伺服系统的故障诊断与维修

3.2 主轴驱动系统故障及诊断
• 数控机床对主轴一般有如下要求： 1）输出功率大。 2）在整个调速范围内速度稳定，尽可能在全速度 范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范 围要宽。 3）加减速时间短，主轴要具有四象限驱动能力。 4）振动、噪声小。 5）电动机可靠性高、寿命长、容易维护。 6）系统有螺纹加工、准停和线速度加工等功能时， 主轴要具有进给轴控制和位置控制功能。
3.2.3 主轴驱动的故障诊断
• 【例3-2】主轴驱动模块故障维修 故障现象：日本FANUC-α系列主轴驱动模块，型号为： A06B-6087-H126B（POWER SUPPLY MODULE）。 在使用过程中，频繁出现该模块主电路IGBT（绝缘栅大 功率晶体管）击穿烧毁及IGBT的驱动电路同时烧毁。前 几次在分析故障原因时，将着眼点放在了电网电压过高、 电源高次谐波过多、环境温度较高或器件不良等方面，但 随着故障的频繁出现，发现了以下不容忽视的现象： 1）IGBT总是三块同时被烧毁。 2）IGBT烧毁并伴随驱动电路烧毁，贴片式PNP及NPN晶 体管也被击穿，电路烧断，光耦合器烧坏，电路如图3-15 所示。 3）烧毁的驱动模块主回路中配置的MSS接触器主触头严 重烧蚀，前置空气开关主触头也烧蚀。
3.3.1 常见进给驱动系统及其结构形式 • 1．常见进给驱动系统 • （1）直流进给驱动系统 1）FANUC公司直流进给驱动系统 2）SIEMENS公司直流进给驱动系统 3）MITSUBISHI公司直流进给驱动系统
3.3.1 常见进给驱动系统及其结构形式
• （2）交流进给驱动系统 1）FANUC公司交流进给驱动系统 2）SIEMENS公司交流进给驱动系统 3）MITSUBISHI公司交流进给驱动系统 4）A-B公司交流进给驱动系统 • （3）步进驱动系统
3.1.1 伺服系统的组成
• 数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机 械传动部件、执行部件和检测反馈环节等 组成。 机械执行部
位置控制模 块 速度控制单 元
速度环 位置环 测量反馈单 元 件 电 机
3.1.2 伺服系统的分类
• 1．按调节理论分类 （1）开环伺服系统 （2） 闭环伺服系统 （3） 半闭环系统 • 2．按使用直流伺服电机和交流伺服电机分 类 （1）直流伺服系统 （2）交流伺服系统 • 3．按进给驱动和主轴驱动分类 （1）进给伺服系统 （2）主轴伺服系统
3.2.1 常用主轴系统的基本结构与工 作原理
• 1．直流主轴速度控制 在数控机床的主轴驱动中，直流主轴电动机 通常采用晶闸管直流调速。 （1）主电路及其工作原理 （2）主电路控制要求 （3）励磁控制回路 （4）每组晶闸管的控制系统
3.2.1 常用主轴系统的基本结构与工作 原理
• 2．交流主轴速度控制 • （1）6SC650系列交流Baidu Nhomakorabea轴驱动装置
3.1.2 伺服系统的分类
• 4．按反馈比较控制方式分类 （1）脉冲、数字比较伺服系统 （2）相位比较伺服系统 （3）幅值比较伺服系统 （4）全数字伺服系统
3.2 主轴驱动系统故障及诊断
• 主轴伺服系统主要完成切削加工时主轴刀 具旋转速度的控制，主轴要求调速范围宽， 当数控机床有螺纹加工、准停和恒线速度 加工等功能时，主轴电动机需要装配脉冲 编码器位置检测元件作为主轴位置反馈。 • 主轴伺服系统分为直流主轴系统和交流主 轴系统。
• 主轴伺服系统常见故障有： 1．外界干扰 2．过载 3．主轴定位抖动 4．主轴转速与进给不匹配 5．转速偏离指令值 6．主轴异常噪声及振动 7．主轴电动机不转
3.2.3 主轴驱动的故障诊断
• 【例3-1】主轴系统故障的排除 • 故障现象：SABRE-750数控龙门式加工中 心，数控系统为FANUC-0M。该加工中心 无论在MDI方式或AUTO方式，送入主轴速 度指令，一按起动键，机床PLC立刻送出 “主轴单元故障”的报警信息。观察电柜 中主轴伺服单元的报警号为AL-12
第3 章
伺服系统的故障诊断与维修
第3章 伺服系统的故障诊断与维修
• • • • 3.1 3.2 3.3 3.4 概 述 主轴驱动系统故障及诊断 进给伺服系统故障及诊断 位置检测装置故障及诊断
3.1 概 述
• 数控机床的伺服系统是指以机床运动部件 的位移和速度作为控制对象的自动控制系 统，主要由数控装置和驱动系统组成。
3.3.2 进给伺服系统的故障形式及诊断 方法
• • • • • • • 3．无报警显示的故障 （1）机床失控 （2）机床振动 （3）机床过冲 （4）机床移动时噪声过大 （5）机床在快速移动时振动或冲击 （6）圆柱度超差
3.3.3 进给驱动的故障诊断
• 进给伺服系统由各坐标轴的进给驱动装置、位置检测装置及机床进给 传动链等组成，进给伺服系统的任务就是要完成各坐标轴的位置控制。 数控系统根据输入的程序指令及数据，经插补运算后得到位置控制指 令，同时，位置检测装置将实际位置检测信号反馈于数控系统，构成 全闭环或半闭环的位置控制。经位置比较后，数控系统输出速度控制 指令至各坐标轴的驱动装置，经速度控制单元驱动伺服电动机带动滚 珠丝杠传动进行进给运动。伺服电动机上的测速装置将电动机转速信 号与速度控制指令比较，构成速度环控制。因此，进给伺服系统实际 上是外环为位置环、内环为速度环的控制系统。对进给伺服系统的维 护及故障诊断将落实到位置环和速度环上。组成这两个环的具体装置 有：用于位置检测的光栅、光电编码器、感应同步器、旋转变压器和 磁栅等；用于转速检测的测速发电机或光电编码器等。进给驱动系统 由直流或交流驱动装置及直流和交流伺服电动机组成。
3.2.1 常用主轴系统的基本结构与工作原理 • （2）主轴通用变频器 1）变频器的电源显示 变频器的电源显示也称充电显示，它除了表 明是否已经接上电源外，还显示了直流高 压滤波电容器上的充、放电状况。 2）变频器的参数设置 变频器和主轴电动机配用时，根据主轴加工 的特性和要求，必须先进行参数设置，如 加减速时间等
3.2.1 常用主轴系统的基本结构与工作原理
• 三菱FRA500系列 变频器的系 统组成及接 口定义如图 3-13所示。
• 为了减小输入电流 的高次谐波，电源 侧采用了交流电抗 器，直流电抗器则 是用于功率因数校 正。
3.2.1 常用主轴系统的基本结构与工作原理
3.2.2 主轴伺服系统的故障形式及诊 断方法
3.3.1 常见进给驱动系统及其结构形式
• 2．伺服系统结构形式
3.3.1 常见进给驱动系统及其结构形式
3.3.2 进给伺服系统的故障形式及诊 断方法
• 1．软件报警形式 （1）伺服进给系统出错报警（2）检测出错 报警 （3）过热报警 • 2．硬件报警形式 （1）大电流报警（2）高电压报警（3）电 压过低报警（4）速度反馈线报警（5）过 载报警