伺服系統(tǒng)的故障特點

伺服系統(tǒng)的故障特點第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1概述數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)機床的機械傳動。伺服系統(tǒng)的高性能和高可靠性決定的整臺機床的性能和可靠性。伺服驅(qū)動系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)位置控制裝置構(gòu)成了位置伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要有兩種：進給伺服和主軸伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)從組成關(guān)系上看有：開環(huán)，閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)三種。從電氣控制原理來分：直流和交流伺服系統(tǒng)。第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、伺服系統(tǒng)的概念和作用伺服：原理，過程位置環(huán)，速度環(huán)，電流環(huán)三環(huán)調(diào)節(jié)器的兩個問題：輸入輸出，負反饋位置檢測與反饋速度檢測與反饋電流檢測與反饋PID調(diào)節(jié)器第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理二、伺服系統(tǒng)的組成及工作原理1、概念、位置和作用2、組成：驅(qū)動控制單元，驅(qū)動元件，機械傳動部件，執(zhí)行部件和檢測反饋環(huán)節(jié)。工作原理：第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷數(shù)控機床對數(shù)控主軸的要求：調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，恒功率范圍寬。兩種驅(qū)動方式：加變速箱，通過同步齒形帶或皮帶直接驅(qū)動。一、常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹1、FANUC公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)2、SIEMENS公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng)的故障的表現(xiàn)形式：1、在CRT上或操作面板上顯示報警內(nèi)容或信息2、主軸控制器上有相應(yīng)報警指示；3、無任何報警信息。第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷二、主軸伺服系統(tǒng)的故障形式和診斷方法主軸伺服系統(tǒng)的常見故障及相應(yīng)診斷方法有：外界干擾：調(diào)整干擾造成的漂移；過載：調(diào)整切削量和加工方式；主軸定位抖動：主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配轉(zhuǎn)速偏離指令值主軸異常噪聲及振動主軸電機不轉(zhuǎn)第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷三、直流主軸驅(qū)動的故障診斷1、控制回路2、主回路第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷交流主軸驅(qū)動的故障診斷1、6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置組成故障診斷2、主軸通用變頻器電源顯示：故障顯示：指示燈，數(shù)碼管，字符預(yù)置設(shè)定故障診斷：過電壓，欠電壓，過電流測量：絕緣，電流，電壓，波形，整流器和逆變器的故障判斷。第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷組成：各坐標軸的進給驅(qū)動裝置，位置檢測裝置及機床進給傳動鏈。作用：完成各坐標軸的位置控制。原理或過程：一、常見進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)介紹1、直流進給伺服系統(tǒng)FANUC公司直流進給伺服系統(tǒng)SIEMENS公司直流進給伺服系統(tǒng)MITSUBISHI公司直流進給伺服系統(tǒng)第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷2、交流進給伺服系統(tǒng)FANUC公司系統(tǒng)SIEMENS公司系統(tǒng)MITSUBISHI公司系統(tǒng)AB公司系統(tǒng)3、步進伺服系統(tǒng)KT400數(shù)控系統(tǒng)及KT300步進驅(qū)動裝置SINUMERIK802S數(shù)控系統(tǒng)配STEPDRIVER步進裝置及IMP5五相步進電動機。第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷二、伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要體現(xiàn)在檢測信號的反饋形式上：1、方式一：速度反饋與位置反饋信號處理分離，驅(qū)動裝置與數(shù)控系統(tǒng)配接有通用性。2、方式二：共用一個電機編碼器，NC內(nèi)統(tǒng)一處理兩種反饋；3、方式三：共用一個編碼器，信號分開處理。4、方式四：數(shù)字式伺服系統(tǒng)。第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷三、進給伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法1、故障形式：超程過載竄動爬行振動伺服電動機不轉(zhuǎn)位置誤差漂移回參考點故障第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷2、故障定位模塊交換法外接參考電壓法：注意三個使能信號。四、伺服電動機的維護1、直流伺服電動機的維護電刷維護，定期檢查2、交流伺服電動機的維護不用維護電刷，按故障維護相應(yīng)部位常見故障：接線故障，轉(zhuǎn)子位置檢測裝置故障，電磁制動故障；故障判斷方法：電機繞組絕緣檢查，手工檢查第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4進給伺服系統(tǒng)故障及診斷五、進給驅(qū)動的故障診斷任務(wù)：接受NC裝置的速度控制信號，驅(qū)動電機帶動絲杠實現(xiàn)工作臺，刀臺的直線位移。從結(jié)構(gòu)上分類：模塊式，單元式。從驅(qū)動方式上分：直流PWM晶閘管式，交流同步電動機變頻控制方式，步進電機驅(qū)動方式。1、直流進給驅(qū)動：FANUC公司產(chǎn)品為例2、交流進給驅(qū)動：3、步進電動機驅(qū)動：維修實例：第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5位置檢測裝置故障及診斷數(shù)控機床最終以位置控制為目的。一、故障形式一般在CRT上有指示及報警信息二、位置檢測元件的維護1、光柵：透射式，反射式防污：防振：2、光電脈沖編碼器防振和防污聯(lián)接松動第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5位置檢測裝置故障及診斷3、感應(yīng)同步器4、旋轉(zhuǎn)變壓器5、磁柵尺三、位置檢測裝置的故障診斷1、輸出信號：2、EXE信號處理：3、故障診斷維修實例第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月伺服系統(tǒng)補充知識參考《數(shù)控機床故障診斷及維護》p85西門子6SC650交流主軸驅(qū)動裝置示例。變頻器的電源連接：p88P114：EXE信號處理，故障診斷第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月伺服系統(tǒng)總結(jié)數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)控制機床的直接執(zhí)行部件。它是否穩(wěn)定運行直接影響到機床的穩(wěn)定性。伺服系統(tǒng)故障也是數(shù)控系統(tǒng)中故障多發(fā)的方面。主要是因為這一部分是和機床相連的，它的運行容易受到機床及外界因素的干擾，從而發(fā)生故障。檢測元件的故障也是不可忽視的，主要表現(xiàn)在反饋信號的錯誤形式上。第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章PLC模塊故障及診斷方法PLC：LOGICALPMC：MACHINEPC：PROGRAMMABLECONTROLLER第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1概述PLC是數(shù)控系統(tǒng)與機床很多信號聯(lián)系的通道，主要對如主軸正反轉(zhuǎn)、啟動停止、刀庫及換刀機械手控制、工件夾緊松開、工作臺交換、氣液壓、冷卻和潤滑等輔助動作進行順序控制。順序控制的信息主要是：I/O控制，伺服驅(qū)動裝置的使能和報警處理等。PLC的形式有兩種：外裝式：單獨cpu內(nèi)裝型：共用cpu第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1概述一、PLC與外部信息的交換1、機床到PLC：2、PLC到機床：3、CNC到PLC：4、PLC到CNC：示意圖：CNCPLCI/OO.P.電柜MTSERVO第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1概述二、數(shù)控機床PLC的功能機床操作面板控制機床外部開關(guān)輸入信號控制輸出信號控制伺服控制報警處理控制磁盤驅(qū)動器控制轉(zhuǎn)換控制主軸控制接觸器在線自動修改有關(guān)機床數(shù)據(jù)位切換伺服系統(tǒng)進給模塊及用于坐標軸的各開關(guān)，按鍵等。第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特點一、PC的基本結(jié)構(gòu)二、PC的工作過程掃描工作過程：自診斷，與外設(shè)通訊，輸入現(xiàn)場狀態(tài)，解算用戶邏輯，輸出結(jié)果。三、PC的主要功能基本邏輯控制計時，計數(shù)控制步進控制A/D,D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控各種智能I/O模塊相繼開發(fā)。第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特點四、PC的主要特點通用性好可靠性高，抗干擾能力強接線簡單編程簡單，使用方便體積小，功耗小，性價比高五、PC的應(yīng)用領(lǐng)域邏輯控制模擬量控制數(shù)字控制機器人控制多級控制系統(tǒng)第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特點六、PC的技術(shù)發(fā)展動向高運算速度強大的功能高可靠性網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展開發(fā)編程語言第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3PLC的用戶程序一、梯形圖二、語句表實例：第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4PLC故障診斷一、PLC故障的表現(xiàn)形式1、可通過CNC報警直接找到故障原因；2、有CNC故障顯示，但不能反映真正原因；3、故障無任何提示。二、數(shù)控機床PLC故障診斷方法1、根據(jù)報警號診斷故障：例2、根據(jù)動作順序診斷故障：例3、根據(jù)控制對象的工作原理診斷：例4、根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障：例5、根據(jù)PLC梯形圖診斷故障：例第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC補充知識PLC的I/O接口的故障是數(shù)控機床運行過程中最常見的故障，這是因為組成I/O的各類開關(guān)元件長期暴露在外，受到機械磨損、油氣侵蝕等因素的影響，造成開關(guān)的可靠性下降以至失靈，從而引起機床動作故障。PLC的控制方式主要是：順序控制。順序控制的信息主要是I/O控制，如控制開關(guān)、行程開關(guān)、壓力開關(guān)和溫度開關(guān)等輸入元件，繼電器、接觸器和電磁閥等輸出元件；同時還包括主軸驅(qū)動和進給伺服驅(qū)動的使能控制和機床故障報警處理等。第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月PLC補充知識PLC的各類輸入元件控制開關(guān)：按鈕，旋鈕或可鎖開關(guān)，緊停開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)，腳踏開關(guān)等。行