数控进给故障与排除(6)

检查与振动周期同步的部分，并找到不良部分 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。

① 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。

② 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。

③ 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。

④ 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。 ⑤ 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 1852 1000 3414 1825 2000 2770

将上述参数重新修改后，振动现象消失，机床恢复正常工作。

（2) 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， 21

负载过重 重新考虑此机床减轻负载，让机床工作在额定负载以内 所能承受的负载 机械传动系统不依次察看机械传保持良好的机械润滑，并排除传动故障 良 动链 位置环增益过高 查看相关参数 伺服不良 重新调整伺服参数 通过交换法，一般更换伺服驱动器 可快速排除

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： ① 负载过重。

② 机械传动系统不良。 ③ 位置环增益过高。 ④ 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。

（3) 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 22

1 2 3 检查连线，检查位置、速度环是否位置检测、速度检测信号不为 改正连线 良 正反馈 位置编码器故障 可以用交换法 重新进行正确的连接 更换印制电路板 主板、速度控制单元故障 用排除法确定次模块有故障 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、制动电流是否已经延长加/减速时间设饱和 定 2 与机床的连接部分刚性差或连接检查故障是否可以通过减减小位置环增益或提不牢固 小位置环增益改善 高机床的刚性 单脉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若正确，见第2项，冲精是否正确 否则第3项 度差 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调整机床机械传动系与定位精度 统 3 伺服系统的增益不足 调整速度控制单元扮傻姑提高位置环、速度环娘的相应旋钮，提高速度环增益 增益 检查定位是位置跟随误差若正确，见第2项，是否正确 否则第3项 检查机械部件的安装精度调整机床机械传动系与定位精度 统 更换位置控制单元板（主更换不良板 板） 定位1 需根据不同情况进行故障分析 精度不良 2 机械传动系统存在爬行或松动 3 位置控制单元不良 4 位置检测器件（编码器、光栅）检测位置检测器件（编码更换不良位置检测期不良 器、光栅） 间（编码器、光栅） 5 速度控制单元控制板不良 圆弧1 需根据不同情况进行故障分析 插补加工的圆2 机床反向间隙大、定位精度差 度差 3 位置环增益设定不当 维修、更换不良板 测量不圆度，检查周向上是若轴向变形，则见第否变形，45°方向上是否成2项，若45°方向上成椭圆 椭圆，则见第3项 测量各轴的定位精度与反调整机床，进行定位向间隙 精度、反向间隙的补偿 调整控制单元，使同样的进调整位置环增益以消给速度下各插补轴的位置除各轴间的增益差 跟随误差的差值在±1%以内 在项目3调整后，在45°上调整检测增益 4 各插补轴的检测增益设定不良 23

成椭圆 5 感应同步器或旋转变压器的接口检查接口板的调整 板调整不良 6 丝杠间隙或传动系统间隙 测量、重新调整间隙 重新调整接口板 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 减轻负载，让机床工作在额定负载以内 正确连接电动机与反馈装置的连接线 观察散热风扇是否工作正常，作好散热措施 确保输入电压正常 伺服过载或有故障 查看伺服驱动器相应的报警指示灯 动力线或反馈线连检查连线 接错误 伺服变压器过热 查看相应的工作条件和状态 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 伺服驱动器与检查信号电缆的连接，分别测量电缆信号确保信号电缆传输正常 CNC间的信号电线各引脚的通断 缆连接不良 干扰 参数设置不当 检查屏蔽线 处理好地线以及屏蔽层 检查设置位置跟随误差的参数，如：伺服依参数说明书正确设置参数 系统增益设置不当，位置偏差值设定错误或过小 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 系统主板的位置控的电路板是否有故障 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 机械传动系统有故如: 进给传动链累计误差过大或机械结构排除机械故障，确保工作正常 障 连接不好而造成的传动间隙过大;

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。

24

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 零件太大，不适合在此机床上重新考虑加工次零件的条件 加工 系统出错，提示某轴硬件超程 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 刀具起点位置有误 重新编制程序 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 测速反馈连接错误 检查步骤 用万用表测量各端子极性 排除措施 按相应端子连接好反馈线 检测信号不正确或无检查联轴器、与工作台的连接正确连接工作台与联轴器之间的连接 速度与位置检测信号 是否良好 速度控制单元参数设检查相应参数是否不当，如加重新设置参数 定不当或设置过低 减速捷速时间常数设置过小 位置控制板发生故障 检查来自F/V转速的速度反更换位置控制板或驱动器 馈信号为输入到速度控制单元工作是否正常

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 机床负荷异常 参数设定错误 检查步骤 用检查电动机电流来判断 排除措施 需要变更切削条件，减轻机床负荷。 检查设置电动机过载的参数是否依参数说明书，正确设置参数 正确 起动扭矩超过最大目测启动或带有负载情况下的工采用减电流启动的方式，或直接采用启扭矩 作状况 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、编制数控加工程序时，尽量不要有这种反向 现象 进给传动链润滑状听工作时的声音，观察工作状态 做好机床的润滑，确保润滑的电动机工态不良 作正常并且润滑油足够 电动机或编码器等检查其连接的通断情况或是否有确保电动机和位置反馈装置配线正常 反馈装置配线异常 信号线接反的状况 编码器有故障

测量编码器等的反馈信号是否正更换编码器等反馈装置 25

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