西門子數控機床伺服系統常見故障維修

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1.1超程

    當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位時，就會發生超程報警，一般會在CRT上顯示報警內容，根據數控系統說明書，即可排除故障，解除超程。

    1.2爬行

    一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態不良、伺服系統增益過低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯軸器，由于連接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉動或伺服的轉動不同步，從而使進給忽快忽慢，產生爬行現象。

    1.3竄動

    在進給時出現竄動現象，其可能原因有：1、接線端子接觸不良，如緊固的螺釘松動；2、位置控制信號受到干擾；3、測速信號不穩定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。如果竄動發生在正、反向運動的瞬間，則一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或者伺服系統增益過大引起。

    1.4過載

    當進給運動的負載過大、參數設定錯誤、頻繁正、反向運動以及進給傳動鏈潤滑狀態不良時，均會引起過載的故障。此故障一般機床可以自行診斷出來，并在CRT顯示屏上顯示過載、過熱或過電流報警。同時，在進給伺服模塊上用指示燈或者數碼管顯示驅動單元過載、過電流等報警信息。

    1.5伺服電動機不轉

    當速度、位置控制信號未輸出、或者使能信號（即伺服允許信號，一般為DC+24V繼電器線圈電壓）未接通以及進給驅動單元故障都會造成此故障。此時應測量數控裝置的指令輸出端子的信號是否正常，通過CRT觀察I/O狀態，分析機床PLC梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，觀察如潤滑、冷卻等是否滿足。如是進給驅動單元故障則用交換法，可判斷出相應單元是否有故障。

2伺服進給系統常見故障典型案例分析

    （1）一臺配套FANUC7M系統的加工中心，進給加工過程中，發現Y軸有振動現象。

    為了判定故障原因，將機床操作方式置于手動方式，用手搖脈沖發生器控制Y軸進給，發現Y軸仍有振動現象。在此方式下，通過較長時間的移動后，Y軸速度單元上OVC報警燈亮。證明Y軸伺服驅動器發生了過電流報警，根據以上現象，分析可能的原因如下：

    ①電動機負載過重；②機械傳動系統不良；③位置環增益過高；④伺服電動機不良，等等。

    維修時通過互換法，確認故障原因出在直流伺服電動機上。卸下Y軸電動機，經檢查發現2個電刷中有1個的彈簧己經燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動機輸出轉矩不平衡。另外，發現電動機的軸承亦有損壞，故而引起-軸的振動與過電流。更換電動機軸承與電刷后，機床恢復正常。

    （2）一臺配套FANUC6ME系統的加工中心。軸在運動時速度不穩.由運動到停止的過程中，在停止位置出現較大幅度的振蕩，有時不能完成定位，必須關機后，才能重新工作。

    分析與處理過程：仔細觀察機床的振動情況，發現，X軸振蕩頻率較低，且無異常聲。從振蕩現象上看，故障現象與閉環系統參數設定有關，如：系統增益設定過高、積分時間常數設定過大等。

    檢查系統的參數設定、伺服驅動器的增益、積分時間電位器調節等均在合適的范圍，且與故障前的調整**，因此可以初步判斷，軸的振蕩與參數的設定與調節無關。為了進一步驗證，維修時在記錄了原調整值的前提下，將以上參數進行了重新調節與試驗，發現故障依然存在，證明了判斷的正確性。

    在以上基礎上，將參數與調整值重新回到原設定后，對伺服電動機與測量系統進行了檢查。首先清理了測速發電機和伺服電動機的換向器表面，并用數字表檢查測速發電機繞組情況。檢查發現，該伺服電動機的測速發電機轉子與電動機軸之間的連接存在松動，粘接部分已經脫開；經重新連接后，開機試驗，故障現象消失，機床恢復正常工作。

    （3）一臺數控銑床，采用FUNAC6M系列三軸一體型伺服驅動器，開機后，X軸工作正常，但是手動移動Z軸，發現在較小范圍內，Z軸可以運動，但繼續移動Z軸，系統出現伺服報警。分析和處理過程：根據故障現象，檢查機床實際工作情況，發現開機后Z軸可以少量運動，不久溫度迅速上升，表面發燙。

    分析引起以上故障的原因，可能是機床電氣控制系統故障或機械傳動系統不良。為確定故障部位，考慮到本機床采用半閉環結構，維修時首先松開伺服與絲杠的連接，并再次開機實驗，發現故障現象不變，故確認報警是由于電氣控制系統不良引起。

    由于機床Z軸伺服帶有制動器，開機測量制動器的輸入電壓正常，在系統、驅動器關機的情況下，對制動器單獨加入電源進行試驗，手動轉動Z軸，發現制動器松開，手動轉動軸平穩、輕松，證明制動器工作良好。

    為了進一步縮小故障部位，確認Z軸伺服的工作情況，維修時利用不同規格的X軸在機床側進行互換實驗，發現換上的同樣出現發熱現象，且工作時故障現象不變，從而排除了伺服本身原因。

    為了確認驅動器的工作情況，維修時在驅動器側，對Z軸的驅動器進行互換實驗，即將X軸驅動器與Z軸伺服鏈接，Z軸驅動器與X軸連接。經實驗發現故障轉移到X軸，Z軸工作恢復正常。

根據以上實驗，樂意確認以下幾點：

    ①機床機械傳動系統正常，制動器工作良好；

    ②數控系統工作正常，因為當Z軸驅動器帶動X軸時，機床無報警；

    ③Z軸伺服工作正常，因為將它在機床側與X軸互換后，工作正常；

    ④Z軸驅動器工作正常，因為通過X軸驅動器在電柜側互換，控制Z軸后，同樣發生故障。

    綜合以上判斷，可以確認故障是由于Z軸伺服的電纜連接引起的。 

  仔細檢查伺服的電纜連接，發現該機床在出廠時電樞線連接錯誤，即驅動器的L/M/N端子未與插頭的A/B/C連接端一一對應，相序存在錯誤，重新連接后，故障消失，Z軸可以正常工作。

    （4）一臺配套FUNAC6ME系統的加工中心，X軸在靜止時機床工作正常，無報警；但在X軸運動過程中，出現振動，伴有噪聲。

    分析與處理過程：由于機床在X軸靜止時機床工作正常，無報警，初步判定數控系統與驅動器*。考慮到X軸運動時定位正確，因此，進一步判定系統X位置環工作正常。檢查X軸的振動情況，經觀察發現，振動的頻率與運動速度有關，運動速度快振動頻率較高，運動速度慢則振動頻率低，初步認為故障與速度反饋環節有關。分析引起以上故障可能的原因有：

    ①測速發電機不良；②測速發電機連接不良；③直流伺服電動機不良。

    維修時首先檢查X軸伺服電動機的測速發電機連接，未發現不良。檢查X軸伺服電動機與內裝式測速發電機，發現換向器表面積有較多的碳粉，用壓縮空氣進行清理后，故障未消除。進一步利用數字萬用表，測量測速發電機換向片之間的電阻值，經比較后發現，有一對極片間的電阻值比其他各對極片間的電阻值大了很多，說明測速發電機繞組內部存在斷路現象。更換新的測速發電機后，機床恢復正常。

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