從原理上說，數控機床的伺服系統(tǒng)應包括從位置指令脈沖給定到實際位置輸出的全部環(huán)節(jié)，即包括位置控制、速度控制、驅動電機、檢測元件、機械傳動部件等部分。但在很多系統(tǒng)中，為了制造方便，通常將伺服系統(tǒng)的位置控制部分與CNC裝置制成一體，所以，人們平時習慣上所說的機床伺服進給系統(tǒng)，一般是指伺服進給系統(tǒng)的速度控制單元、伺服電動機、檢測元器件部分，而不包括位置控制部分。
數控機床所采用伺服進給系統(tǒng)按控制系統(tǒng)的結構可以分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制、以及混合控制。按伺服進給系統(tǒng)使用的伺服電動機的類型，半閉環(huán)、閉環(huán)數控機床常用的伺服進給系統(tǒng)可以分為起直流伺服驅動和交流伺服驅動兩大類。在20世紀70年代至80年代的數控機床上，一般均采用直流伺驅動；從80年代中、后期起，數控機床上多采用交流伺服驅動。
直流伺服驅動系統(tǒng)一般按其主回路采用的功率放大元器件類型，又分為“晶閘管調速方式”（簡稱為SCR速度控制系統(tǒng)）和“晶體管脈寬調制調速方式”（簡稱PWM速度控制系統(tǒng)）兩類。在控制上可以采用模擬量控制或數字量控制，，因此，在某些場合還可以分為模擬式與數字式兩種類型。
交流伺服系統(tǒng)一般采用PWM調制信號控制功率晶體管進行驅動放大的主回路，并按其指令信號與控制形式，分為模擬式伺服與數字式伺服兩類。初期的交流伺服系統(tǒng)一般是模擬式伺服系統(tǒng)，而目前使用的交流伺服系統(tǒng)通常都是采用數字量控制的全數字式交流伺服系統(tǒng)。
在多年的維修工作中，處理過許多有關數控機床進給伺服系統(tǒng)的故障，我針對進給伺服系統(tǒng)的常見故障做了歸納總結。常見的進給伺服故障有以下幾種：
1、超程
當進給運動超過由軟件設定的軟限位或者硬限位開關位置時，就會發(fā)生超程報警，一般會在數控系統(tǒng)的顯示器上顯示報警內容，根據數控系統(tǒng)的說明書及電氣原理圖，即可排除，解除報警。注意：如果機床的某個軸未行使至終端位置而發(fā)生超程報警，通常是由于機床在行駛過程中限位開關線斷或限位開關被東西卡住。
2、過載
通常當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運動以及傳動鏈潤滑不良或斜鐵有研傷，電機動力線接地等原因時，均會引起伺服電機電流大，電機溫度過高或電機過載報警。有時機床運行的過程中驅動控制單元、驅動元件、電機本身故障也會引起過載報警。一般會在數控系統(tǒng)的顯示器上顯示伺服電動機過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進給驅動單元上、指示燈或數碼管會提示驅動單元過載、過電流等信息。
大型裝備制造分廠的型號為TK42160C數控鏜床，采用的是SIEMENS 840D的數控系統(tǒng)，X軸就曾因為拖鏈中的伺服電機動力線接地而引起過載報警，更換新的電機動力電纜后機床正常。
3、爬行
發(fā)生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動機和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產生爬行現象。
4、振動
在進給（尤其是低速）時，機床某軸出現振動現象通常是由于測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當振動發(fā)生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。機床以高速運行時，可能產生振動，這時就會出現過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以就應去查找速度環(huán)；而機床速度的整個調節(jié)過程是由速度調節(jié)器來完成的，即凡是與速度有關的問題，應該去查找速度調節(jié)器，因此振動問題應查找速度調節(jié)器。主要從給定信號、反饋信號及速度調節(jié)器本身這三方面去查找故障。
5、伺服電動機不轉
數控系統(tǒng)至進給驅動單元除了速度控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V直流電壓。伺服電動機不轉，常用的診斷方法有：檢查數控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；檢查使能信號是否接通。通過數控系統(tǒng)的顯示器觀察I/O狀態(tài)，分析機床的PLC梯形圖（或流程圖）以確定進給軸的起動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；對帶電磁制動的伺服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；檢查進給驅動單元故障，伺服電動機是否故障。
大型裝備制造分廠采用SIEMENS 840D數控系統(tǒng)的型號為XK2425/2的武漢數控龍門銑床曾出現Z軸伺服電機不轉的故障。故障現象是無論正、反向開Z軸，Z軸均無動作（Z軸電機不轉），但無任何報警。通過觀察數控系統(tǒng)顯示器顯示的“診斷”—“服務顯示”—“ 驅動調整”菜單發(fā)現軸的脈沖使能信號無。而軸的使能信號由軸的驅動單元的控制板給出，故初步判定軸的控制板故障或控制板到數控單元使能信號線斷。首先將Z軸驅動控制板與Y軸的驅動控制板更換，發(fā)現此時開Z軸正常，而開Y軸時出現了與Z軸最初相同的故障現象。故障可以確定Z軸的驅動控制板故障，Z軸更換新的驅動控制板后正常。
6、位置誤差
當伺服軸動動超過位置允差范圍時，數控系統(tǒng)就會產生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有：系統(tǒng)設定的允許范圍小；伺服系統(tǒng)增益設置不當；位置檢測裝置有污染或調整不當；進給傳動鏈累積誤差過大：主軸箱垂直運動時平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩(wěn)。
7、漂移
漂移是指當給定指令值為零時，坐標軸仍移動。通過數控系統(tǒng)誤差補償和驅動單元的零速調整來消。
8、機械傳動部件的間隙與松動
在數控機床的進給傳動鏈中，常常由于傳動元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動受到破壞，因此，除了在設計時慎重選擇鍵聯(lián)結機構外，對加工和裝配必須進行嚴查。在裝配滾珠絲杠時應當檢查軸承的預緊情況，以防止?jié)L珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產生明顯傳動間隙的另一個原因。
我公司的數控機床所使用的進給系統(tǒng)種有直流調速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。目前交流伺服系統(tǒng)應用的比較廣泛，主要有FAGOR、SIEMENS、NUM、安川等廠家生產的交流伺服系統(tǒng)。對于不同的伺服系統(tǒng)，雖然其故障時，系統(tǒng)的顯示的狀態(tài)及報警號不同，但其工作的原理基本相同，維修方法有很多相同之處。作為一名設備維修工作者，應多學、多看、?？偨Y，這樣才能通過科學的方法，行之有效的措施，迅速判別故障發(fā)生的原因，隨時解決出現的問題，保證數控機床安全、可靠運行，提高設備使用率。
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