數(shù)控機床故障診斷與維修項目8 數(shù)控車床進(jìn)給軸抖動故障診斷與排除ppt課件

1、 項目分析項目實施知識拓展項目作業(yè)項目導(dǎo)入項目導(dǎo)航 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標(biāo)標(biāo)* * 知識目標(biāo)知識目標(biāo)熟悉進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的組成，控制方式。熟悉進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的組成，控制方式。2. 2. 熟悉進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式，機床振動類熟悉進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式，機床振動類故障的原因及分析、排除的方法。故障的原因及分析、排除的方法。* * 能力目標(biāo)能力目標(biāo)通過相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和實際故障的診斷分析操作，達(dá)到通過相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和實際故障的診斷分析操作，達(dá)到初步具備準(zhǔn)確地診斷與排除相關(guān)故障的能力。初步具備準(zhǔn)確地診斷與排除相關(guān)故障的能力。 【項目導(dǎo)入】 華中世紀(jì)星數(shù)控車床在加工過程中華中世紀(jì)星數(shù)控車床在加工

2、過程中 X 軸自動抖動，加工出來的工件有振軸自動抖動，加工出來的工件有振紋，表面粗糙度差?，F(xiàn)對數(shù)控車床進(jìn)紋，表面粗糙度差?，F(xiàn)對數(shù)控車床進(jìn)給軸自動抖動故障進(jìn)行診斷與維修，給軸自動抖動故障進(jìn)行診斷與維修，使其能夠正常運行。使其能夠正常運行。 【項目分析】 數(shù)控機床進(jìn)給軸抖動故障一般屬于進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的故障。 一、相關(guān)知識 1.進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的組成 進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機床的檔次，因而，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。 數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動機械執(zhí)行部件，最終實現(xiàn)機床精確的進(jìn)給運動的。數(shù)控機床的

3、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)是一種位置隨動與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運動命令，精確地控制機床進(jìn)給傳動鏈的坐標(biāo)運動。它的性能決定了數(shù)控機床的許多性能，如最高移動速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。 數(shù)控機床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)一般由驅(qū)動單元、機械傳動部件、執(zhí)行部件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)，機械傳動部件和執(zhí)行部件組成機械傳動系統(tǒng)，檢測元件和反饋電路組成檢測裝置 ( 或稱作檢測系統(tǒng) )。 伺服系統(tǒng)一般是一個反饋控制系統(tǒng)，通過輸入給定值與反饋值進(jìn)行比較，利用比較后產(chǎn)生的偏差對系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，從而達(dá)到消除偏差、使被調(diào)節(jié)量與給定值一致的目的。伺服系統(tǒng)通常是一個雙閉環(huán)

4、系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)中用作速度反饋的檢測裝置為測速發(fā)電機、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個獨立的單元部件，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器及功率驅(qū)動放大器等各部分組成。位置環(huán)是由 CNC 裝置中的位置控制模塊、速度控制單元、位置檢測及反饋控制等各部分組成。位置控制主要是對機床運動坐標(biāo)軸進(jìn)行控制，坐標(biāo)軸控制是要求最高的位置控制，不僅對單個軸的運動速度和位置精度的控制有嚴(yán)格要求，而且在多軸聯(lián)動時，還要求各移動軸有很好的動態(tài)配合，才能保證加工效率、加工精度和表面粗糙度。 2. 2.進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的基本形式進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的基本形式 進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)控制兩種控制方進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)分為開環(huán)

5、和閉環(huán)控制兩種控制方式，根據(jù)控制方式，我們把進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)分為步式，根據(jù)控制方式，我們把進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)分為步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。開環(huán)控制與閉進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。開環(huán)控制與閉環(huán)控制的主要區(qū)別為是否采用了位置和速度檢測環(huán)控制的主要區(qū)別為是否采用了位置和速度檢測反饋元件組成了反饋系統(tǒng)。閉環(huán)控制一般采用伺反饋元件組成了反饋系統(tǒng)。閉環(huán)控制一般采用伺服電動機作為驅(qū)動元件，根據(jù)位置檢測元件所處服電動機作為驅(qū)動元件，根據(jù)位置檢測元件所處在數(shù)控機床不同的位置，它可以分為半閉環(huán)、全在數(shù)控機床不同的位置，它可以分為半閉環(huán)、全閉環(huán)和混合閉環(huán)三種。閉環(huán)和混合閉環(huán)三種。 1 1根據(jù)控制方式分類根據(jù)控制方式

6、分類（1 1開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的驅(qū)動元件主要是功率開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的驅(qū)動元件主要是功率步進(jìn)電動機或電液脈沖馬達(dá)。這兩種驅(qū)動元件工作原理步進(jìn)電動機或電液脈沖馬達(dá)。這兩種驅(qū)動元件工作原理的實質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測的實質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測元件實現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比元件實現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比于指令脈沖的個數(shù)，運動速度由進(jìn)給脈沖的頻率決定。于指令脈沖的個數(shù)，運動速度由進(jìn)給脈沖的頻率決定。采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但是由于系統(tǒng)對移

7、動部件的實際位移量不進(jìn)行檢測，因但是由于系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進(jìn)行檢測，因此無法通過反饋自動進(jìn)行誤差檢測和校正。步進(jìn)電機的此無法通過反饋自動進(jìn)行誤差檢測和校正。步進(jìn)電機的步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動誤差步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動誤差, , 最終都將最終都將影響被加工零件的精度；特別是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動機影響被加工零件的精度；特別是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動機輸出轉(zhuǎn)矩時，將導(dǎo)致步進(jìn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩時，將導(dǎo)致步進(jìn)電機的“失步失步”，使加工無法，使加工無法進(jìn)行。因而，開環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負(fù)進(jìn)行。因而，開環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負(fù)載較輕且變化不大的簡易、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床上

8、。載較輕且變化不大的簡易、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床上。 開環(huán)控制系統(tǒng) （2 2半閉環(huán)控制系統(tǒng)。位置檢測元件不直接半閉環(huán)控制系統(tǒng)。位置檢測元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運動部件上，而是安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運動部件上，而是中間經(jīng)過機械傳動部件的位置轉(zhuǎn)換，稱為中間經(jīng)過機械傳動部件的位置轉(zhuǎn)換，稱為間接測量。間接測量。 采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，電氣控制與機械傳動間有明顯的分界，因此調(diào)試維修與故障診斷較方便，且機械部分的間隙、摩擦死區(qū)、剛度等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。伺服電機和光電編碼器通常做成一體，電動機和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過減速裝置聯(lián)接；位置檢測單位和實際最小移動單位間的匹配，可以

9、通過數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)電子齒輪比進(jìn)行設(shè)置。它具有傳動系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、 制造成本低、性能價格比高等特點，從而在數(shù)控機床上得到廣泛應(yīng)用。 （3閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)是誤差控制隨動閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)是誤差控制隨動系統(tǒng)。數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差是系統(tǒng)。數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差是 CNC 輸出的輸出的位置指令和機床工作臺或刀架實際位置的差位置指令和機床工作臺或刀架實際位置的差值。閉環(huán)系統(tǒng)位置檢測裝置測出實際位移量或者值。閉環(huán)系統(tǒng)位置檢測裝置測出實際位移量或者實際所處位置，并將測量值反饋給實際所處位置，并將測量值反饋給 CNC 裝置，裝置，與指令進(jìn)行比較，求得誤差，依此構(gòu)成閉環(huán)位置與指令進(jìn)行比較，

10、求得誤差，依此構(gòu)成閉環(huán)位置控制控制 閉環(huán)控制系統(tǒng) 由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，從理論上說，其運動精度僅取決于檢測裝置的檢測精度，系統(tǒng)傳動鏈的誤差環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運動中造成的誤差都可以得到補償，而且它可以對傳動系統(tǒng)的間隙、磨損自動補償，其精度保持性要比半閉環(huán)系統(tǒng)好得多。目前閉環(huán)系統(tǒng)的分辨率多數(shù)為 1m,定位精度可達(dá)(0.0l0.05)mm,高精度系統(tǒng)分辨率可達(dá) 0.1m。系統(tǒng)精度只取決于測量裝置的制造精度和安裝精度。 2 2按使的用電動機分類按使的用電動機分類 （1 1步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng) 步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)簡單來說，包括有步進(jìn)電動機和步步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)簡單來說，包括有步進(jìn)電動機和步進(jìn)驅(qū)動器。步進(jìn)

11、電機是一種能將數(shù)字脈沖以軸步進(jìn)進(jìn)驅(qū)動器。步進(jìn)電機是一種能將數(shù)字脈沖以軸步進(jìn)一個步距角增量，因而，步進(jìn)電機能很方便地將電一個步距角增量，因而，步進(jìn)電機能很方便地將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移，具有較好的定位精度，無漂移脈沖轉(zhuǎn)換為角位移，具有較好的定位精度，無漂移和無積累定位誤差的優(yōu)點，能跟蹤一定頻率范圍的和無積累定位誤差的優(yōu)點，能跟蹤一定頻率范圍的脈沖列，可作同步電動機使用，廣泛地應(yīng)用于各種脈沖列，可作同步電動機使用，廣泛地應(yīng)用于各種小型自動化設(shè)備及儀器。小型自動化設(shè)備及儀器。 按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理可分:為反應(yīng)式步進(jìn)電機、永磁式步進(jìn)電機、混合式步進(jìn)電機； 從控制繞組數(shù)量上可分為:二相步進(jìn)電機、三相步進(jìn)電機、四

12、相步進(jìn)電機、五相步進(jìn)電機、六相步進(jìn)電機。 步進(jìn)電動機的工作方式和一般電動機的不同，是采用脈沖控制方式工作的，且各相需按一定規(guī)律分配脈沖，只有按一定規(guī)律對各相繞組輪流通電，步進(jìn)電動機才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。 目前的機床數(shù)控系統(tǒng)，步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的控制為全數(shù)字化，脈沖分配、脈沖產(chǎn)生、插補運算、升降速控制等都可以由計算機完成。數(shù)控機床所用的功率步進(jìn)電動機，要求控制驅(qū)動系統(tǒng)，所以驅(qū)動系統(tǒng)還要求有功率驅(qū)動部分，保證步進(jìn)電動機不失步地起停。 步進(jìn)驅(qū)動裝置的基本接口 （2 2直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng) 直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電動機有小慣量直流直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電動機有小慣量直流伺服電動機和永磁直流伺服電動機伺服電動機和

13、永磁直流伺服電動機 ( ( 也稱為大也稱為大慣量寬調(diào)速直流伺服電動機慣量寬調(diào)速直流伺服電動機 ) )。小慣量伺服電動。小慣量伺服電動機最大限度地減少了電樞的轉(zhuǎn)動慣量，所以能獲機最大限度地減少了電樞的轉(zhuǎn)動慣量，所以能獲得最好的快速性。在早期的數(shù)控機床上應(yīng)用較多，得最好的快速性。在早期的數(shù)控機床上應(yīng)用較多，現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量伺服電動機一般都設(shè)計成現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量伺服電動機一般都設(shè)計成有高的額定轉(zhuǎn)速和低的轉(zhuǎn)動慣量有高的額定轉(zhuǎn)速和低的轉(zhuǎn)動慣量 , , 所以應(yīng)用時，所以應(yīng)用時，要經(jīng)過中間機械傳動要經(jīng)過中間機械傳動 ( ( 如齒輪副如齒輪副 ) )才能與絲杠才能與絲杠相連接。相連接。 永磁直流伺服電

14、動機能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長時間工作，電動機的轉(zhuǎn)子慣量較大，能直接與絲杠相連而不需中間傳動裝置。此外，它還有一個特點是可在低速下運轉(zhuǎn)，如能在 lr/min 甚至在O.lr/min下平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。因而，這種直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上獲得了廣泛的應(yīng)用。自 20 世紀(jì) 70 年代至 80 年代中期，直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上的應(yīng)用占絕對多數(shù)，至今，許多數(shù)控機床上仍使用這種電動機的直流伺服系統(tǒng)。永磁直流伺服電動機的缺點是有電刷，限制了轉(zhuǎn)速的提高，一般額定轉(zhuǎn)速為1000150Or/min, 而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。 （3 3交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng) 交流伺服系統(tǒng)使用交流異步伺服電動機交流伺服系統(tǒng)使用交流異步伺服電

15、動機 ( ( 一般用于一般用于主軸伺服電動機主軸伺服電動機 ) ) 和永磁同步伺服電動機和永磁同步伺服電動機( ( 一般用于一般用于進(jìn)給伺服電動機進(jìn)給伺服電動機 ) )。由于直流伺服電動機存在著一些。由于直流伺服電動機存在著一些固有的缺點，使固有的缺點，使 其應(yīng)用環(huán)境受到限制，交流伺服電動其應(yīng)用環(huán)境受到限制，交流伺服電動機沒有這些缺點，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動機小，使得機沒有這些缺點，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動機小，使得動態(tài)響應(yīng)好。另外在同樣體積下，交流電動機的輸出動態(tài)響應(yīng)好。另外在同樣體積下，交流電動機的輸出功率可比直流電動機提高功率可比直流電動機提高 10%70%, 10%70%, 且交流電動機的且

16、交流電動機的容量可以比直流電動機大，因此可達(dá)到更高的電壓和容量可以比直流電動機大，因此可達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。所以，交流伺服系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，從轉(zhuǎn)速。所以，交流伺服系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，從 20 20 世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期開始，大量使用交流伺服系統(tǒng)。年代后期開始，大量使用交流伺服系統(tǒng)。 二、故障分析1.1.進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式 當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通常有以下三當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通常有以下三種表現(xiàn)形式：種表現(xiàn)形式：1 1在在 CRT CRT 或操作面板上顯示報警內(nèi)容和報警信息，或操作面板上顯示報警內(nèi)容和報警信息，這是利用軟件的診斷程序來實

17、現(xiàn)的；這是利用軟件的診斷程序來實現(xiàn)的；2 2利用進(jìn)給伺服驅(qū)動單元上的硬件利用進(jìn)給伺服驅(qū)動單元上的硬件 ( ( 如報警燈或如報警燈或數(shù)碼管指示，保險絲熔斷等數(shù)碼管指示，保險絲熔斷等 ) )顯示報警驅(qū)動單顯示報警驅(qū)動單元的故障信息；元的故障信息；3 3進(jìn)給運動不正常，但無任何報警信息。進(jìn)給運動不正常，但無任何報警信息。 前兩類都可根據(jù)生產(chǎn)廠家或公司提供的產(chǎn)品中有關(guān)各種“報警信息產(chǎn)生的可能原因的提示進(jìn)行分析判斷,一般都能確診故障原因、部位。 對于第 3 類故障, 則需要進(jìn)行綜合分析。 診斷伺服系統(tǒng)的故障一般可利用狀態(tài)指示燈診斷法、數(shù)控系統(tǒng)報警顯示診斷法、系統(tǒng)診斷信號檢查法、原理分析法等。 2.2.機

18、床振動的分析機床振動的分析 機床振動指機床在啟動或停止時的振蕩、機床振動指機床在啟動或停止時的振蕩、運動時的爬行、正常加工過程中的運動不穩(wěn)運動時的爬行、正常加工過程中的運動不穩(wěn)等等。等等。 可能是機械傳動系統(tǒng)的原因，也可能是進(jìn)可能是機械傳動系統(tǒng)的原因，也可能是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)纫?。給伺服系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)纫稹?1) 1) 開停機時振蕩的故障原因及檢查、排除。開停機時振蕩的故障原因及檢查、排除。（1 1位置控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定錯誤。對照系統(tǒng)參數(shù)說明位置控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定錯誤。對照系統(tǒng)參數(shù)說明檢查原因。檢查原因。（2 2速度控制單元設(shè)定錯誤。對照速度控制單元說明速度控制單元設(shè)定錯誤。

19、對照速度控制單元說明書或根據(jù)機床生產(chǎn)廠家提供的設(shè)定單檢查設(shè)定。書或根據(jù)機床生產(chǎn)廠家提供的設(shè)定單檢查設(shè)定。（3 3反饋裝置出錯。反饋裝置本身是否有故障或反饋反饋裝置出錯。反饋裝置本身是否有故障或反饋裝置連線錯誤。裝置連線錯誤。（4 4電動機本身有故障。用替換法檢查電動機是否有電動機本身有故障。用替換法檢查電動機是否有故障。故障。（5 5機床、檢測器不良，插補精度差或檢測增益設(shè)定機床、檢測器不良，插補精度差或檢測增益設(shè)定太高。檢查與振動周期同步的部分太高。檢查與振動周期同步的部分, ,并找到不良部分，并找到不良部分，更換或維修不良部分更換或維修不良部分, ,調(diào)整或檢測增益。調(diào)整或檢測增益。 例如，

20、當(dāng)機床高速運行時，如果產(chǎn)生振動，這時就會出現(xiàn)過流報警。這種振動問題一般屬于速度問題，所以應(yīng)檢查速度環(huán)，而機床速度的整個調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的。所以凡是與速度有關(guān)的問題，應(yīng)該查找速度調(diào)節(jié)器。因此振動問題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器， 且主要從給定信號、反饋信號及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。 （1檢查輸入速度調(diào)節(jié)器的信號，即給定信號。檢查輸入速度調(diào)節(jié)器的信號，即給定信號。這個給定信號從位置偏差計數(shù)器出來經(jīng)這個給定信號從位置偏差計數(shù)器出來經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量送入速度調(diào)節(jié)器。應(yīng)檢查這換器轉(zhuǎn)換成模擬量送入速度調(diào)節(jié)器。應(yīng)檢查這個信號是否有振動分量，如它只有一個周期的個信號是否有振動分量，如它

21、只有一個周期的振動信號，可以確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒有問題，而振動信號，可以確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒有問題，而是前級的問題，即應(yīng)向是前級的問題，即應(yīng)向 D/A 轉(zhuǎn)換器或位置偏差轉(zhuǎn)換器或位置偏差計數(shù)器去查找問題。如果正常，就轉(zhuǎn)向查測速計數(shù)器去查找問題。如果正常，就轉(zhuǎn)向查測速發(fā)電機或伺服電動機的位置反饋裝置是否有故發(fā)電機或伺服電動機的位置反饋裝置是否有故障或連線錯誤。障或連線錯誤。 （2檢查測速發(fā)電機及伺服電動機。機床振動說明機床速度在振蕩，所以反饋回來的波形一定也在振蕩，觀察它的波形是否出現(xiàn)有規(guī)律的大起大落。這時，最好能測一下機床的振動頻率與旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個準(zhǔn)確的比例關(guān)系，如果振動頻率為電動機轉(zhuǎn)速的四倍，

22、這時就應(yīng)考慮電動機或發(fā)電機是否有故障。因振動頻率與電動機轉(zhuǎn)速成一定比例，所以首先要檢查電動機有無故障，如果沒有問題，就再檢查反饋裝置連線是否正確。 （3位置控制系統(tǒng)或速度控制單元上的設(shè)定錯誤，例如系統(tǒng)或位置環(huán)的放大倍數(shù)過大，最大軸速度、最大指令值等設(shè)置錯誤。 （4如采用上述方法還不能完全消除振動，甚至無任何改善，就應(yīng)考慮速度調(diào)節(jié)器本身的問題，應(yīng)更換速度調(diào)節(jié)器板或換下后徹底檢測各處波形。 （5檢查振動頻率與進(jìn)給速度的關(guān)系，如二者成比例，除機床共振原因外，多數(shù)是由 CNC 系統(tǒng)插補精度太差或位置檢測增益太高引起的，須進(jìn)行插補調(diào)整和檢測增益的調(diào)整。如果與進(jìn)給速度無關(guān)，可能是速度控制單元的設(shè)定與機床不

23、匹配，或是速度控制單元調(diào)整不好，或是該軸的速度環(huán)增益太大，或是速度控制單元的印制線路板不良。 考慮到振動無論是在運動中還是在靜止的均發(fā)生，考慮到振動無論是在運動中還是在靜止的均發(fā)生，與運動速度無關(guān)，放基本上可以排除測速發(fā)電機、與運動速度無關(guān)，放基本上可以排除測速發(fā)電機、位置反饋編碼器等硬件損壞的可能性。分析該振動位置反饋編碼器等硬件損壞的可能性。分析該振動可能是可能是 CNC CNC 中與伺服驅(qū)動有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不中與伺服驅(qū)動有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的，且由于機床振動頻率很高，因此時間常當(dāng)引起的，且由于機床振動頻率很高，因此時間常數(shù)較小的電流環(huán)引起振動的可能性較大。數(shù)較小的電流環(huán)引起振

24、動的可能性較大。 維修時調(diào)出伺服調(diào)整參數(shù)頁面，并與機床隨機資維修時調(diào)出伺服調(diào)整參數(shù)頁面，并與機床隨機資料中提供的參數(shù)表對照，發(fā)現(xiàn)參數(shù)料中提供的參數(shù)表對照，發(fā)現(xiàn)參數(shù) PARM1852 PARM1852、PARM1825 PARM1825 與提供值不符將上述參數(shù)重新修改后，振與提供值不符將上述參數(shù)重新修改后，振動現(xiàn)象消失，機床恢復(fù)正常工作。動現(xiàn)象消失，機床恢復(fù)正常工作。 2 2在工作過程中，數(shù)拉機床坐標(biāo)軸振動或爬行的原在工作過程中，數(shù)拉機床坐標(biāo)軸振動或爬行的原因和處理因和處理（1 1負(fù)載過重。減輕負(fù)載負(fù)載過重。減輕負(fù)載, ,讓機床工作在額定負(fù)載以讓機床工作在額定負(fù)載以內(nèi)。內(nèi)。（2 2機械傳動系統(tǒng)不

25、良。保持庭好的機械潤滑機械傳動系統(tǒng)不良。保持庭好的機械潤滑, ,并排并排除傳動故障。除傳動故障。（3 3位置環(huán)增益過高。查看相關(guān)參數(shù)，重新調(diào)整伺位置環(huán)增益過高。查看相關(guān)參數(shù)，重新調(diào)整伺服參數(shù)。服參數(shù)。（4 4伺服驅(qū)動器不良。通過交換法檢查，更換不良伺服驅(qū)動器不良。通過交換法檢查，更換不良的伺服驅(qū)動器。的伺服驅(qū)動器。 3. 3.本項目故障分析本項目故障分析 機床由于機床由于X X軸的驅(qū)動系統(tǒng)有步進(jìn)電動機和步軸的驅(qū)動系統(tǒng)有步進(jìn)電動機和步進(jìn)驅(qū)動器組成，為開環(huán)控制系統(tǒng)。進(jìn)驅(qū)動器組成，為開環(huán)控制系統(tǒng)。 用目測法觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)用目測法觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn) X X 軸電動機軸電動機轉(zhuǎn)速不均勻，會發(fā)生自動抖

26、動。轉(zhuǎn)速不均勻，會發(fā)生自動抖動。X X 軸電動機為軸電動機為五相步進(jìn)電動機，步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速是由指令五相步進(jìn)電動機，步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速是由指令脈沖的頻率決定的，所以初步判斷故障出現(xiàn)在脈沖的頻率決定的，所以初步判斷故障出現(xiàn)在 CNC CNC 指令脈沖上。指令脈沖上。 可能的故障原因有以下幾種：可能的故障原因有以下幾種：（1) CNC 1) CNC 指令脈沖不正確。指令脈沖不正確。（2) 2) 指令脈沖與步進(jìn)驅(qū)動器不匹配。指令脈沖與步進(jìn)驅(qū)動器不匹配。（3) 3) 脈沖信號中存在干擾噪聲。脈沖信號中存在干擾噪聲。（4 4脈沖頻率與機械發(fā)生共振。脈沖頻率與機械發(fā)生共振。 CNC CNC 指令脈沖不正?？?/p>

27、能是由軟件故障、硬指令脈沖不正常可能是由軟件故障、硬件故障和干擾故障引起的，現(xiàn)從這三方面件故障和干擾故障引起的，現(xiàn)從這三方面 進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 1 1進(jìn)給軸自動抖動干擾故障分析進(jìn)給軸自動抖動干擾故障分析 按照數(shù)控機床上故障診斷的先簡單后復(fù)雜一按照數(shù)控機床上故障診斷的先簡單后復(fù)雜一般原則，應(yīng)首先判斷是否具有干擾故障。般原則，應(yīng)首先判斷是否具有干擾故障。 檢查檢查方法：用示波器觀測脈沖信號，注意觀察電平方法：用示波器觀測脈沖信號，注意觀察電平的變化是否頻繁，如果是，則為干擾故障。這的變化是否頻繁，如果是，則為干擾故障。這時，檢查系統(tǒng)接地是否良好，是否采用屏蔽線，時，檢查系統(tǒng)接地是否良好，是否采

28、用屏蔽線，注意應(yīng)正確接地。注意應(yīng)正確接地。 2 2進(jìn)給軸自動抖動硬件故障分析進(jìn)給軸自動抖動硬件故障分析 在數(shù)控加工的過程中，程序中的位置指令經(jīng)在數(shù)控加工的過程中，程序中的位置指令經(jīng)過過 CNC CNC 裝置中央處理器的插補運算后，根據(jù)數(shù)裝置中央處理器的插補運算后，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)接口的類型，從而產(chǎn)生指令脈沖并輸送控系統(tǒng)接口的類型，從而產(chǎn)生指令脈沖并輸送到步進(jìn)驅(qū)動器中，由步進(jìn)驅(qū)動器發(fā)出脈沖信號到步進(jìn)驅(qū)動器中，由步進(jìn)驅(qū)動器發(fā)出脈沖信號控制步進(jìn)電動機的動作，從而帶動機床工作臺控制步進(jìn)電動機的動作，從而帶動機床工作臺到達(dá)程序中指定的位置。到達(dá)程序中指定的位置。 信號信號名名說說 明明A+ A-編碼器編碼器

29、A相位相位反饋信號反饋信號B+ B-編碼器編碼器B相位相位信反饋信號信反饋信號Z+ Z-編碼器編碼器Z脈沖脈沖反饋信號反饋信號+5V GNDDC5V電源電源OUTA模擬指令輸出模擬指令輸出(-20mA +20mA)CP+ CP-指令脈沖輸出指令脈沖輸出 A相相 XS31 引腳信號說明 脈沖指令信號是由數(shù)控裝置內(nèi)部電路計算完脈沖指令信號是由數(shù)控裝置內(nèi)部電路計算完成，通過進(jìn)給軸接口電路輸送到步進(jìn)伺服系統(tǒng)，成，通過進(jìn)給軸接口電路輸送到步進(jìn)伺服系統(tǒng)，如果指令產(chǎn)生的脈沖不均勻、指令脈沖太窄以如果指令產(chǎn)生的脈沖不均勻、指令脈沖太窄以及指令脈沖電平不正確，都可能使數(shù)控機床進(jìn)及指令脈沖電平不正確，都可能使數(shù)控

30、機床進(jìn)給軸運轉(zhuǎn)抖動，從而使加工出來的工件出現(xiàn)振給軸運轉(zhuǎn)抖動，從而使加工出來的工件出現(xiàn)振紋，表面粗糙度差。紋，表面粗糙度差。 檢測方法：用示波器觀察指令脈沖，判斷指檢測方法：用示波器觀察指令脈沖，判斷指令脈沖是否呈現(xiàn)不均勻分布、指令脈沖的脈寬令脈沖是否呈現(xiàn)不均勻分布、指令脈沖的脈寬是否很小，如果出現(xiàn)上述情況，確定為數(shù)控系是否很小，如果出現(xiàn)上述情況，確定為數(shù)控系統(tǒng)主印制電路板故障或接口電路故障，應(yīng)進(jìn)一統(tǒng)主印制電路板故障或接口電路故障，應(yīng)進(jìn)一步確定主印制電路板故障或更換電路板。步確定主印制電路板故障或更換電路板。 也可用萬用表檢測指令脈沖的電平，如果指也可用萬用表檢測指令脈沖的電平，如果指令脈沖電平

31、不正確，確定故障為數(shù)控系統(tǒng)主印令脈沖電平不正確，確定故障為數(shù)控系統(tǒng)主印制電路板故障，可重點檢查放大電路故障，需制電路板故障，可重點檢查放大電路故障，需維修或更換主印制電路板。維修或更換主印制電路板。 3 3進(jìn)給軸自動抖動軟件故障分析進(jìn)給軸自動抖動軟件故障分析除硬件故障外，步進(jìn)驅(qū)動器工作方式設(shè)置不當(dāng)或數(shù)控除硬件故障外，步進(jìn)驅(qū)動器工作方式設(shè)置不當(dāng)或數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也有可能引起進(jìn)給軸在加系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也有可能引起進(jìn)給軸在加工過程中的自動抖動。工過程中的自動抖動。（1 1） 步進(jìn)驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置引起的故障分析步進(jìn)驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置引起的故障分析從數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號進(jìn)入到步進(jìn)驅(qū)動器中

32、，從數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號進(jìn)入到步進(jìn)驅(qū)動器中，在其中經(jīng)過環(huán)形分配和電平放在其中經(jīng)過環(huán)形分配和電平放大，才能控制步進(jìn)電動機的正常工作，而指令脈沖的大，才能控制步進(jìn)電動機的正常工作，而指令脈沖的電平輸入應(yīng)與驅(qū)動器的工作方式相對電平輸入應(yīng)與驅(qū)動器的工作方式相對 應(yīng)，否則進(jìn)給應(yīng)，否則進(jìn)給軸將無法正常工作。軸將無法正常工作。 進(jìn)給軸的一些性能參數(shù)需要在步進(jìn)驅(qū)動器上進(jìn)進(jìn)給軸的一些性能參數(shù)需要在步進(jìn)驅(qū)動器上進(jìn)行設(shè)置，如果設(shè)置不當(dāng)，將會引起如進(jìn)給軸抖動行設(shè)置，如果設(shè)置不當(dāng)，將會引起如進(jìn)給軸抖動等的故障。在等的故障。在M355M355步進(jìn)驅(qū)動器中，可進(jìn)行下面參步進(jìn)驅(qū)動器中，可進(jìn)行下面參數(shù)的設(shè)定：數(shù)的設(shè)定：1

33、 1步進(jìn)驅(qū)動器細(xì)分?jǐn)?shù)的設(shè)定。由步進(jìn)驅(qū)動器提供的步進(jìn)驅(qū)動器細(xì)分?jǐn)?shù)的設(shè)定。由步進(jìn)驅(qū)動器提供的一排撥碼開關(guān)中的一排撥碼開關(guān)中的SW5SW5、SW6SW6、SW7SW7、SW8SW8，從而改，從而改變進(jìn)給軸的脈沖當(dāng)量。變進(jìn)給軸的脈沖當(dāng)量。2 2電流的選擇。通過撥碼開關(guān)中的電流的選擇。通過撥碼開關(guān)中的SW1SW1、SW2SW2、SW3SW3選選擇驅(qū)動器電流的大小。擇驅(qū)動器電流的大小。3 3半流功能的選擇。通過撥碼開關(guān)中的半流功能的選擇。通過撥碼開關(guān)中的SW4SW4，選擇是，選擇是否啟用半流功能。否啟用半流功能。 （2 2數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置引起的故障分析數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置引起的故障分析CNC CNC 內(nèi)部參數(shù)

34、設(shè)置不當(dāng)也可能引起進(jìn)給軸在加工內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)也可能引起進(jìn)給軸在加工過程中的自動抖動故障，這主要是由與坐標(biāo)軸過程中的自動抖動故障，這主要是由與坐標(biāo)軸有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)決定的。與坐標(biāo)軸有關(guān)的參數(shù)有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)決定的。與坐標(biāo)軸有關(guān)的參數(shù)可在軸參數(shù)與硬件配置參數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。具體可在軸參數(shù)與硬件配置參數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。具體設(shè)置參看項目四的相關(guān)部分。設(shè)置參看項目四的相關(guān)部分。 【項目實施】1.項目實施路徑項目實施路徑 2.2.項目實施步驟項目實施步驟1 1布置項目任務(wù)，對項目實施時間、最終質(zhì)量、布置項目任務(wù)，對項目實施時間、最終質(zhì)量、安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)、環(huán)保意識做出安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)、環(huán)保意識做出具體要求。具體

35、要求。2 2從步進(jìn)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，得從步進(jìn)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，得出可能的故障原因，并對干擾引起的進(jìn)給軸自出可能的故障原因，并對干擾引起的進(jìn)給軸自動抖動故障進(jìn)行分析。動抖動故障進(jìn)行分析。 3依據(jù)數(shù)控機床上步進(jìn)伺服系統(tǒng)控制信號的產(chǎn)生原理和依據(jù)數(shù)控機床上步進(jìn)伺服系統(tǒng)控制信號的產(chǎn)生原理和傳輸路徑，對由硬件引起的進(jìn)傳輸路徑，對由硬件引起的進(jìn)給軸自動抖動故障進(jìn)行分析。給軸自動抖動故障進(jìn)行分析。4從步進(jìn)伺服系統(tǒng)中步進(jìn)驅(qū)動器的工作方式設(shè)定與數(shù)控從步進(jìn)伺服系統(tǒng)中步進(jìn)驅(qū)動器的工作方式設(shè)定與數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置兩個方面，對進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置兩個方面，對進(jìn)給軸自動抖動故障進(jìn)行分析。給軸自動抖動故障進(jìn)行

36、分析。5用示波器觀測脈沖信號電平的變化是否頻繁，如果是，用示波器觀測脈沖信號電平的變化是否頻繁，如果是，則為干擾故障，這時，檢查則為干擾故障，這時，檢查系統(tǒng)接地是否良好是否采用屏蔽線注意應(yīng)正確接地。系統(tǒng)接地是否良好是否采用屏蔽線注意應(yīng)正確接地。 6 6用示波器觀察指令脈沖。判斷指令脈沖是否呈用示波器觀察指令脈沖。判斷指令脈沖是否呈現(xiàn)不均勻分布、指令脈沖的脈寬是否現(xiàn)不均勻分布、指令脈沖的脈寬是否 很小。如很小。如果出現(xiàn)上述情況。確定為數(shù)控系統(tǒng)主印制板故果出現(xiàn)上述情況。確定為數(shù)控系統(tǒng)主印制板故障或接口電路故障。障或接口電路故障。 應(yīng)進(jìn)一步確定主印制板電應(yīng)進(jìn)一步確定主印制板電路故障或更換電路板；用萬

37、用表檢測指令脈沖路故障或更換電路板；用萬用表檢測指令脈沖的電平，如果指令脈沖電平不正確，確定故障的電平，如果指令脈沖電平不正確，確定故障為數(shù)控系統(tǒng)主電路印制板故障，重點檢查放大為數(shù)控系統(tǒng)主電路印制板故障，重點檢查放大電路故障，應(yīng)對主印制板進(jìn)行維修或更換。電路故障，應(yīng)對主印制板進(jìn)行維修或更換。 7 7使用萬用表測量指令脈沖電平，檢查是否使用萬用表測量指令脈沖電平，檢查是否與驅(qū)動器的工作電平匹配，并采用撥碼開與驅(qū)動器的工作電平匹配，并采用撥碼開 關(guān)選關(guān)選擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)以及相電流大小；查看擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)以及相電流大小；查看 HNC- HNC-21T 21T 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中“部件部件 0

38、 0的參數(shù)設(shè)置是的參數(shù)設(shè)置是否正常，如果不正確，則要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明否正常，如果不正確，則要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書上的參數(shù)，對坐標(biāo)軸參數(shù)與硬件配置參數(shù)進(jìn)書上的參數(shù)，對坐標(biāo)軸參數(shù)與硬件配置參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，重點檢查電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)、外行重新設(shè)置，重點檢查電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)、外部脈沖當(dāng)量分子與外部脈沖當(dāng)量分母，部脈沖當(dāng)量分子與外部脈沖當(dāng)量分母， 如果參如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會使脈沖頻率與外部機械發(fā)數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會使脈沖頻率與外部機械發(fā)生共振，進(jìn)而引起進(jìn)給軸自動抖動故障。生共振，進(jìn)而引起進(jìn)給軸自動抖動故障。 8 8對學(xué)生的項目完成情況進(jìn)行評價，按照評分對學(xué)生的項目完成情況進(jìn)行評價，按照評分表的標(biāo)準(zhǔn)給出成績。表的標(biāo)準(zhǔn)給出成績。9 9關(guān)閉電源，將實訓(xùn)臺恢復(fù)原樣，清點并歸還關(guān)閉電源，將實訓(xùn)臺恢復(fù)原樣，清點并歸還工具；認(rèn)真填寫實訓(xùn)設(shè)備使用情況，對廢品、工具；