伺服设置的刚性.doc

伺服设置的刚性kndsd100基本性能）“5”号为速度比例增益，出厂值为150。此设置值越大，增益越高，刚度越高。参数设置根据具体的伺服驱动型号和负载情况设定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡情况下，应尽量设定较大些。 （5）“6”号为速度积分时间常数，出厂值为20。此设定值越小，积分速度越快，太小容易产生超调，太大使响应变慢。参数设置根据具体的伺服驱动型号和负载确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。 （6）“40”、“4l”号为加减速时间常数，出厂设定为0。此设定值表示电动机以0100r/min转速所需的加速时间或减速时间。加减速特性呈线性。 （7）“9”号为位置比例增益，出厂没定为40。此设置值越大，增益越高，刚度越高，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值根据具体的伺服驱动型号和负载情况而定。 电子齿轮比的设置如下：配knd-sd100伺服驱动器，应将knd系统的电子齿轮比设置为cmr/cmd=1：1，。knd-sd100伺服驱动器电子齿轮比设置为 位置指令脉冲分频分子（pa12）/位置指令脉冲分频分母（pa13）=42500（编码器条纹数）/带轮比丝杠螺距1000 分子分母可约成整数。 对于车床，如果x轴以直径编程，以上公式分母应乘以2，即： 位置指令脉冲分频分子（pa12）/位置指令脉冲分频分母（pa13）=42500（编码器条纹数）/带轮比丝杠螺距10002 例：x轴丝杠螺距为4mm,1：1传动；z轴丝杠螺距为6mm,1：2减速传动，则x轴驱动器的电子齿轮比为 pa12/pa13=42500/（1410002）=5/4。 z轴驱动器的电子齿轮比为 pa12/pa13=42500/（610001/2）（减速传动比）=10/3 所以，对于x轴驱动器，pa/2/pa/3应设定为5/4,对于z轴驱动器，pa12/pa13应设定为10/3。 3kndsd100的参数优化技巧 （1） 根据上述设置好sd100伺服驱动器参数后，开始优化调整伺服性能，即驱动增益参数的调整。一般sd100驱动器保持缺省的增益参数，基本可以满足用户的加工要求。在缺省增益运行电动机时，如果电动机发出异常声音，则要首先考虑电动机轴的安装是否存在问题。经检查问题后可考虑采用共振抑制的办法，修改7号参数（转矩滤波器）和8号参数（速度检测低通滤波器）来抑制电动机产生的振动。7、8号参数缺省参数为100，可试着每次将7、8号参数分别减少10，按确认键。运行电动机，如还不正常，再减少10，直到电动机无异常声音。一般7，8号参数的调整范围为2080之间，这样基本能达到共振抑制的效果。 （2） 保持出厂参数时达不到加工效果，比如车床车出的斜面粗糙度值大，可试着再调整如下参数：速度比例增益pa5的调整：确认驱动器正常启动，用数控系统手动控制电动机转动（机床移动）。确认如果电动机不振动，加大调整此参数。设定值越大，刚性越大，机床的定位精度越高，每次加大数值5，直到产生振动，将此值减小到稳定后，再将此值减10；位置比例增益pa9：在稳定范围内，尽量设置得较大，这样机床跟踪特性好，滞后误差小。同速度比例增益的调整相似，在不产生振动的情况下应尽可能调大此值；如以上两参数提高后还达不到加工效果，可采用调整7、8号参数的方法进行振动的抑制参数调整。调整后，驱动器5、9 号参数可以再向上调一些，这样应该可以满足用户的加工要求。5伺服电动机的其他问题处理技巧 （1）电动机窜动：在进给时出现窜动现象，测速信号不稳定，如编码器有裂纹；接线端子接触不良，如螺钉松动等；当窜动发生在由正方向运动与反方向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向问隙或伺服驱动增益过大所致； （2） 电动机爬行：大多发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良，伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢； （3）电动机振动：机床高速运行时，可能产生振动，这时就会产生过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以应寻找速度环问题； （4）电动机转矩降低：伺服电动机从额定堵转转矩到高速运转时，发现转矩会突然降低，这时因为电动机绕组的散热损坏和机械部分发热引起的。高速时，电动机温升变大，因此，正确使用伺服电动机前一定要对电动机的负载进行验算； （5） 电动机位置误差：当伺服轴运动超过位置允差范围时（kndsd100出厂标准设置pa17：400，位置超差检测范围），伺服驱动器就会出现“4”号位置超差报警。主要原因有：系统设定的允差范围小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染；进给传动链累计误差过大等； （6）电动机不转：数控系统到伺服驱动器除了联结脉冲+方向信号外，还有使能控制信号，一般为dc+24 v继电器线圈电压。伺服电动机不转，常用诊断方法有：检查数控系统是否有脉冲信号输出；检查使能信号是否接通；通过液晶屏观测系统输入/出状态是否满足进给轴的起动条件；对带电磁制动器的伺服电动机确认制动已经打开；驱动器有故障；伺服电动机有故障；伺服电动机和滚珠丝杠联结联轴节失效或键脱开等。 四、华中8型刚性攻丝调整步骤 1) 位置比例增益的调整（同步误差） 位置比例增益参数设置越大，则电机的跟随性越好，既跟踪误差越小。刚性攻丝时，同步误差由以下公式得出： 同步误差=z轴实际位置c轴实际位置*（螺距/360）公式1 不难看出，当z轴与c轴实际位置与指令位置的差值，既跟踪误差满足如下公式时，同步误差最小 z跟踪误差=c跟踪误差/360*螺距公式2 按照以上公式先调整z轴与c轴的位置比例增益参数，使同步误差达到最小的状态， 2) 速度比例增益的调整 该参数设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。加大z轴的位置比例增益及速度比例增益将z轴调整到相对较刚的状态，调整时，先将z轴位置比例参数设置到800左右，如不发生震动，则将速度比例增益设置分次增加，如发生震动，则适当增加转矩指令滤波时间常数的值来消除震动（一般设置值不超过5），如震动无法消除，则适当降低z轴速度比例增益参数的值，消震后，分次调高z轴位置比例增益值到1200左右，如发生震动，则适当降低z轴位置比例增益，消除震动为止安川伺服调试的一点看法 1、 安川伺服在低刚性（14）负载应用时，惯量比显得非常重要，以同步带结构而论，刚性大约在12（甚至1以下），此时惯量比没有办法进行自动调谐，必须使伺服放大器置于不自动调谐状态； 2、 惯量比的范围在4501600之间（具体视负载而定） 3、 此时的刚性在13之间，甚至可以设置到4；但是有时也有可能在1以下。 4、 刚性：电机转子抵抗负载惯性的能力，也就是电机转子的自锁能力，刚性越低，电机转子越软弱无力，越容易引起低频振动，发生负载在到达制定位置后左右晃动；刚性和惯量比配合使用；如果刚性远远高于惯量比匹配的范围，那么电机将发生高频自激振荡，表现为电机发出高频刺耳的声响；这一切不良表现都是在伺服信号（sv-on）on并且连接负载的情况下。 5、 发生定位到位后越程，而后自动退回的现象的原因：位置环增益设置的过大，主要在低刚性的负载时有此可能，。 6、 低刚性负载增益的调节： a、 将惯量比设置为600； b、 将pn110设置为0012；不进行自动调谐 c、 将pn100和pn102设置为最小； d、 将pn101和pn401设置为刚性为1时的参数 e、 然后进行jog运行，速度从100500； f、 进入软件的setup中查看实际的惯量比； g、 将看到的惯量比设置到pn103中； h、 并且自动设定刚性，通常此时会被设定为1； i、 然后将svon至于on，如果没有振荡的声音，此时进行jog运行，并且观察是否电机产生振荡；如果有振荡，必须减少pn100数值，然后重复e、f重新设定转动惯量比；重新设定刚性；注意此时刚性应该是1甚至1以下； j、 在刚性设定到1时没有振荡的情况下，逐步加快jog速度，并且适当减少pn305、pn306（加减速时间）的设定值； k、 在多次800rpm以上的jog运行中没有振荡情况下进入定位控制调试； l、 首先将定位的速度减少至200rpm以内进行调试 m、 并且在调试过程中不断减少pn101参数的设定值； n、 如果调试中发生到达位置后负载出现低频振荡现象，此时适当减少pn102参数的设定值，调整至最佳定位状态； o、 再将速度以100180rpm的速度提高，同时观察伺服电机是否有振动现象，如果发生负载低频振荡，则适当减少pn102的设定值，如果电机发生高频振荡（声音较尖锐）此时适当减少pn100的设定值，也可以增加pn101的数值； p、 说明：pn100 速度环增益 pn101 速度环积分时间常数 pn102 位置环增益 pn103 旋转惯量比 pn401 转距时间常数 7、 再定位控制中，为了使低刚性结构的负载能够减少机械损伤，因此可以在定位控制的两头加入一定的加减速时间，尤其是加速时间；通常视最高速度的高低，可以从0.5秒设定到2.5秒（指：0到最高速的时间）。 8、 电机每圈进给量的计算： a、 电机直接连接滚珠丝杆： 丝杆的节距 b、 电机通过减速装置（齿轮或减速机）和滚珠丝杆相连： 丝杆的节距减速比（电机侧齿轮齿数除以丝杆处齿轮齿数） c、 电机减速机通过齿轮和齿条连接： 齿条节距齿轮齿数减速比 d、 电机减速机通过滚轮和滚轮连接： 滚轮（滚子）直径减速比 e、 电机减速机通过齿轮和链条连接： 链条节距齿轮齿数减速比 f、 电机减速机通过同步轮和同步带连接： 同步带齿距同步带带轮的齿数（电机侧同步轮的齿数/同步带侧带轮的齿数）减速比； 共有3个同步轮，电机先由电机减速机出轴侧的同步轮传动至另外一个同步轮，再由同步轮传动到同步带直接连接的同步轮。 9、 负荷惯量： a、 电机轴侧的惯量需要在电机本身惯量的510倍内使用，如果电机轴侧的惯量超过电机本身惯量很大，那么电机需要输出很大的转距，加减速过程时间变长，响应变慢； b、 电机如果通过减速机和负载相连，如果减速比为1/n ，那么减速机出轴的惯量为原电机轴侧惯量的（1/n）2 c、 惯量比：mjl /jm 负载换算到电机轴侧的惯量比电机惯量； d、 jl （510）jm e、 当负载惯量大于10倍的电机惯量时，速度环和位置环增益由以下公式可以推算 kv40/（m1） 7=kp=（kv/3） 10、 一般调整（非低刚性负载） a、 一般采用自动调谐方式（可以选择常时调谐或上电调谐） b、 如果采用手动调谐，可以在设置为不自动调谐后按照以下的步骤 c、 将刚性设定为1，然后调整速度环增益，由小慢慢变大，直到电机开始发生振荡，此时记录开始振荡的增益值，然后取5080作为使用值（具体视负载机械机构的刚性而论） d、 位置环增益一般保持初始设定值不变，也可以向速度环增益一样增加，但是在惯量较大的负载时，一旦在停止时发生负载振动（负脉冲不能消除，偏差计数器不能清零）时，必须减少位置环增益； e、 在减速、低速电机运行不匀时，将速度环积分时间慢慢变小，知道电机开始振动，此时记录开始振动的数值，并且将该数据加上5001000，作为正式使用的数据。 f、 伺服on时电机出现目视可见的低频（46/s）左右方向振动时（此时惯量此设定值很大），将位置环增益调整至10左右，并且按照c中所述进行重新调整； 11、 调整参数的含义和使用： a、 位置环增益： 决定偏差计数器中的滞留脉冲数量。数值越大，滞留脉冲数量越小，停止时的调整时间越短，响应越快，可以进行快速定位，但是当设定过大时，偏差计数器中产生滞留脉冲，停止时会有振动的感觉； 惯量比较大时，只能在速度环增益调整好以后才能调整该增益，否则会产生振动； b、 位置环增益和滞留脉冲的关系：ef / kp 其中e是滞留脉冲数量；f是指令脉冲频率；kp是位置环增益； 由此可以看出kp越小，滞留脉冲数量越多，高速运行时误差增大；kp过高时，e很小，在定位中容易使偏差计数器产生负脉冲数，有振动； c、 速度环增益： 当惯量比变大时，控制系统的速度响应会下降，变得不稳定。一般会将速度环增益加大，但是当速度环增益过大时，在运行或停止时产生振动（电机发出异响），此时，必须将速度环增益设定在振动值的5080。 d、 速度积分时间常数： 提高速度响应使用；提高速度积分时间常数可以减少加减速时的超调；减少速度积分时间常数可以改善旋转不稳定。 4.5.1 进给伺服系统常见的故障及处理 1.机床振动。指的是机床在移动式或停止时的振荡、运动时的爬行、正常加工过程中的运动不稳等等。故障可能是机械传动系统的原因，亦可能是伺服进给系统的调整与设定不当等等。开停机时振荡的故障原因、检查和处理方法见下表4-23表4-23机床振动的原因与检查、处理方法项目故障原因检查步骤措施1位置控制系统参数设定错误对照系统参数说明检查原因设定正确的参数2速度控制单元设定错误对照速度控制单元说明或根据机床厂提供的设定单检查设定正确设定速度控制单元3反馈装置出错反馈装置本身是否有故障更换反馈装置反馈装置连线是否正确正确连接反馈线4电动机本身有故障用替换法，检查是否电动机有故障如有故障，更换电动机5振动周期与进给速度成正比故障原因：机床、检测器、不良，插不精度差或检测增益设定太高若插补精度差，振动周期可能为位置检测器信号周期的1或2倍；若为连续振动，可能是检测增益设定太高。检查与振动周期同步的部分，并找到不良部分更换或维修不良部分，调整或检测增益 故障查找的方法 例如：当机床以高速运行时，如果产生振动，这时就会出现过流报警。这种振动问题一般属于速度问题，所以应去查找速度环，而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的。即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。 首先检查输给速度调节器的信号，即给定信号，这个给定信号是由位置偏差计数器出来经d/a转换器转换的模拟量vcmd送入速度调节器的，应查一下这个信号是否有振动分量，如它只有一个周期的振动信号，可以确认速度调节器没有问题，而是前级的问题，即应向d/a转换器或位置偏差计数器去查找问题。如果正常，就转向查测速发电动机或伺服电动机的位置反馈装置是否有故障或连线错误。 检查测速发电动机及伺服电动机：当机床振动时，说明机床速度在振荡，当然反馈回来的波形一定也在振荡，观察它的波形是否出现有规律的大起大落。这时，最好能测一下机床的振动频率与旋转的速度是否存在一个准确的比例关系，如振动频率是电动机转速的四倍频率，这是就应考虑电动机或发电动机有故障。因振动频率与电动机转速成一定比例，首先要检查电动机有无故障，如果没有问题，就再检查反馈装置连线是否正确。 位置控制系统或速度控制单元上的设定错误：如系统或位置环的放大倍数（检测倍率）过大，最大轴速度，最大指令值等设置错误。 速度调节器故障如采用上述方法还不能完全消除振动，甚至无任何改善，就应考虑速度调节器本身的问题，应更换速度调节器板或换下后彻底检测各处波形。 检查振动频率与进给速度的关系：如二者成比例，除机床共振原因外，多数是因为cnc系统插补精度太差或位置检测增益太高引起的，须进行插补调整和检测增益的调整。如果与进给速度无关，可能原因有：速度控制单元的设定与机床不匹配，速度控制单元调整不好，该轴的速度环增益太大，或是速度控制单元的印制线路板不良。例：一台配套某数控系统的龙门加工中心，在启动完成、进入可操作状态后，x轴只要一运动即出现高频震荡，产生尖叫，系统无任何报警。 分析与处理过程：在故障出现后，观察x轴拖板，发现实际拖板振动位移很小；但触摸输出轴，可感觉到转子在以很小的幅度、极高的频率振动；且振动的噪声就来自x轴伺服。考虑到振动无论是在运动中还是静止时均发生，与运动速度无关，故基本上可以排除测速发电动机、位置反馈编码器等硬件损坏的可能性。分析可能的原因是cnc中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的；且由于机床振动频率很高，因此时间常数较小的电流环引起振动的可能性较大。由于fanuc 15ma数控系统采用的是数字伺服，伺服参数的调整可以直接通过系统进行，维修时调出伺服调整参数页面，并与机床随机资料中提供的参数表对照，发现参数parm1852、parm1825与提供值不符，设定值见下：参数号正常值实际设定值185210003414182520002770将上述参数重新修改后，振动现象消失，机床恢复正常工作。 工作过程中，振动或爬行。引起此故障的通常原因及常规处理见表4-24。表4-24工作过程中，振动或爬行故障的原因及排除综述可能原因排除方法措施，负载过重重新考虑此机床所能承受的负载减轻负载，让机床工作在额定负载以内机械传动系统不良依次察看机械传动链保持良好的机械润滑，并排除传动故障位置环增益过高查看相关参数重新调整伺服参数伺服不良通过交换法，一般可快速排除更换伺服驱动器 故障维修实例：运动不平稳故障维修故障现象：一台配套某系统的加工中心，进给加工过程中，发现x轴有振动现象。分析与处理过程：加工过程中坐标轴出现振动、爬行现象与多种原因有关，故障可能是机械传动系统的原因，亦可能是伺服进给系统的调整与设定不当等等。为了判定故障原因，将机床操作方式置于手动方式，用手摇脉冲发生器控制x轴进给，发现x轴仍有振动现象。在此方式下，通过较长时间的移动后，x轴速度单元上ovc报警灯亮。证明x轴伺服驱动器发生了过电流报警，根据以上现象，分析可能的原因如下： 负载过重。 机械传动系统不良。 位置环增益过高。 伺服不良，等等。维修时通过互换法，确认故障原因出在直流伺服上。卸下x轴，经检查发现6个电刷中有2个的弹簧已经烧断，造成了电枢电流不平衡，使输出转矩不平衡。另外，发现的轴承亦有损坏，故而引起x轴的振动与过电流。更换轴承与电刷后，机床恢复正常。又例：配套某系统的加工中心，在长期使用后，手动操作z轴时有振动和异常响声，并出现“移动过程中”z轴误差过大”报警。为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，通过脱开与丝杠的连接，再次开机试验，发现伺服驱动系统工作正常，故障清楚，从而判定故障原因在机床机械部分。利用手动转动机床z轴，发现丝杠转动困难，丝杠的轴承发热。经仔细检查，发现z轴导轨无润滑，造成z轴摩擦阻力过大；重新修理z轴润滑系统后，机床恢复正常。 工作台移动到某处时出现缓慢的正反向摆动。机床经过长期使用，机床与伺服驱动系统之间的配合可能会产生部分改变，一旦匹配不良，可能引起伺服系统的局部振动。例：一台配套某系统的加工中心，在长期使用后，只要工作台移动到行程的中间段，x轴即出现缓慢的正、反向摆动。分析与处理过程：由于机床在其他位置时工作均正常，因此，系统参数、伺服驱动器和机械部分应无问题。考虑到机床已经过长期使用，机床与伺服驱动系统之间的配合可能会发生部分改变，一旦匹配不良，可能引起伺服系统的局部振动。根据fanuc伺服驱动系统的调整与设定说明，维修时通过改变x轴伺服单元上的s6、s7、s11、s13 等设定端的设定，消除了机床的振动。 2.运动失控（即飞车） 可能的原因见表4-25。表4-25机床失控的原因与检查、处理方法项目故障原因检查步骤措施1位置检测、速度检测信号不良检查连线，检查位置、速度环是否为正反馈改正连线2位置编码器故障可以用交换法重新进行正确的连接3主板、速度控制单元故障用排除法确定次模块有故障更换印制电路板 3.机床定位精度或加工精度差 机床定位精度或加工精度差可分为定位超调、单脉冲进给精度差、定位点精度不好、圆弧插补加工的圆度差等情况。其故障的原因、检查和处理方法见表4-26。表4-26机床定位精度和加工精度差的原因与检查、处理方法项目故障原因检查步骤措施超调1加/减速时间设定过小检测起、制动电流是否已经饱和延长加/减速时间设定2与机床的连接部分刚性差或连接不牢固检查故障是否可以通过减小位置环增益改善减小位置环增益或提高机床的刚性单脉冲精度差1需要根据不同情况进行故障分析检查定位时位置跟随误差是否正确若正确，见第2项，否则第3项2机械传动系统存在爬行或松动检查机械部件的安装精度与定位精度调整机床机械传动系统3伺服系统的增益不足调整速度控制单元扮傻姑娘的相应旋钮，提高速度环增益提高位置环、速度环增益定位精度不良1需根据不同情况进行故障分析检查定位是位置跟随误差是否正确若正确，见第2项，否则第3项2机械传动系统存在爬行或松动检查机械部件的安装精度与定位精度调整机床机械传动系统3位置控制单元不良更换位置控制单元板（主板）更换不良板4位置检测器件（编码器、光栅）不良检测位置检测器件（编码器、光栅）更换不良位置检测期间（编码器、光栅）5速度控制单元控制板不良 维修、更换不良板圆弧插补加工的圆度差1需根据不同情况进行故障分析测量不圆度，检查周向上是否变形，45方向上是否成椭圆若轴向变形，则见第2项，若45方向上成椭圆，则见第3项2机床反向间隙大、定位精度差测量各轴的定位精度与反向间隙调整机床，进行定位精度、反向间隙的补偿3位置环增益设定不当调整控制单元，使同样的进给速度下各插补轴的位置跟随误差的差值在1%以内调整位置环增益以消除各轴间的增益差4各插补轴的检测增益设定不良在项目3调整后，在45上成椭圆调整检测增益5感应同步器或旋转变压器的接口板调整不良检查接口板的调整重新调整接口板6丝杠间隙或传动系统间隙测量、重新调整间隙调整间隙或改变间隙补偿值当圆弧插补出现45方向上的椭圆时，可以通过调整伺服进给轴的位置增益进行调整。坐标轴的位置增益由下式计算： 式中v进给速度（mm/min）；ess位置跟随误差（0.001mm）；kv位置增益（1/s）。位置跟随误差可以通过数控系统的诊断参数检查。位置跟随误差则在速度控制单元上有相应的电位器来调节。注意，参与圆弧插补的两轴的位置跟随误差的差值必须控制在1%以内。 4. 位置跟随误差超差报警 伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因及排除见表4-27。表4-27：位置跟随误差超差报警的原因及处理故障原因检查步骤措施伺服过载或有故障查看伺服驱动器相应的报警指示灯减轻负载，让机床工作在额定负载以内动力线或反馈线连接错误检查连线正确连接电动机与反馈装置的连接线伺服变压器过热查看相应的工作条件和状态观察散热风扇是否工作正常，作好散热措施保护熔断器熔断输入电源电压太低用万用表测量输入电压确保输入电压正常伺服驱动器与cnc间的信号电缆连接不良检查信号电缆的连接，分别测量电缆信号线各引脚的通断确保信号电缆传输正常干扰检查屏蔽线处理好地线以及屏蔽层参数设置不当检查设置位置跟随误差的参数，如：伺服系统增益设置不当，位置偏差值设定错误或过小依参数说明书正确设置参数速度控制单元故障都可以用同型号的备用电路板来测试现在的电路板是否有故障如果确认故障，更换相应电路板或驱动器系统主板的位置控制部分故障编码器反馈不良用手转动电动机，看反馈的数值是否相符如果确认不良，更换编码器机械传动系统有故障如: 进给传动链累计误差过大或机械结构连接不好而造成的传动间隙过大;排除机械故障，确保工作正常 5. 超程 当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在crt上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除超程。具体情况见表4-21表4-21超程故障的原因及排除故障现象可能原因排除措施系统出错，提示某轴硬件超程零件太大，不适合在此机床上加工重新考虑加工次零件的条件伺服的超程回路短路此次检验超程回路，避免超程信号的误输入系统报警，提示某轴软超程程序错误重新编制程序刀具起点位置有误重新对刀 6.超过速度控制范围 （一般crt上有超速的提示）速度控制单元超速的原因及排除见表4-22：表4-22超速的报警及处理故障原因检查步骤排除措施测速反馈连接错误用万用表测量各端子极性按相应端子连接好反馈线检测信号不正确或无速度与位置检测信号检查联轴器、与工作台的连接是否良好正确连接工作台与联轴器之间的连接速度控制单元参数设定不当或设置过低检查相应参数是否不当，如加减速捷速时间常数设置过小重新设置参数位置控制板发生故障检查来自f/v转速的速度反馈信号为输入到速度控制单元工作是否正常更换位置控制板或驱动器 4.5 进给伺服驱动系统常见故障及排除-2 7. 过载 当进给运动的负载过大、频繁正、 反向运动以及进给传动链润滑状态不良时，均会引起过载的故障。一般会在crt上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上，用指示灯或数码管提示驱动单元过载、过电流等信息。具体故障原因及排除见表4-23。表4-23：过载故障的可能原因及排除综述可能原因检查步骤排除措施机床负荷异常用检查电动机电流来判断需要变更切削条件，减轻机床负荷。参数设定错误检查设置电动机过载的参数是否正确依参数说明书，正确设置参数起动扭矩超过最大扭矩目测启动或带有负载情况下的工作状况采用减电流启动的方式，或直接采用启动扭矩小的驱动系统负载有冲击现象改善切削条件，减少冲击频繁正、 反向运动目测工作过程中是否有频繁正、反向编制数控加工程序时，尽量不要有这种现象进给传动链润滑状态不良听工作时的声音，观察工作状态做好机床的润滑，确保润滑的电动机工作正常并且润滑油足够电动机或编码器等反馈装置配线异常检查其连接的通断情况或是否有信号线接反的状况确保电动机和位置反馈装置配线正常编码器有故障测量编码器等的反馈信号是否正常更换编码器等反馈装置驱动器有故障用更换法，判断驱动器是否有故障更换驱动器 8. 窜动 在进给时出现窜动现象，其可能原因及排除见表4-24。表4-24：进给过程中窜动的可能原因和排除综述可能原因检查步骤排除措施位置反馈信号不稳定测量反馈信号是否均匀与稳定确保反馈信号正常、稳定位置控制信号不稳定在驱动电动机端测量位置控制信号是否稳定确保位置控制信号正常稳定位置控制信号受到干扰测试其位置控制信号是否有噪声做好屏蔽处理接线端子接触不良检查紧固的螺钉是否松动等紧固好螺钉，同时检查其接线是否正常如果窜动发生在正、反向运动的瞬间机械传动系统不良，如反向间隙过大进行机械的调整，排除机械故障伺服系统增益过大依参数说明书，正确设置参数 9. 发生在起动加速段或低速进给时的爬行 一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动或伺服的转动不同步，从而使进给忽快忽慢，产生爬行现象。其可能原因及排除见表4-25。表4-25爬行现象的可能原因及排除综述可能原因检查步骤排除措施进给传动链的润滑状态不良听工作时的声音，观察工作状态做好机床的润滑，确保润滑的电动机工作正常并且润滑油足够伺服系统增益过低检查伺服的增益参数依参数说明书正确设置相应参数外加负载过大校核工作负载是否过大改善切削条件，重新考虑切削负载联轴器的机械传动有故障可目测联轴器的外形更换联轴器 10,伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元除了速度与位置控制信号外，还会有控制信号，也叫使能信号或伺服允许信号，一般为dc+24v继电器线圈电压。造成伺服电动机不转的可能原因及排除见表4-26。表4-26：伺服电动机不转的故障综述可能原因检查步骤排除措施速度、位置控制信号未输出测量数控装置的指令输出端子的信号是否正常确保控制信号已正常输出使能信号是否接通通过crt观察i/o状态，分析机床 plc梯形图（或流程图），以确定进给轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足。确保使能的条件都能具备，并且使能正常制动电磁阀是否释放如果伺服电动机本身带有制动电磁阀，应检查阀是否释放，确认是因为控制信号没到位或是电磁阀有故障确保制动电磁阀能正常工作进给驱动单元故障用交换法，可判断出相应单元是否有故障更换伺服驱动单元伺服电动机故障更换伺服电动机例一台配套某系统的进口立式加工中心，在加工过程中发现某轴不能正常移动。分析与处理过程：通过机床电器原理图分析，该机床采用的是hsv-16型交流伺服驱动。现场分析、观察机床动作，发现运行程序后，测量其输出的速度信号和位置控制信号均正常。在观察plc状态，发现伺服允许信号没有输入。依次排查，“刀库给定值转换/定位控制”板原理图逐级测量，最终发现该板上的模拟开关（型号dg201）已损坏，更换同型号备件后，机床恢复正常工作。 11.定位超调 也叫位置“过冲”现象。其可能原因及排除措施见表4-27。表4-27：位置“过冲”故障综述可能原因检查步骤排除措施加减速时间设定不当依次检查数控装置或伺服驱动器上的这几个参数的设置是否与说明书要求相同依照参数说明书，正确设置个参数位置环比例增益设置不当速度环比例增益设置不当速度环积分时间设置不当 12. 回参考点故障。 回参考点故障一般分为找不到参考点和找不准参考点两类，前一类故障一般是回参考点减速开关产生的信号或零位脉冲信号失效，可以通过检查脉冲编码器零标志位或光栅尺零标志位是否有故障。后一类故障时参考点开关档块位置设置不当引起的，需要重新调整档块位置。可能原因见表4-28。表4-28：回参考点故障综述可能原因检查步骤排除措施回参考点减速开关产生的信号或零位脉冲信号失效。可以通过plc观察相应点数是否有输入确保信号正常脉冲编码器或光栅尺硬件有故障检验其是否有输出信号更换反馈装置参考点开关档块位置设置不当通过目测观察，挡块是否合理合理设置调整挡块 13.开机后电动机产生尖叫（高频振荡），往往是cnc中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的。排除措施是，重新按参数说明书设置好相关参数。 例：某进口立式加工中心，在用户更换了siemens 611a双轴模块后，开机x、y出现尖叫声，系统与驱动器均无故障。 分析与处理过程：siemens 611a驱动器开机时出现尖叫声的情况，在机床首次调试时经常遇到，主要原因是驱动器与实际进给系统的匹配未达到最佳值而引起的。 对于这类故障，通常只要通过驱动器的速度环增益与积分时间的调解即可进行消除，具体方法为： 根据驱动模块及规格，对驱动器的调解器板的s2进行正确的电流调解器设定。 将速度调解器的积分时间tn调解电位器（在驱动器正面），逆时针调制极限（tn39ms）。 将速度调节器的比例kp调节电位器（在驱动器正面），调整至中间位置（kp710） 在以上调整后，即可以消除伺服的尖叫声，但此时动态性较差，还须进行下一步调整。 顺时针慢慢旋转积分时间tn调节电位器，减小积分时间，直到电动机出现振荡声。 逆时针稍稍旋转积分时间tn调解电位器，使震荡声恰好消除。 保留以上位置，并做好记录。本机床经以上调整后，尖叫声即消除，机床恢复正常工作。 14.加工工件尺寸出现无规律变化，其可能原因与排除见表4-29。表4-29：加工工件尺寸出现无规律变故障综述可能原因检查步骤排除措施干扰首先应排除干扰的措施做好屏蔽及接地的处理弹性联轴器未能锁紧 锁紧弹性联轴器机械传动系统的安装、连接与精度不良例如，机床的反向间隙过大，检查相应的机床传动精度值调整机床，或进行反向间隙补偿与螺距温差补偿伺服进给系统参数的设定与调整不当检查伺服参数正确设置参数例：配套某系统的数控车床，在工作过程中，发现加工工件的x向尺寸出现无规律的变化。分析与处理过程：数控机床的加工尺寸不稳定通常与机械传动系统的安装、连接与精度，以及伺服进给系统的设定与调整有关。在本机床上利用百分表仔细测量x轴的定位精度，发现丝杠每移动一个螺距，x向的实际尺寸总是要增加几十微米，而且此误差不断积累。根据以上现象分析，故障原因似乎与系统的“齿轮比”、参数计数器容量、编码器脉冲数等参数的设定有关，但经检查，以上参数的设定均正确无误，排除了参数设定不当引起故障的原因。为了进一步判定故障部位，维修时拆下x轴伺服，并在轴端通过划线做上标记，利用手动增量进给方式移动x轴，检查发现x轴每次增量移动一个螺距时，轴转动均大于360。同时，在以上检测过程中发现伺服每次转动到某一固定的角度上时，均出现“突跳”现象，且在五“突跳”区域，运动距离与轴转过的角度基本相符（无法精确测量，依靠观察确定）。根据以上实验可以判定故障是由于x轴的位置监测系统不良引起的，考虑到“突跳”仅在某一固定的角度产生，且在无“突跳”区域，运动距离与轴转过的角度基本相符。因此，可以进一步确认故障与测量系统的电缆连接、系统的接口电路无关，原因是编码器本身的不良。通过更换编码器试验，确认故障时由于编码器不良引起的，更换编码器后，机床恢复正常。 15.伺服电动机开机后即自动旋转。造成此故障的可能原因及排除见表4-30。表4-30：伺服电动机开机后即自动旋转故障综述可能原因检查步骤排除措施干扰首先应排除干扰的措施做好屏蔽及接地的处理位置反馈的极性错误用万用表测量反馈端子正确连接反馈线由于外力使坐标轴产生了位置偏移 加工之前，确保无外力使机床发生移动驱动器、测速发电动机、伺服电动机或系统位置测量回路不良检查相应的位置反馈信号确保信号正常电动机故障用交换法依次检查电动机和驱动器是否有故障更换好的电动机驱动器故障更换好的驱动器例：一台配套siemens 某系列的交流伺服驱动系统的卧式加工中心，在开机调试时，出现手动按下刀库回转按钮后，刀库即高速旋转，导致机床报警。分析与处理过程：根据故障现象，可以初步确定故障是由于刀库交流驱动器反馈信号不正确或反馈线脱落引起的速度环正反馈或开环。测量确认该伺服反馈线已连接，但极性不正确；交换测速反馈极性后，刀库动作恢复正常。4.5 进给伺服驱动系统常见故障及排除-3 4.5.2 各种进给伺服驱动维修实例 例1：（小范围移动正常、大范围移动出现剧烈振动的故障维修） 故障现象：配置某系统的数控车床后，开机后，只要z轴一移动，就出现剧烈震荡，cnc无报警，机床无法正常工作。 分析与处理过程：经仔细观察、检查、发现该机床的z轴在小范围（约2.5mm以内）移动时，工作正常，运动平稳无振动；但一旦超过以上范围，机床即发生激烈振动。根据这一现象分析，系统的位置控制部分以及伺服驱动器本身应无故障，初步判定故障在位置检测器件，即脉冲编码器上。考虑到机床为半闭环结构，维修时通过更换进行了确认，判定故障原因是由于脉冲编码器的不良引起的。为了深入了解引起故障的根本原因，维修时作了一下分析与试验： 在伺服驱动器主回路断电的情况下，手动转动轴，检查系统显示，发现无论正转、反转，系统显示器上都能够正确显示实际位置值，表明位置编码器的a、b、-a、-b信号输出正确。 由于本机床z轴丝杠螺距为5mm，只要z轴移动2mm左右即发生移动，因此，故障原因可能与转子的实际位置有关，即脉冲编码器的转子位置检测信号c1、c2、c4、c8信号存在不良。根据以上分析，考虑到z轴可以正常移动2.5mm左右，相当于实际转动180，因此，进一步判定故障的部位是转子位置检测信号中的c8存在不良。按照上例同样的方法，取下脉冲编码器后，根据编码器的连接要求（见下表4-31），在引脚n/t、j/k上加入dc5v后，旋转编码器轴，利用万用表测量c1、c2、c4、c8，发现c8的状态无变化，确认了编码器的转子位置检测信号c8存在故障。表4-31：引脚abcdefghj/klmn/tprs信号abc1-a-bz-z屏蔽+5vc4c80vc20h10h2进一步检查发现，编码器内部的c8输出驱动集成电路已经损坏；更换集成电路后，重新安装编码器，并按上例同样的方法调整能够转子角度后，机床恢复正常。 例2：配套某系统的数控车床，在工件运行中，被加工零件的z轴尺寸逐渐变小，而且每次的变化量与机床的切削力有关，当切削力增加时，变化量也会随之变大。 分析与处理过程：根据故障现象分析，产生故障的原因应在伺服与滚珠丝杠之间的机械连接上。由于本机床采用的是联轴器直接连接的结构形式，当伺服与滚珠丝杠之间的弹性联轴器未能缩紧时，丝杠与之间将产生相对滑移，造成z轴进给尺寸逐渐变小。解决联轴器不能正常缩紧的方法是压紧锥形套，增加摩擦力。如果联轴器与丝杠、之间配合不良，依靠联轴器本身的缩紧螺钉无法保证锁紧时，通常的解决方法是将每组锥形弹性套种的其中一个开一条0.5mm左右的缝，以增加锥形弹性套的收缩量，这样可以解决联轴器与丝杠、之间配合不良引起的松动。 例3：实际移动量与理论值不符的故障维修 故障现象：某数控车床，用户在加工过程中，发现x、z轴的实际移动尺寸与理论值不符。 分析与处理过程：由于本机床x、z轴工作正常，故障仅是移动的实际值与理论值不符，因此可以判定机床系统、驱动器等部件均无故障，引起问题的原因在于机械传动系统参数与控制系统的参数匹配不当。机械传动系统与控制系统匹配的参数在不同的系统中有所不同，通常有电子齿轮比、指令倍乘系数、检测被乘系数、编码器脉冲数、丝杠螺距等。以上参数必须统一设定，才能保证系统的指令值与实际移动之相符。在本机床中，通过检查系统设定参数发现，x、z轴伺服的编码器脉冲数与系统设定不一致。在机床上，x、z轴的的型号相同，但内装式编码器分别为每转2000脉冲与2500脉冲，而系统的设定值正好与此相反。据了解，故障原因是用户在进行机床大修时，曾经拆下x、z轴伺服进行清理，但安装时未注意到编码器的区别，从而引起了以上问题。对x、z进行交换后，机床恢复正常工作。 例4：测量系统故障的维修 故障现象：某卧式加工中心，当x轴运动到某一位置时，液压自动断开，且出现报警提示：y轴测量系统故障。断电再通电，机床可以恢复正常工作，但x轴运动到某一位置附近，均可能出现同一故障。 分析与处理过程：该机床为进口卧式加工中心，配套siemens 6ra系列直流伺服驱动。由于x轴移动时出现y轴报警，为了验证系统的正确性，拔下了x轴测量反馈电缆试验，系统出现x轴测量系统故障报警，因此，可以排除系统误报警的原因。检查x轴在出现报警的位置及附近，发现它对y轴测量系统（光栅）并无干涉与影响，且仅移动y轴亦无报警，y轴工作正常。再检查y轴电缆插头，光栅读数头和光栅尺状况，均未发现异常现象。考虑到该设备属大型加工中心，电缆较多，电柜与机床之间的电缆长度较长，且所有电缆均固定在电缆架上，随机床来回移动。根据上述分析，初步判断由于电缆的弯曲，导致局部断线的可能性较大。维修时有意将x轴运动到出现故障点位置，人为移动电缆线，仔细测量y轴上每一根反馈信号线的连接情况，最终发现其中一根信号线在电缆不断移动的过程中，偶尔出现开路现象；利用电缆内的备用线替代断线后，机床恢复正常。 例5：驱动器未准备好的故障维修 故障现象：一台配套siemens 6ra26*系列直流伺服驱动系统的卧式加工中心，在加工过程中突然停机，开机后面板上的“驱动故障”指示灯亮，机床无法正常起动。 分析与处理过程：根据面板上的“驱动故障”指示灯亮的现象，结合机床电器原理图与系统plc程序分析，确认机床的故障原因为y轴驱动器未准备好。检查电柜内驱动器，测量6ra26*驱动器主电路电源输入，只有v向有电压，进一步按机床电器原理图对照检查，发现