數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修項(xiàng)目數(shù)控車(chē)床進(jìn)給軸抖動(dòng)故障診斷與排除

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修項(xiàng)目數(shù)控車(chē)床進(jìn)給軸抖動(dòng)故障診斷與排除第1頁(yè)/共63頁(yè)2項(xiàng)目分析項(xiàng)目實(shí)施知識(shí)拓展項(xiàng)目作業(yè)項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)航第2頁(yè)/共63頁(yè)3學(xué)習(xí)目標(biāo)*知識(shí)目標(biāo)熟悉進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成，控制方式。2.熟悉進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類(lèi)故障的表現(xiàn)形式，機(jī)床振動(dòng)類(lèi)故障的原因及分析、排除的方法。*能力目標(biāo)通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)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。第3頁(yè)/共63頁(yè)4【項(xiàng)目導(dǎo)入】

華中世紀(jì)星數(shù)控車(chē)床在加工過(guò)程中X軸自動(dòng)抖動(dòng)，加工出來(lái)的工件有振紋，表面粗糙度差?，F(xiàn)對(duì)數(shù)控車(chē)床進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)故障進(jìn)行診斷與維修，使其能夠正常運(yùn)行。第4頁(yè)/共63頁(yè)5【項(xiàng)目分析】

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸抖動(dòng)故障一般屬于進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障。一、相關(guān)知識(shí)1.進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成進(jìn)給驅(qū)動(dòng)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(jī)床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。第5頁(yè)/共63頁(yè)6

數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過(guò)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行部件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)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(yùn)動(dòng)命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。第6頁(yè)/共63頁(yè)7

數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行部件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，檢測(cè)元件和反饋電路組成檢測(cè)裝置(或稱(chēng)作檢測(cè)系統(tǒng))。第7頁(yè)/共63頁(yè)8

伺服系統(tǒng)一般是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，通過(guò)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)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(gè)雙閉環(huán)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(cè)裝置為測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個(gè)獨(dú)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(dòng)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(cè)及反饋控制等各部分組成。位置控制主要是對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(duì)單個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度和位置精度的控制有嚴(yán)格要求，而且在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，還要求各移動(dòng)軸有很好的動(dòng)態(tài)配合，才能保證加工效率、加工精度和表面粗糙度。第8頁(yè)/共63頁(yè)92.進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本形式進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)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(dòng)系統(tǒng)分為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。開(kāi)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(cè)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(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，根據(jù)位置檢測(cè)元件所處在數(shù)控機(jī)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。第9頁(yè)/共63頁(yè)101）根據(jù)控制方式分類(lèi)（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件主要是功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或電液脈沖馬達(dá)。這兩種驅(qū)動(dòng)元件工作原理的實(shí)質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測(cè)元件實(shí)現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動(dòng)裝置本身，轉(zhuǎn)過(guò)的角度正比于指令脈沖的個(gè)數(shù)，運(yùn)動(dòng)速度由進(jìn)給脈沖的頻率決定。采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但是由于系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行檢測(cè)，因此無(wú)法通過(guò)反饋?zhàn)詣?dòng)進(jìn)行誤差檢測(cè)和校正。步進(jìn)電機(jī)的步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動(dòng)誤差,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(guò)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的“失步”，使加工無(wú)法進(jìn)行。因此，開(kāi)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(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。第10頁(yè)/共63頁(yè)11開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)第11頁(yè)/共63頁(yè)12（2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)。位置檢測(cè)元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)動(dòng)部件上，而是中間經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)換，稱(chēng)為間接測(cè)量。第12頁(yè)/共63頁(yè)13

采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，電氣控制與機(jī)械傳動(dòng)間有明顯的分界，因此調(diào)試維修與故障診斷較方便，且機(jī)械部分的間隙、摩擦死區(qū)、剛度等非線(xiàn)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(jī)和光電編碼器通常做成一體，電動(dòng)機(jī)和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過(guò)減速裝置聯(lián)接；位置檢測(cè)單位和實(shí)際最小移動(dòng)單位間的匹配，可以通過(guò)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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，從而在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。第13頁(yè)/共63頁(yè)14（3）閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)是誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差是CNC輸出的位置指令和機(jī)床工作臺(tái)（或刀架）實(shí)際位置的差值。閉環(huán)系統(tǒng)位置檢測(cè)裝置測(cè)出實(shí)際位移量或者實(shí)際所處位置，并將測(cè)量值反饋給CNC裝置，與指令進(jìn)行比較，求得誤差，依此構(gòu)成閉環(huán)位置控制第14頁(yè)/共63頁(yè)15閉環(huán)控制系統(tǒng)第15頁(yè)/共63頁(yè)16

由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，從理論上說(shuō)，其運(yùn)動(dòng)精度僅取決于檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度，系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的誤差環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差都可以得到補(bǔ)償，而且它可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、磨損自動(dòng)補(bǔ)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1μm,定位精度可達(dá)±(0.0l~0.05)mm,高精度系統(tǒng)分辨率可達(dá)0.1μm。系統(tǒng)精度只取決于測(cè)量裝置的制造精度和安裝精度。第16頁(yè)/共63頁(yè)172）按使的用電動(dòng)機(jī)分類(lèi)（1）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，包括有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字脈沖以軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量，因此，步進(jìn)電機(jī)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(wú)漂移和無(wú)積累定位誤差的優(yōu)點(diǎn)，能跟蹤一定頻率范圍的脈沖列，可作同步電動(dòng)機(jī)使用，廣泛地應(yīng)用于各種小型自動(dòng)化設(shè)備及儀器。第17頁(yè)/共63頁(yè)18

按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理可分:為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)；從控制繞組數(shù)量上可分為:二相步進(jìn)電機(jī)、三相步進(jìn)電機(jī)、四相步進(jìn)電機(jī)、五相步進(jìn)電機(jī)、六相步進(jìn)電機(jī)。

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步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式和一般電動(dòng)機(jī)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(duì)各相繞組輪流通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。目前的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制為全數(shù)字化，脈沖分配、脈沖產(chǎn)生、插補(bǔ)運(yùn)算、升降速控制等都可以由計(jì)算機(jī)完成。數(shù)控機(jī)床所用的功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，要求控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還要求有功率驅(qū)動(dòng)部分，保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不失步地起停。第19頁(yè)/共63頁(yè)20步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的基本接口第20頁(yè)/共63頁(yè)21（2）直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)有小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)和永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)(也稱(chēng)為大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī))。小慣量伺服電動(dòng)機(jī)最大限度地減少了電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以能獲得最好的快速性。在早期的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多，現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量伺服電動(dòng)機(jī)一般都設(shè)計(jì)成有高的額定轉(zhuǎn)速和低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,所以應(yīng)用時(shí)，要經(jīng)過(guò)中間機(jī)械傳動(dòng)(如齒輪副)才能與絲杠相連接。第21頁(yè)/共63頁(yè)22

永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過(guò)載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量較大，能直接與絲杠相連而不需中間傳動(dòng)裝置。此外，它還有一個(gè)特點(diǎn)是可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)，如能在lr/min甚至在O.lr/min下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)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(jī)床上的應(yīng)用占絕對(duì)多數(shù)，至今，許多數(shù)控機(jī)床上仍使用這種電動(dòng)機(jī)的直流伺服系統(tǒng)。永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是有電刷，限制了轉(zhuǎn)速的提高，一般額定轉(zhuǎn)速為1000~150Or/min,而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。第22頁(yè)/共63頁(yè)23（3）交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)使用交流異步伺服電動(dòng)機(jī)(一般用于主軸伺服電動(dòng)機(jī))和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)(一般用于進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī))。由于直流伺服電動(dòng)機(jī)存在著一些固有的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用環(huán)境受到限制，交流伺服電動(dòng)機(jī)沒(méi)有這些缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動(dòng)機(jī)小，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。另外在同樣體積下，交流電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10%~70%,且交流電動(dòng)機(jī)的容量可以比直流電動(dòng)機(jī)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20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，大量使用交流伺服系統(tǒng)。第23頁(yè)/共63頁(yè)24二、故障分析1.進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類(lèi)故障的表現(xiàn)形式當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通常有以下三種表現(xiàn)形式：1）在CRT或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容和報(bào)警信息，這是利用軟件的診斷程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的；2）利用進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元上的硬件(如報(bào)警燈或數(shù)碼管指示，保險(xiǎn)絲熔斷等)顯示報(bào)警驅(qū)動(dòng)單元的故障信息；3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不正常，但無(wú)任何報(bào)警信息。第24頁(yè)/共63頁(yè)25

前兩類(lèi)都可根據(jù)生產(chǎn)廠(chǎng)家或公司提供的產(chǎn)品《維修說(shuō)明書(shū)》中有關(guān)各種“報(bào)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(duì)于第3類(lèi)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(bào)警顯示診斷法、系統(tǒng)診斷信號(hào)檢查法、原理分析法等。第25頁(yè)/共63頁(yè)262.機(jī)床振動(dòng)的分析機(jī)床振動(dòng)指機(jī)床在啟動(dòng)或停止時(shí)的振蕩、運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行、正常加工過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)等等。可能是機(jī)械傳動(dòng)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稹５?6頁(yè)/共63頁(yè)271)開(kāi)停機(jī)時(shí)振蕩的故障原因及檢查、排除。（1）位置控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。對(duì)照系統(tǒng)參數(shù)說(shuō)明檢查原因。（2）速度控制單元設(shè)定錯(cuò)誤。對(duì)照速度控制單元說(shuō)明書(shū)或根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的設(shè)定單檢查設(shè)定。（3）反饋裝置出錯(cuò)。反饋裝置本身是否有故障或反饋裝置連線(xiàn)錯(cuò)誤。（4）電動(dòng)機(jī)本身有故障。用替換法檢查電動(dòng)機(jī)是否有故障。（5）機(jī)床、檢測(cè)器不良，插補(bǔ)精度差或檢測(cè)增益設(shè)定太高。檢查與振動(dòng)周期同步的部分,并找到不良部分，更換或維修不良部分,調(diào)整或檢測(cè)增益。第27頁(yè)/共63頁(yè)28

例如，當(dāng)機(jī)床高速運(yùn)行時(shí)，如果產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警。這種振動(dòng)問(wèn)題一般屬于速度問(wèn)題，所以應(yīng)檢查速度環(huán)，而機(jī)床速度的整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程是由速度調(diào)節(jié)器來(lái)完成的。所以凡是與速度有關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)該查找速度調(diào)節(jié)器。因此振動(dòng)問(wèn)題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器，且主要從給定信號(hào)、反饋信號(hào)及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。第28頁(yè)/共63頁(yè)29（1）檢查輸入速度調(diào)節(jié)器的信號(hào)，即給定信號(hào)。這個(gè)給定信號(hào)從位置偏差計(jì)數(shù)器出來(lái)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量送入速度調(diào)節(jié)器。應(yīng)檢查這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分量，如它只有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)，可以確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒(méi)有問(wèn)題，而是前級(jí)的問(wèn)題，即應(yīng)向D/A轉(zhuǎn)換器或位置偏差計(jì)數(shù)器去查找問(wèn)題。如果正常，就轉(zhuǎn)向查測(cè)速發(fā)電機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的位置反饋裝置是否有故障或連線(xiàn)錯(cuò)誤。第29頁(yè)/共63頁(yè)30

（2）檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)。機(jī)床振動(dòng)說(shuō)明機(jī)床速度在振蕩，所以反饋回來(lái)的波形一定也在振蕩，觀(guān)察它的波形是否出現(xiàn)有規(guī)律的大起大落。這時(shí)，最好能測(cè)一下機(jī)床的振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個(gè)準(zhǔn)確的比例關(guān)系，如果振動(dòng)頻率為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍，這時(shí)就應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)是否有故障。因振動(dòng)頻率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比例，所以首先要檢查電動(dòng)機(jī)有無(wú)故障，如果沒(méi)有問(wèn)題，就再檢查反饋裝置連線(xiàn)是否正確。第30頁(yè)/共63頁(yè)31

（3）位置控制系統(tǒng)或速度控制單元上的設(shè)定錯(cuò)誤，例如系統(tǒng)或位置環(huán)的放大倍數(shù)過(guò)大，最大軸速度、最大指令值等設(shè)置錯(cuò)誤。 （4）如采用上述方法還不能完全消除振動(dòng)，甚至無(wú)任何改善，就應(yīng)考慮速度調(diào)節(jié)器本身的問(wèn)題，應(yīng)更換速度調(diào)節(jié)器板或換下后徹底檢測(cè)各處波形。第31頁(yè)/共63頁(yè)32

（5）檢查振動(dòng)頻率與進(jìn)給速度的關(guān)系，如二者成比例，除機(jī)床共振原因外，多數(shù)是由CNC系統(tǒng)插補(bǔ)精度太差或位置檢測(cè)增益太高引起的，須進(jìn)行插補(bǔ)調(diào)整和檢測(cè)增益的調(diào)整。如果與進(jìn)給速度無(wú)關(guān)，可能是速度控制單元的設(shè)定與機(jī)床不匹配，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(xiàn)路板不良。第32頁(yè)/共63頁(yè)33考慮到振動(dòng)無(wú)論是在運(yùn)動(dòng)中還是在靜止的均發(fā)生，與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，放基本上可以排除測(cè)速發(fā)電機(jī)、位置反饋編碼器等硬件損壞的可能性。分析該振動(dòng)可能是CNC中與伺服驅(qū)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的，且由于機(jī)床振動(dòng)頻率很高，因此時(shí)間常數(shù)較小的電流環(huán)引起振動(dòng)的可能性較大。維修時(shí)調(diào)出伺服調(diào)整參數(shù)頁(yè)面，并與機(jī)床隨機(jī)資料中提供的參數(shù)表對(duì)照，發(fā)現(xiàn)參數(shù)PARM1852、PARM1825與提供值不符將上述參數(shù)重新修改后，振動(dòng)現(xiàn)象消失，機(jī)床恢復(fù)正常工作。第33頁(yè)/共63頁(yè)342）在工作過(guò)程中，數(shù)拉機(jī)床坐標(biāo)軸振動(dòng)或爬行的原因和處理（1）負(fù)載過(guò)重。減輕負(fù)載,讓機(jī)床工作在額定負(fù)載以?xún)?nèi)。（2）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良。保持庭好的機(jī)械潤(rùn)滑,并排除傳動(dòng)故障。（3）位置環(huán)增益過(guò)高。查看相關(guān)參數(shù)，重新調(diào)整伺服參數(shù)。（4）伺服驅(qū)動(dòng)器不良。通過(guò)交換法檢查，更換不良的伺服驅(qū)動(dòng)器。第34頁(yè)/共63頁(yè)353.本項(xiàng)目故障分析機(jī)床由于X軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器組成，為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。用目測(cè)法觀(guān)察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)X軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻，會(huì)發(fā)生自動(dòng)抖動(dòng)。X軸電動(dòng)機(jī)為五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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CNC指令脈沖上。第35頁(yè)/共63頁(yè)36可能的故障原因有以下幾種：（1)CNC指令脈沖不正確。（2)指令脈沖與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器不匹配。（3)脈沖信號(hào)中存在干擾噪聲。（4）脈沖頻率與機(jī)械發(fā)生共振。第36頁(yè)/共63頁(yè)37CNC指令脈沖不正?？赡苁怯绍浖收?、硬件故障和干擾故障引起的，現(xiàn)從這三方面進(jìn)行分析。1）進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)干擾故障分析按照數(shù)控機(jī)床上故障診斷的先簡(jiǎn)單后復(fù)雜一般原則，應(yīng)首先判斷是否具有干擾故障。檢查方法：用示波器觀(guān)測(cè)脈沖信號(hào)，注意觀(guān)察電平的變化是否頻繁，如果是，則為干擾故障。這時(shí)，檢查系統(tǒng)接地是否良好，是否采用屏蔽線(xiàn)，注意應(yīng)正確接地。第37頁(yè)/共63頁(yè)382）進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)硬件故障分析在數(shù)控加工的過(guò)程中，程序中的位置指令經(jīng)過(guò)CNC裝置中央處理器的插補(bǔ)運(yùn)算后，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)接口的類(lèi)型，從而產(chǎn)生指令脈沖并輸送到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器中，由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作，從而帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)到達(dá)程序中指定的位置。第38頁(yè)/共63頁(yè)39信號(hào)名說(shuō)明A+A-編碼器A相位反饋信號(hào)B+B-編碼器B相位信反饋信號(hào)Z+Z-編碼器Z脈沖反饋信號(hào)+5VGNDDC5V電源OUTA模擬指令輸出(-20mA+20mA)CP+CP-指令脈沖輸出A相DIR+DIR-指令脈沖輸出B相

XS31引腳信號(hào)說(shuō)明第39頁(yè)/共63頁(yè)40脈沖指令信號(hào)是由數(shù)控裝置內(nèi)部電路計(jì)算完成，通過(guò)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、指令脈沖太窄以及指令脈沖電平不正確，都可能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸運(yùn)轉(zhuǎn)抖動(dòng)，從而使加工出來(lái)的工件出現(xiàn)振紋，表面粗糙度差。第40頁(yè)/共63頁(yè)41檢測(cè)方法：用示波器觀(guān)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)一步確定主印制電路板故障或更換電路板。也可用萬(wàn)用表檢測(cè)指令脈沖的電平，如果指令脈沖電平不正確，確定故障為數(shù)控系統(tǒng)主印制電路板故障，可重點(diǎn)檢查放大電路故障，需維修或更換主印制電路板。第41頁(yè)/共63頁(yè)423）進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)軟件故障分析除硬件故障外，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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)給軸在加工過(guò)程中的自動(dòng)抖動(dòng)。（1）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(hào)進(jìn)入到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器中，在其中經(jīng)過(guò)環(huán)形分配和電平放大，才能控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正常工作，而指令脈沖的電平輸入應(yīng)與驅(qū)動(dòng)器的工作方式相對(duì)應(yīng)，否則進(jìn)給軸將無(wú)法正常工作。第42頁(yè)/共63頁(yè)43進(jìn)給軸的一些性能參數(shù)需要在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器上進(jìn)行設(shè)置，如果設(shè)置不當(dāng)，將會(huì)引起如進(jìn)給軸抖動(dòng)等的故障。在M355步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器中，可進(jìn)行下面參數(shù)的設(shè)定：1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)的設(shè)定。由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器提供的一排撥碼開(kāi)關(guān)中的SW5、SW6、SW7、SW8，從而改變進(jìn)給軸的脈沖當(dāng)量。2電流的選擇。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)中的SW1、SW2、SW3選擇驅(qū)動(dòng)器電流的大小。3半流功能的選擇。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)中的SW4，選擇是否啟用半流功能。第43頁(yè)/共63頁(yè)44（2）數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置引起的故障分析CNC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(guò)程中的自動(dòng)抖動(dòng)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)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(xiàng)目四的相關(guān)部分。第44頁(yè)/共63頁(yè)45

【項(xiàng)目實(shí)施】1.項(xiàng)目實(shí)施路徑

第45頁(yè)/共63頁(yè)462.項(xiàng)目實(shí)施步驟1）布置項(xiàng)目任務(wù)，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間、最終質(zhì)量、安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)、環(huán)保意識(shí)做出具體要求。

2）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(duì)干擾引起的進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)故障進(jìn)行分析。第46頁(yè)/共63頁(yè)47

3）依據(jù)數(shù)控機(jī)床上步進(jìn)伺服系統(tǒng)控制信號(hào)的產(chǎn)生原理和傳輸路徑，對(duì)由硬件引起的進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)故障進(jìn)行分析。

4）從步進(jìn)伺服系統(tǒng)中步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的工作方式設(shè)定與數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置兩個(gè)方面，對(duì)進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)故障進(jìn)行分析。

5）用示波器觀(guān)測(cè)脈沖信號(hào)電平的變化是否頻繁，如果是，則為干擾故障，這時(shí)，檢查系統(tǒng)接地是否良好是否采用屏蔽線(xiàn)注意應(yīng)正確接地。第47頁(yè)/共63頁(yè)486）用示波器觀(guān)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)主印制板故障或接口電路故障。應(yīng)進(jìn)一步確定主印制板電路故障或更換電路板；用萬(wàn)用表檢測(cè)指令脈沖的電平，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(diǎn)檢查放大電路故障，應(yīng)對(duì)主印制板進(jìn)行維修或更換。第48頁(yè)/共63頁(yè)497）使用萬(wàn)用表測(cè)量指令脈沖電平，檢查是否與驅(qū)動(dòng)器的工作電平匹配，并采用撥碼開(kāi)關(guān)選擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)以及相電流大小；查看HNC-21T數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中“部件0”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(shuō)明書(shū)上的參數(shù)，對(duì)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(diǎn)檢查電動(dòng)機(jī)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，如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會(huì)使脈沖頻率與外部機(jī)械發(fā)生共振，進(jìn)而引起進(jìn)給軸自動(dòng)抖動(dòng)故障。第49頁(yè)/共63頁(yè)508）對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，按照評(píng)分表的標(biāo)準(zhǔn)給出成績(jī)。

9）關(guān)閉電源，將實(shí)訓(xùn)臺(tái)恢復(fù)原樣，清點(diǎn)并歸還工具；認(rèn)真填寫(xiě)實(shí)訓(xùn)設(shè)備使用情況，對(duì)廢品、廢料進(jìn)行分類(lèi)處理，打掃實(shí)訓(xùn)室衛(wèi)生；組織學(xué)生對(duì)此次項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，項(xiàng)目完成。第50頁(yè)/共63頁(yè)51【知識(shí)拓展】HNC-21數(shù)控裝置提供了三類(lèi)軸控制接口：脈沖接口、模擬接口、串行接口，