。33295-063)由于所用的元件少,所以可靠性高。4)在功能上具有可扩充性,如对非线性转矩的补偿,对干扰转矩的补偿,这对工业机器人系统尤为重要。5)维修更为方便,因为其诊断、监视功能更强。6)由于对位置、速度、转矩、电流信息进行集中管理、控制,所以避免了负载的机械共振。7)对负载干扰的响应速度提高,利用参数设定来调整

32、系统的工作状态,比使用电位器更加准确和容易,可以不用自动漂移补偿电路,使系统更加准确。33295-062.FANUC系统交流伺服放大器的分类伺服系统由伺服放大器和伺服电动机组成。FANUC交流系统的伺服放大器有五种,见表6-4。表6-4FANUC系统伺服放大器33295-06表6-4FANUC系统伺服放大器33295-06表6-4FANUC系统伺服放大器33295-06表6-4FANUC系统伺服放大器33295-063.FANUC系统i系列伺服模块的连接(3轴)数控系统控制单元与i系列伺服系统的连接如图6-27所示。i系列伺服系统本身采用分级连接的方式,级间连接如图6-28所示。图6-27数控

33、系统控制单元与i系列伺服系统的连接33295-06图6-28i系列伺服模块(级间)连接(3轴)33295-06i系列伺服模块上的数码管“STATUS”为伺服模块状态指示窗口,它显示的报警代码的含义见表6-5。表6-5“STATUS”模块状态报警代码4.i系列伺服模块的报警代码33295-061.设定伺服参数应该考虑的问题四、FANUC数字式交流伺服系统的调整2.显示屏面参数的设定3.伺服参数初始化设定的操作4.伺服单元调整屏面33295-06五、进给伺服系统报警故障的分析与处理1.系统发生“400”报警(伺服过热)(1)故障检查(2)故障分析2.系统发生“401”报警(伺服不能就绪)(1)故障

34、分析CNC控制单元与伺服系统之间传输的信号原理如图6-31所示。(2)故障检查33295-063.系统发生“411”报警(伺服移动误差过大)4.系统发生“410”报警(伺服停止误差过大)5.伺服单元调整屏面上出现报警1当伺服单元调整屏面出现报警1时,应结合诊断号200,分析报警1产生的原因及处理措施,见表6-15。33295-06表6-15伺服报警1产生的原因及处理措施33295-066.伺服反馈断线报警和伺服参数设定错误报警(1)伺服反馈断线报警(445,446,447报警)(2)伺服参数设定异常报警(407423报警)33295-06图6-33硬件断线报警原理33295-06第五节返回参考

35、点位置的调整一、挡块方式返回参考点位置返回参考点位置调整概况见图6-34。图6-34返回参考点位置调整概况33295-061.三个相关参数(1002、1005、1006)的设定2.参数PRM 1850的设定3.参数PRM 1815的设定4.参数PRM 1821的设定33295-06二、无挡块方式返回参考点位置1.无挡块参考点的设定操作2.无挡块参考点的相关参数33295-06三、数控机床返回参考点的常见故障1.找不到参考点(通常会导致机床超程报警)2.找不准参考点(即返回参考点有偏差)33295-06第六节交流伺服系统的维护与调整一、交流伺服电动机的维护与维修1.交流伺服电动机的维护2.交流伺

36、服电动机的故障诊断与维修二、进给伺服系统的维护与维修1.确认进给伺服系统性能安全规范2.进给伺服系统性能的确认及调整3.换板时的伺服调整33295-06三、伺服系统故障诊断实例33295-06第七节位置检测装置的故障及诊断数控机床伺服系统最终是以位置控制为目的,对于闭环控制的伺服系统,位置检测元件的精度将直接影响到机床的位置精度。目前,用于闭环控制的位置检测元件多为光栅尺,用于半闭环控制的位置检测元件多为光电编码器。一、数控机床对检测元件的要求(1)工作可靠,抗干扰性强(2)满足精度和速度的要求(3)易于安装,维护方便(4)对所检测位移信号处理方便(5)成本低。33295-06二、位置检测方式

37、分类1.增量式测量和绝对式测量2.数字式测量和模拟式测量数字式测量的特点是:1)被测量的量可转换成脉冲个数,便于显示和处理。2)测量精度取决于测量单位,和量程基本无关(当然也有累积误差问题)。3)测量装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力较强。33295-063.直接测量和间接测量4.数字式测量和模拟式测量33295-06三、位置检测元件及其维护1.光栅2.光电脉冲编码器3.感应同步器4.旋转变压器5.磁栅尺33295-06图6-37光栅位置检测装置33295-06图6-38莫尔条纹33295-06图6-39增量式脉冲编码器工作原理33295-06图6-40四位二进制编码盘33295-06图6-41

38、常用位置检测装置33295-06四、位置检测故障的诊断1.输出信号2.EXE信号处理3.故障诊断33295-06实训八伺服驱动单元的调试和故障诊断一、实训目的1)了解伺服驱动单元的调试过程。2)掌握伺服驱动单元故障的排除方法。二、实训设备RS-SY-0i C/0i mate C数控机床综合实训系统。33295-06三、实训相关知识1.CNC系统与伺服放大器的连接光缆从控制单元侧的COP10A连接到伺服放大器的COP10B,伺服放大器之间采用级联连接,如图6-42所示。伺服放大器之间的接线如图6-43所示。33295-06图6-42伺服放大器之间采用级联连接33295-06图6-43伺服放大器之

39、间的接线图33295-062.有关伺服参数的含义参数1010:CNC控制轴数。参数1020:各轴的编程名称,见表6-16。表6-16各轴的编程名称(参数1020)参数1022:基本坐标系中各轴的顺序,见表6-17。33295-06表6-17基本坐标系中各轴的顺序(参数1022)33295-063.诊断画面的显示1)按SYSTEM键。2)按诊断软键,显示诊断画面。4.伺服相关诊断号的含义5.伺服报警号的含义(具体参考系统维修说明书)33295-061)伺服驱动单元的正常调试过程。2)伺服参数设置异常实训。3)伺服串行总线故障实训。四、实训内容33295-06五、实训步骤1.伺服驱动单元的正常调试

40、过程(1)检查。(2)伺服参数的初始化操作(3)其他相关伺服参数的设置(4)运行各轴33295-062.伺服参数设置异常实训1)将伺服参数1023改成4,关机,再开机,观察系统的变化,注意报警号。2)调出诊断号203、诊断号280,并记下诊断号的值。3)将伺服参数1023改回原来值,关机,再开机,系统应该恢复正常。4)调出诊断号203和280,观察有什么变化。5)实训老师可以自己设置一些故障,让学生通过报警号和诊断号自己排除。33295-061)将其中一个伺服模块CoP10B插头上的光缆线拔下来。2)观察系统出现的报警号,并分析原因。3.伺服串行总线故障实训33295-06实训九机床返回参考点

41、的操作一、实训目的1)了解全功能数控机床返回参考点功能并建立机床坐标系的概念。2)掌握FANUC 0i C/0i mate C系列数控系统返回参考点功能的调整方法。二、实训设备RS-SY-0i C/0i mate C数控机床综合实训系统。33295-06三、实训相关知识1.坐标系的确定数控车床的坐标轴如图6-44所示。2.参考点与坐标系的关系数控车床参考点与机床坐标系的关系如图6-46所示。3.返回参考点操作33295-06图6-44数控车床的坐标轴33295-06图6-45数控铣床的坐标轴 33295-06 图6-46数控车床参考33295-064.机床返回参考点的过程(挡块方式)返回参考点

42、的过程可分为两个阶段,第一阶段为寻找减速开关阶段,第二阶段为寻找零脉冲信号阶段,如图6-47所示。图6-47返回参考点的运动过程33295-06图6-47返回参考点的运动过程(续)33295-06四、实训内容1)完成一次返回参考点操作,仔细观察机床运动,并叙述全过程。2)简述在返回参考点的过程中,栅格偏移的作用。五、实训步骤1.设定、记录各轴的参数值设定表6-18中的参数,并填写表6-18。2.启动NC系统,进行返回参考点操作4.各轴的栅格偏移量(参数1850值的用途)3.返回参考点的方向(参数1006#5的用途)5.减速开关的作用33295-06表6-18各轴的参数值记录表33295-06实

43、训十全闭环控制系统的操作一、实训目的1)掌握数控机床全闭环的连接。2)掌握数控机床全闭环相关参数的设置二、实训设备RS-SY-0i C/0i mate C数控机床综合实训系统。33295-06三、实训相关知识1.数控系统位置测量装置的分类(参考第六章第七节)1)直接测量和间接测量。2)增量式测量和绝对式测量。3)接触式测量和非接触式测量。4)数字式测量和模拟式测量。2.常用的数控系统位置测量装置(参考第六章第七节)33295-063.数控系统位置测量装置的应用(参考第三章第一节)1)开环数控系统。2)半闭环数控系统。3)全闭环数控系统。4.FANUC 0i C/0i mate C全闭环的连接F

44、ANUC 0i C/0i mate C全闭环的连接如图6-48所示。33295-06图6-48FANUC 0i C/0i mate C全闭环的连接33295-065.直线光栅尺的连接直线光栅尺的连接如图6-49所示。图6-49直线光栅尺的连接33295-066.与全闭环相关的参数1)参数1815(设定此参数后,要切断一次电源)。2)参数1905(设定此参数后,要切断一次电源)。3)参数1931(设定此参数后,要切断一次电源)。4)进给齿轮比N/M。33295-06四、实训内容1)了解发那科全闭环的构成及连接。2)了解发那科全闭环相关参数的设置。五、实训步骤1.正确连接分离型检测器1)将接口CP11A正确接入直流24V电源。2)将接口CoP10B接入通信光缆。3)将接口JF101接入光栅尺信号(注意信号间的正确连接)。33295-062.设置与光栅相关的参数1)分离型接口板可接四个轴的位置反馈,分别为JF101JF104,在FSSB(FANUC串行伺服总线)的轴设定屏面上设定相应轴的号码,如Z轴接入JF101,设定值如图6-50所示。2)设定参数1815#1=1(参数1815的第一位设定为“1”)。3)设定参数1905#6=1。4)设定参数(Z)2084=1,2085=1。5)运行机床,检查机床的运行状态是否正确。33295-06图6-50接入JF101位置反馈的Z轴设定值