数控磨床伺服驱动故障诊断与维修

淮安信息职业技术学院

冯金冰

引言

数控机床是一种综合运用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计技术等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂，在运行中可能会产生各种各样的故障。通过科学的方法、行之有效的措施，迅速判别故障产生的原因，随时解决出现的问题，是保证数控机床安全，可靠运行，提高设备利用率的关键所在，也是当前数控机床使用过程中亟待解决的问题之一。数控磨床对加工精度的要求要比一般的数控机床高，而伺服系统在数控磨床的加工精度方面起着至关重要的作用。本文结合生产实践中出现的伺服系统的故障并对其加以分析，探讨数控磨床伺服系统的故障诊断的方法与技巧。

数控磨床伺服系统的工作原理和特点

图1 伺服系统控制框图

数控磨床的伺服系统基本构成如图1所示。数控系统通过测量模块向伺服单元发出运动指令，伺服单元接收到来自数控系统的指令信号后，经过电流、速度双闭环控制后，通过伺服放大器控制伺服电动机的运行，同时位置反馈元件将位置信号反馈到数控系统的测量模块，形成半闭环或者全闭环的位置控制系统。PLC起运行监视作用，一方面监视伺服系统中的伺服电动机是否过热，另一方面监视行程是否在规定范围内，是否到达干涉区，如果出现异常，立即报警，并且停止伺服轴运行。

数控磨床伺服系统故障诊断流程

根据伺服系统的构成，伺服系统的故障可分为伺服控制单元的故障、位置反馈部分的故障、伺服电动机的故障和其它故障。图2是诊断数控磨床伺服故障的流程图。

数控磨床伺服系统故障诊断实例

实例1

故障现象：一台3MZ1412K机床报警指示红灯

闪烁，触摸屏显示Z轴驱动器故障，手动无动作。

故障分析：根据伺服系统工作原理Z轴驱动器报警可能是参数设置问题，伺服电机故障，控制线路短路或断路，驱动器本身故障。

故障排除:通过驱动器操作面板检查驱动器报警代码，不显示报警代码，初步判断不是驱动器本身问题。检查伺服参数，发现Z轴进给速度参数为零。按工艺标准把参数设为规定值，按复位按钮，故障排除。

实例2

故障现象：一台3MZ205B机床在移动X轴时，出现报警，指示X轴位移超出规定的跟随误差，观察X轴根本就没有动。

故障分析：因为Z轴正常移动没有问题，说明数控系统没有问题，测量伺服系统上的指令信号，当X轴运动按钮按下时，也有电压指令信号，说明问题出在伺服系统上。因为Z轴运动没有问题，可能问题出在X轴放大器或者X轴伺服电动机上。

故障排除:首先采用互换法，将X轴的伺服放大器与Z轴的对换，问题转移到Z轴上，说明X轴伺服放大器损坏。更换伺服放大器模块，机床故障被排除。

实例3

故障现象：一台MKA1332数控外圆磨床X轴运动中，出现伺服驱动故障报警。

故障分析：伺服驱动器故障报警除了可由伺服驱动放大器本身故障引起外，还可由数控系统、伺服电动机、编码器引起，也可由机械部分引起。检测手动时，有使能信号，X轴显示运动并马上报警；考虑伺服电动机的问题，检测伺服电动机正常；怀疑是滚珠丝杠的问题，松开X轴伺服电动机与滚珠丝杠之间的联轴器，手动X轴，X轴不报警；判断是滚珠丝杠运动中阻力过大而造成的报警。

故障排除:拆除滚珠丝杠并检修，重新安装，并对机床进行润滑维护，机床故障排除。

结论

图2 伺服故障诊断流程图

总结以上的典型故障分析及排除过程，首先要确定故障种类，是突发性故障还是渐发性故障；其次对设备的工作原理和结构进行认真、细致的分析，这是排除故障的重要环节；然后对引发故障的各种因素进行认真的分析和研究，确定引发故障的因素；当故障原因找到之后，应根据设备的结构和工作原理、修复难度、修复费用等方面来确定维修方案；在完成对设备的维修之后，应当立即试运行以检验故障是否排除；最后建立设备运行记录，它是使用经验的高度总结，有利于对故障现象做出迅速判断。采用本文中提到的排除设备故障的基本过程，可较大程度缩小检查范围，缩短设备故障的排除时间，提高生产效率。