数控机床伺服系统的故障诊断

 

数控机床伺服系统故障占机床总故障的比率较高。由于伺服系统涉及 的环节较多，加之

 

种类繁多、技术原理各具特色，给维修诊断带来困难，因此归纳一些故障 诊断方法很有

 

必要。

 

数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系 统一般采用闭环或
半闭环控制。(半)

 

闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统 定位不准确、不

 

稳定或失效。诊断定位故障环节就成为维修的关键。根据伺服系统的控制原 理和系统接口

 

的特性，对系统进行分解判断，已成为行之有效的方法。本文结合维修实例介 绍了位置

 

环和速度环诊断方法。

1 

 

位置环故障诊断

 

如果位置伺服系统的位置反馈和速度反馈各自采用一个反馈器件 ，可以断开位置环的控

 

制作用，让速度环单独运行，以便判断故障出自位置环还是速度环。

 

断开位置环的控制作用，可以采用两种方法：

1

 

 

）机械断开，即断开位置反馈编码器与伺 服电动机之间的传动连接。

2

 

）电气断开，即断开位置反馈编码器与系统的连接。如果需要 屏蔽位置反馈断线报警，

 

应按下图连接位置反馈输入信号线。

 

在位置开环状态下 进行维修测试时，不允许给被测试轴任何方式的移动指令，否则将引

 

起伺服电动机失控。

例 1CK6140A

 

数控车床出现镗孔表面有振纹，在排 除机械和工装因素后，对 X 轴伺服系

统进行检查。机床数控系统为 FANUC3T

 

，伺服放大器 为 FANUC H

 

系列直流伺服。

观察 X 轴在停止和慢速移动时有不规则振动，初步判断 X

 

轴位 置编码器与丝杠连结有间

隙或速度环不稳定。检查编码器连轴节正常。由于 X

 

轴伺服系统有 两个编码器，分别用于

 

位置反馈和速度反馈，可以将位置反馈编码器与伺服电机之间的机械 连接断开，以便作

 

进一步的判断。

首先用支撑物支撑 X 轴滑台，将 X

 

轴电动机和丝杠的传动 皮带拿掉。启动机床，X 轴在

 

位置开环状态下运行，在伺服放大器零漂的作用下电动机慢速 转动(如果电动机几乎不
转动，可适当调整控制板上偏置电位器 RV2)

 

，此时电动机转到某 一固定角度，总有打顿

 

现象。由此可以认为速度环基本稳定，这可能是由于整流子在某一角 度存在短路引起转

 

速瞬间跌落，从而造成电机打顿现象。仔细清扫电动机整流子和电刷后， 电动机运转平
稳。恢复系统连接，X

 

轴恢复正常。

例 2[ST5BZ]CH-102 数控车床 Z 轴移动出现一冲一冲的现象，速度越快，过冲越严重。停

 

止时 观察伺服诊断画面， Z 轴跟踪误差稳定，接近于零。机床数控系统为 SIMENS 
810GA2

 

，伺服 系统为 SIMENS 610

 

。系统位置反馈和速度反馈各采用一只编码器。