故障形成及原因診斷

(1)超程

當進給運動超過由軟件設定的(de)軟限位或由限位開關決定的(de)硬限位時(shí),就會發生超程報警。一般會在CRT上顯示報警内容。根據數控系統說明(míng)書(shū),即可(kě)排除故障,解除報警。

(2)過載

當進給運動的(de)負載過大(dà),頻(pín)繁正反向運動以及傳動鏈潤滑狀态不良時(shí),均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電機過載、過熱(rè)或過流等報警信息。同時(shí),在強電櫃中的(de)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(shí)出現竄動現象,其原因包括:① 測速信号不穩定,如測速裝置故障、測速反饋信号幹擾等;② 速度控制信号不穩定或受到幹擾;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(de)換向瞬間時(shí),一般是由于進給傳動鏈的(de)反向間隙或伺服系統增益過大(dà)所緻。

(4)爬行

發生在啓動加速階段或低速進給時(shí),一般是由于進給傳動鏈的(de)潤滑狀态不良、伺服系統增益低和(hé)外加負載過大(dà)等因素所緻。尤其要注意的(de)是,伺服電動機和(hé)滾珠絲杠連接用(yòng)的(de)聯軸器,由于連接松動或聯軸器本身的(de)缺陷,如裂紋等,造成滾珠絲杠轉動和(hé)伺服電動機的(de)轉動不同步,從而使進給運動忽快(kuài)忽慢(màn),産生爬行現象。

(5)振動

機床以高(gāo)速運行時(shí),可(kě)能産生振動,這(zhè)時(shí)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(de)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。主要從給定信号、反饋信号及速度調節器本身這(zhè)三方面去查找故障。

① 首先檢查輸入給速度調節器的(de)信号,即給定信号。給定信号由位置偏差計數器發出,經D/A轉換器轉換成模拟量VCMD、再送入速度調節器。應查一下(xià)這(zhè)個(gè)信号是否有振動分(fēn)量,如它隻有一個(gè)周期的(de)振動信号,可(kě)以确認速度調節器沒有問題,而是前級的(de)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(hé)伺服電動機的(de)問題。

② 檢查測速發電機及伺服電機。當機床振動時(shí),說明(míng)機床速度在振蕩,測速發電機反饋回來(lái)的(de)波形一定也(yě)在振蕩,觀察它的(de)波形是否出現有規律的(de)大(dà)起大(dà)落。這(zhè)時(shí),最好能測一下(xià)機床的(de)振動頻(pín)率與電動機旋轉的(de)速度是否存在一個(gè)準确的(de)比例關系,如振動的(de)頻(pín)率是電動機轉速的(de)四倍頻(pín)率,這(zhè)時(shí)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(yòng)上述方法還(hái)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(de)問題,應更換速度調節器闆或換下(xià)後徹底檢測各處波形。

④ 檢查振動頻(pín)率與進給速度的(de)關系。若二者成比例,除機床共振原因外,多(duō)數是因爲CNC系統插補精度太差或位置檢測增益太高(gāo)引起的(de),需要進行插補調整和(hé)檢測增益的(de)調整。如果與進給速度無關,則可(kě)能原因有:速度控制單元的(de)設定與機床不匹配,速度控制單元調整不好,該軸的(de)速度環增益太大(dà)或速度控制單元的(de)印制電路闆不良。

實例:X軸振蕩的(de)故障維修

故障現象:一台配套FANUC OMC的(de)數控機床,加工中心X軸負載有時(shí)突然上升到80%,同時(shí) X軸電動機嗡嗡作響;有時(shí)又正常。

分(fēn)析及處理(lǐ)過程:現場(chǎng)觀察發現 X軸電動機嗡嗡作響的(de)頻(pín)率較低,故判斷 X軸發生低頻(pín)振蕩。發生振蕩的(de)原因有:①軸位置環增益不合适;②機械部分(fēn)間隙大(dà),傳動鏈剛性差,有卡滞;③負載慣量較大(dà)。經查X軸位置增益未變,負載也(yě)正常。此機床由于一直進行重切削加工,X軸間隙較大(dà),進行過間隙補償。經查X軸間隙補償參數0535,設定值爲250,用(yòng)百分(fēn)表測得(de)X軸實際間隙爲0.22,補償過渡;直到将設定值改爲200後,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(de)除了(le)速度控制信号外,還(hái)有伺服使能控制信号,一般爲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号輸出;② 檢查使能信号是否接通(tōng)。通(tōng)過CRT觀察I/O狀态,分(fēn)析機床PLC梯形圖(或流程圖),以确定進給軸的(de)啓動條件,如潤滑、冷(lěng)卻等是否滿足;③ 對(duì)帶電磁制動的(de)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範圍時(shí),數控系統就會産生位置誤差過大(dà)的(de)報警,包括跟随誤差、輪廓誤差和(hé)定位誤差等。主要原因有:① 系統設定的(de)允差範圍小;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(dà);⑤ 主軸箱垂直運動時(shí)平衡裝置(如平衡油缸等)不穩。

(8)漂移

當指令值爲零時(shí),坐(zuò)标軸仍移動,從而造成位置誤差。通(tōng)過漂移補償和(hé)驅動單元上的(de)零速調整來(lái)消除。

(9)回參考點故障

回參考點故障一般分(fēn)爲找不到參考點和(hé)找不準參考點兩類。前一類故障一般是回參考點減速開關産生的(de)信号或零位脈沖信号失效,可(kě)以通(tōng)過檢查脈沖編碼器零标志位或光(guāng)栅尺零标志位來(lái)确定是否有故障;後一類故障是參考點開關擋塊位置設置不當引起的(de),需要重新調整擋塊位置。

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