伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機床的核心，保障機床正常運轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生故障，影響范圍及后果極大。文章介紹了數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的組成和分類以及伺服系統(tǒng)故障類型，闡述了數(shù)控機床伺服系統(tǒng)常見故障的基本維修流程和常用維修方法，最后歸納總結(jié)了數(shù)控機床伺服系統(tǒng)常見故障處理措施。

數(shù)控機床的工作核心是伺服系統(tǒng)，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)是機床機械傳動部件與數(shù)控系統(tǒng)的樞紐，伺服系統(tǒng)在機床動態(tài)運行中處于頻繁的啟動、制動等動作過程，故障率是最高的，因此伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，直接影響零件加工的質(zhì)量和效率。如何解決數(shù)控機床維修技術(shù)難題是數(shù)控機床維修領(lǐng)域面臨的重大問題。

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)故障分析與維修

1、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)由驅(qū)動單元、執(zhí)行件、機械傳動部件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成

[1]數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的類型，按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置，可分為開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；按使用直流伺服電動機和交流伺服電動機分類，可分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)；按進(jìn)給驅(qū)動和主軸驅(qū)動分類，可分為進(jìn)給伺服和主軸伺服系統(tǒng)；按反饋比較控制方式分類有脈沖數(shù)字比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)和全數(shù)字伺服系統(tǒng)。

[2]伺服系統(tǒng)將接收到的位移等信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大處理后，由機械傳動系統(tǒng)驅(qū)動相應(yīng)的機床主軸和刀架進(jìn)行工作，從而完成相應(yīng)精度動作。

2、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的故障類型

伺服系統(tǒng)的故障一般分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障和主軸伺服系統(tǒng)故障[3]。

2.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障

（1）超程：運動行程超過軟限位或開關(guān)限位設(shè)定范圍時，會發(fā)生超程報警。

（2）電機不轉(zhuǎn)：使能控制信號丟失、無速度控制信號外，均可導(dǎo)致伺服電機不轉(zhuǎn)。

（3）竄動：信號不穩(wěn)、接線端子接觸不良、速度控制信號不穩(wěn)或受干擾，均可引起竄動現(xiàn)象。

（4）過載：頻繁正反轉(zhuǎn)、潤滑不良、負(fù)載過大時，均會引起過載報警。

（5）機床振動：機床高速運動，導(dǎo)致振動，振動問題源于速度問題，可查詢速度環(huán)。

（6）爬行：外加負(fù)載過大、伺服系統(tǒng)增益低、傳動鏈潤滑不良、聯(lián)軸器聯(lián)接松動、聯(lián)軸器本身的缺陷，均可造成爬行現(xiàn)象。

2.2主軸伺服系統(tǒng)故障

（1）過載：頻繁正反轉(zhuǎn)、輸入電源缺相、切削用量過大等。

（2）干擾：屏蔽和接地不良、外界電磁干擾、反饋信號或主軸轉(zhuǎn)速指令信號受干擾。

（3）運動不匹配：編碼器脈沖反饋信號不準(zhǔn)確等。

（4）轉(zhuǎn)速異常：主軸轉(zhuǎn)速超出規(guī)定范圍值。

（5）噪聲異常：主軸在運行中有振動和異常聲響。

（6）準(zhǔn)停抖動：換刀和退刀時，主軸定位抖動。

（7）主軸不轉(zhuǎn)：主軸電動機在運行中不轉(zhuǎn)。

3、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)常見故障的基本維修流程

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)在進(jìn)行故障維修時，與機床維修的基本思路是一樣的，基本上采取“望、聞、問、切、施"維修流程步驟，“望、聞、問"是為了了解故障現(xiàn)象，“切"是為了分析故障原因，查找故障部件，“施"是為了解決實際故障問題。

具體實施流程如下：

（1）望：故障出現(xiàn)時，人們首先習(xí)慣性采用肉眼進(jìn)行初步查看，判定看到的機床運行情況和報警信息。

（2）聞：電氣元件在承載超負(fù)荷時，可能會發(fā)生元件的燒毀，用嗅覺感知故障問題所在，也是故障診斷的方式之一。

（3）問：維修人員到達(dá)現(xiàn)場，當(dāng)看到的或嗅到的不能判明故障所在時，維修技術(shù)人員有必要詢問現(xiàn)場操作人員的基本機床問題，包括聽到的機床異常響聲或異常運行狀況等。

（4）切：在進(jìn)行前些步驟的初步診斷后，為了進(jìn)一步了解故障問題，維修技術(shù)人員可操作相關(guān)檢測儀器儀表，深度把脈故障原因，最終明確故障所在。

（5）施：故障問題明確后，準(zhǔn)備維修方案，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)資料，準(zhǔn)備相應(yīng)維修工具，采取相應(yīng)匹配的維修方法對故障進(jìn)行處理，最后進(jìn)行功能測試，解決故障問題。

4、伺服系統(tǒng)常見故障的常用維修方法

（1）部件替換法。部件替換法又稱模塊交換法，由于伺服系統(tǒng)環(huán)節(jié)都是模塊化設(shè)計，模塊之間具有互換性，可采取部件替換法進(jìn)行故障的預(yù)判斷。

（2）線路短接法。系統(tǒng)電路中某一元件燒毀時可能造成短路，可采用萬用表檢測元件的進(jìn)線端和出線端，查找是否短接，從而找出故障原因。

（3）使能條件法。伺服電機需要滿足使能條件才能工作，可通過改變使能條件進(jìn)行檢查，判斷和排除故障原因。

（4）參考電壓法。如某軸發(fā)生故障時，為判定驅(qū)動模塊或電機模塊故障，可脫開速度環(huán)，檢查位置環(huán)。

（5）參數(shù)試驗法。如數(shù)控機床出現(xiàn)爬行故障時，可能是由于伺服系統(tǒng)增益過低，需要通過改變參數(shù)來驗證問題。

（6）測量法。當(dāng)系統(tǒng)中各元件經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)無物理結(jié)構(gòu)問題，可選擇檢查其電壓和電流值，判定是否因電壓與電流不足，造成的故障問題。

5、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的常見故障處理

5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障處理

（1）TMP指示燈紅：檢查驅(qū)動器是否過熱，電動機是否過載。

（2）DIS指示燈黃：檢查驅(qū)動器使能信號（+ENA/-ENA）是否連接正確。

（3）LED指示燈綠，電機不動：檢查+INHIBIT和-INHIBIT端口是否接錯，命令信號地和驅(qū)動器信號地是否相連。

（4）電機轉(zhuǎn)動，LED燈閃爍：檢查電機相位設(shè)定開關(guān)是否正確，傳感器電壓值是否在范圍值內(nèi)。

（5）驅(qū)動器LED燈不亮：檢查供電電壓是否小于最小電壓值。

（6）LED燈保持紅色：檢查驅(qū)動器輸入電壓是否過壓、欠壓，電動機相間是否短路，電動機是否過載發(fā)熱。

（7）傳動系統(tǒng)定位精度不穩(wěn)：檢查絲杠螺母是否安裝正確。

（8）傳動系統(tǒng)定位誤差較大：檢查絲杠螺距是否誤差過大，電機與絲杠之間的連接是否松動。

（9）電機失速：檢查速度反饋極性是否接反，編碼器電源是否失電。

（10）參考點定位誤差過大：檢查接近開關(guān)是否安裝正確，接近開關(guān)與檢測體之間的間隙是否足夠，接近開關(guān)是否出現(xiàn)故障。

（11）螺紋加工不能重復(fù)：檢查主軸與主軸編碼器間的機械連接是否正常。

（12）電機高速旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)偏差計數(shù)器溢出錯誤：檢查電機、電纜是否有破損，動力電纜和編碼器電纜的配線是否正確，電機偏差計數(shù)器溢出是否錯誤，增益設(shè)置是否正確，電機負(fù)載是否在允許范圍內(nèi)。

（13）返回參考點動作不正確：檢查邏輯接近開關(guān)是否要更換，觸點開關(guān)是否復(fù)位。

（14）電機在一個方向上比另一個方向跑得快：檢查無刷電機相位是否搞錯，測試/偏差開關(guān)是否打在測試位置，偏差電位器位置是否正確。

（15）伺服電機在有脈沖輸出時不運轉(zhuǎn)：檢查控制模式是否處于位置控制模式，編碼器電纜線是否配置錯誤，帶制動器的伺服電機其制動器是否已經(jīng)打開，Run指令是否正常，監(jiān)視控制器面板確認(rèn)脈沖指令是否輸入，監(jiān)視控制器脈沖是否正常輸出，輸入脈沖與指令脈沖的設(shè)置是否一致，偏差計數(shù)器復(fù)位信號是否輸入。

5.2主軸伺服系統(tǒng)故障處理

（1）主軸不動且無任何報警：檢查機械負(fù)載是否過大，主軸與電動機的連接是否過松，刀具或工件是否裝夾好，動力線是否連接正常，使能信號是否正常，驅(qū)動器或電動機是否損壞。

（2）主軸速度指令無效：檢查動力連線是否正常，CNC電路板是否損壞；檢查反饋信號是否正常，反饋線連接是否正常，主軸驅(qū)動器參數(shù)是否設(shè)定不當(dāng)。

（3）速度偏差過大：檢查反饋連線是否正常，反饋裝置是否損壞，動力線連線是否正常，動力電壓是否正常，機床切削負(fù)載是否過大，制動電路是否正常，電機、驅(qū)動器是否損壞。

（4）主軸振動或噪聲過大：檢查電源系統(tǒng)是否斷相或電壓不正常，負(fù)載是否過大或潤滑不良，傳動帶是否過緊，軸承、齒輪是否損壞，機床間隙是否正常，預(yù)緊螺釘是否松動。

（5）主軸在加/減速時工作不正常：檢查相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正常，反饋裝置是否正常，電動機與負(fù)載間的慣量是否匹配。

（6）主軸轉(zhuǎn)速出現(xiàn)隨機波動：檢查屏蔽和接地是否正常，主軸轉(zhuǎn)速指令信號、反饋信號是否受到干擾。

（7）主軸不能進(jìn)行變速：檢查CNC參數(shù)設(shè)置是否不當(dāng)，加工程序編程是否錯誤，D-A轉(zhuǎn)換電路、速度模擬輸入電路是否出故障。

（8）螺紋亂牙：檢查編碼器是否正常，聯(lián)軸器是否松動或斷裂，主軸轉(zhuǎn)速是否不穩(wěn)，加工程序是否有問題。

（9）主軸定位點不穩(wěn)定：檢查限位開關(guān)是否損壞，反饋線連接是否不良，編碼器是否正常。

（10）主軸出力不足：檢查傳動帶間隙，主軸電動機是否有故障。

（11）主軸不能正常工作：檢查松緊刀檢測是否到位，主軸齒輪檔位是否到達(dá)，切削是否過載，驅(qū)動器是否過熱，主軸電動機模塊是否出錯、主機機械部分是否損壞。

6、結(jié)語

數(shù)控機床是國家制造業(yè)發(fā)展保障，解決好機床維修問題可極大助推國家經(jīng)濟發(fā)展，本文簡單介紹了數(shù)控機床伺服系統(tǒng)故障類型、故障維修方法，著重講述了數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的常見故障維修措施，為數(shù)控機床故障維修提供一些借鑒。