JIC35導(dǎo)讀：數(shù)控機床伺服系統(tǒng)故障占機床總故障的比率較高。由于伺服系統(tǒng)涉及的環(huán)節(jié)較多，加之種類繁多、技術(shù)原理各具特色，給維修診斷帶來困難，因此歸納一些故障診斷方法很有必要。
　　
　　數(shù)控機床坐標(biāo)軸的移動定位是由位置伺服系統(tǒng)來完成的。位置伺服系統(tǒng)一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制。（半）閉環(huán)控制的特點就是任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障都可能導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定或失效。診斷定位故障環(huán)節(jié)就成為維修的關(guān)鍵。根據(jù)伺服系統(tǒng)的控制原理和系統(tǒng)接口的特性，對系統(tǒng)進行分解判斷，已成為行之有效的方法。本文結(jié)合維修實例介紹了位置環(huán)和速度環(huán)診斷方法。
　　
　　1、位置環(huán)故障診斷如果位置伺服系統(tǒng)的位置反饋和速度反饋各自采用一個反饋器件，可以斷開位置環(huán)的控制作用，讓速度環(huán)單獨運行，以便判斷故障出自位置環(huán)還是速度環(huán)。斷開位置環(huán)的控制作用，可以采用兩種方法：機械斷開，即斷開位置反饋編碼器與伺服電動機之間的傳動連接。
　　
　　電氣斷開，即斷開位置反饋編碼器與系統(tǒng)的連接。如果需要屏蔽位置反饋斷線報警，應(yīng)按下圖連接位置反饋輸入信號線。在位置開環(huán)狀態(tài)下進行維修測試時，不允許給被測試軸任何方式的移動指令，否則將引起伺服電動機失控免燒磚機。例1CK6140A數(shù)控車床出現(xiàn)鏜孔表面有振紋，在排除機械和工裝因素后，對X軸伺服系統(tǒng)進行檢查。機床數(shù)控系統(tǒng)為FANUC3T，伺服放大器為FANUCH系列直流伺服。觀察X軸在停止和慢速移動時有不規(guī)則振動，初步判斷X軸位置編碼器與絲杠連結(jié)有間隙或速度環(huán)不穩(wěn)定。檢查編碼器連軸節(jié)正常。由于X軸伺服系統(tǒng)有兩個編碼器，分別用于位置反饋和速度反饋，可以將位置反饋編碼器與伺服電機之間的機械連接斷開，以便作進一步的判斷。
　　
　　首先用支撐物支撐X軸滑臺，將X軸電動機和絲杠的傳動皮帶拿掉。啟動磨粉機機床，X軸在位置開環(huán)狀態(tài)下運行，在伺服放大器零漂的作用下電動機慢速轉(zhuǎn)動（如果電動機幾乎不轉(zhuǎn)動，可適當(dāng)調(diào)整控制板上偏置電位器RV2），此時電動機轉(zhuǎn)到某一固定角度，總有打頓現(xiàn)象。由此可以認(rèn)為速度環(huán)基本穩(wěn)定，這可能是由于整流子在某一角度存在短路引起轉(zhuǎn)速瞬間跌落，從而造成電機打頓現(xiàn)象。仔細(xì)清掃電動機整流子和電刷后，電動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。恢復(fù)系統(tǒng)連接，X軸恢復(fù)正常。
　　
　　例2[ST5BZ]CH-102數(shù)控車床Z軸移動出現(xiàn)一沖一沖的現(xiàn)象，速度越快，過沖越嚴(yán)重。停止時觀察伺服診斷畫面，Z軸跟蹤誤差穩(wěn)定，接近于零。機床數(shù)控系統(tǒng)為SIMENS810GA2，伺服系統(tǒng)為SIMENS610。系統(tǒng)位置反饋和速度反饋各采用一只編碼器。初步判斷為伺服放大器超調(diào)或系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定不良。首先調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)MD2501（伺服增益）和MD2601（多種增益）無效。為進一步判斷，斷電拿掉Z軸位置反饋插頭。由于該機床CNC報警不影響伺服上電，故可以不屏蔽反饋斷線報警。先用導(dǎo)線短接Z軸伺服驅(qū)動使能控制端，再用一只1.5V電池經(jīng)電位器分壓給Z軸伺服放大器速度指令端，加上大約0.5V電壓。機床上電，Z軸移動平穩(wěn)，因此可以認(rèn)為故障發(fā)生在位置反饋環(huán)節(jié)。用手撥動位置反饋編碼器，聯(lián)結(jié)無松動、損壞的感覺。交換X軸，Z軸位置反饋插頭及速度指令控制線，試機故障仍在Z軸。此時可以認(rèn)為故障仍在Z軸位置反饋，拆下Z軸位置反饋編碼器，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)簧片上的一個螺釘已脫落。修復(fù)后，試機故障消除。如果位置反饋和速度反饋由一只反饋元件完成，位置反饋信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)樗俣瓤刂菩盘枺瑒t要根據(jù)系統(tǒng)硬件具體特性和故障信息作出靈活判斷。
　　
　　例3CK6150AZ軸時有突然快速移動失控的現(xiàn)象，此時H系列直流伺服板上有TGLS報警。故障現(xiàn)象不穩(wěn)定，關(guān)機再上電可能又恢復(fù)正常。TGLS報警的原因有：動力線未接或接反；無速度反饋或正反饋；機械鎖死。由于Z軸伺服電動機速度反饋信號是由電動機尾部位置反饋編碼器信號送入CNC主板，經(jīng)混合IC模塊F/V轉(zhuǎn)換后獲得，而且系統(tǒng)始終無位置反饋報警，所以初步判斷是CNC至伺服放大器電纜和控制板的接觸有問題。檢查電纜和速度控制板正常。由于從故障發(fā)生到伺服保護關(guān)斷只有一兩秒鐘，使用示波器或萬用表難以觀察到速度反饋信號的有無。進一步分析，位置反饋編碼器的信號電平正常，而A、B兩相信號不產(chǎn)生移動變化，則會產(chǎn)生上述故障。于是就更換Z軸位置編碼器，機床恢復(fù)正常。這可能是原來的編碼器光柵盤松動，與軸之間有相對位移或編碼器內(nèi)光源二極管接近失效，造成A、B信號不變化雙色球。
　　
　　2、速度環(huán)故障診斷在速度開環(huán)的方式下，對速度控制單元進行測試。該方法需要對系統(tǒng)硬件較熟悉，以避免誤操作損壞部件。例1一臺維修過的FB15B-2直流伺服電動機安裝到機床后失控?，F(xiàn)象表明速度反饋不正常，檢查尾部測速電動機電刷及引線正常。為測試測速電動機的性能，應(yīng)做以下操作：將電動機固定可靠，連接動力線，不連反饋線；拿掉FANUCH系列伺服板上的S20短路跳線，取消TGLS報警使能；接通電源，伺服放大器在速度開環(huán)下運行，電動機處于2000r/min的高速運轉(zhuǎn)中。此時測量測速電動機輸出電壓只有6V，正常的數(shù)據(jù)是14V，可以判定伺服電動機的測速電動機不正常。更換測速電動機，機床恢復(fù)正常。例2DM3600數(shù)控車床出現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速上不去，zui高只有50r/min，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩顯示很大。機床數(shù)控系統(tǒng)為三菱M3/L3，主軸伺服放大器的型號為FR-SF-2-11K-T。故障原因可能是：負(fù)載過大；主軸驅(qū)動功率模塊或控制模塊有故障；速度反饋不正常。檢查機械傳動良好，測量控制模塊各測試點電壓及功率模塊正常，再檢查主軸電動機至驅(qū)動單元之間反饋電纜和驅(qū)動運行參數(shù)也正常。設(shè)定驅(qū)動單元運行參數(shù)P00為1，給主軸運轉(zhuǎn)指令，電動機在速度開環(huán)下低速運行，觀察負(fù)載轉(zhuǎn)矩幾乎為零，由此可以判斷速度反饋不正常。用示波器觀察速度反饋波形，沒有A相波形，打開電動機上方蓋子，可以看到PLC輸出電路板，重新拔插電路板上的小插頭，再檢測A相波形正常?；謴?fù)系統(tǒng)閉環(huán)運行，主軸運行正常。