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

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

數控機床伺服系統故障分析與維修

1、數控機床伺服系統

數控機床伺服系統由驅動(dòng)單元、執行件、機械傳動(dòng)部件和檢測反饋環(huán)節等組成

[1]數控機床伺服系統的類(lèi)型，按數控系統的進(jìn)給伺服子系統有無(wú)位置測量裝置，可分為開(kāi)環(huán)數控系統和閉環(huán)數控系統；按使用直流伺服電動(dòng)機和交流伺服電動(dòng)機分類(lèi)，可分為直流伺服系統和交流伺服系統；按進(jìn)給驅動(dòng)和主軸驅動(dòng)分類(lèi)，可分為進(jìn)給伺服和主軸伺服系統；按反饋比較控制方式分類(lèi)有脈沖數字比較伺服系統、相位比較伺服系統、幅值比較伺服系統和全數字伺服系統。

[2]伺服系統將接收到的位移等信號，經(jīng)過(guò)轉換、放大處理后，由機械傳動(dòng)系統驅動(dòng)相應的機床主軸和刀架進(jìn)行工作，從而完成相應精度動(dòng)作。

2、數控機床伺服系統的故障類(lèi)型

伺服系統的故障一般分為進(jìn)給伺服系統故障和主軸伺服系統故障[3]。

2.1進(jìn)給伺服系統故障

（1）超程：運動(dòng)行程超過(guò)軟限位或開(kāi)關(guān)限位設定范圍時(shí)，會(huì )發(fā)生超程報警。

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

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

（4）過(guò)載：頻繁正反轉、潤滑不良、負載過(guò)大時(shí)，均會(huì )引起過(guò)載報警。

（5）機床振動(dòng)：機床高速運動(dòng)，導致振動(dòng)，振動(dòng)問(wèn)題源于速度問(wèn)題，可查詢(xún)速度環(huán)。

（6）爬行：外加負載過(guò)大、伺服系統增益低、傳動(dòng)鏈潤滑不良、聯(lián)軸器聯(lián)接松動(dòng)、聯(lián)軸器本身的缺陷，均可造成爬行現象。

2.2主軸伺服系統故障

（1）過(guò)載：頻繁正反轉、輸入電源缺相、切削用量過(guò)大等。

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

（3）運動(dòng)不匹配：編碼器脈沖反饋信號不準確等。

（4）轉速異常：主軸轉速超出規定范圍值。

（5）噪聲異常：主軸在運行中有振動(dòng)和異常聲響。

（6）準停抖動(dòng)：換刀和退刀時(shí)，主軸定位抖動(dòng)。

（7）主軸不轉：主軸電動(dòng)機在運行中不轉。

3、數控機床伺服系統常見(jiàn)故障的基本維修流程

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

具體實(shí)施流程如下：

（1）望：故障出現時(shí)，人們首先習慣性采用肉眼進(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荷時(shí)，可能會(huì )發(fā)生元件的燒毀，用嗅覺(jué)感知故障問(wèn)題所在，也是故障診斷的方式之一。

（3）問(wèn)：維修人員到達現場(chǎng)，當看到的或嗅到的不能判明故障所在時(shí)，維修技術(shù)人員有必要詢(xún)問(wèn)現場(chǎng)操作人員的基本機床問(wèn)題，包括聽(tīng)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(wèn)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(wèn)題明確后，準備維修方案，準備數據資料，準備相應維修工具，采取相應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(wèn)題。

4、伺服系統常見(jiàn)故障的常用維修方法

（1）部件替換法。部件替換法又稱(chēng)模塊交換法，由于伺服系統環(huán)節都是模塊化設計，模塊之間具有互換性，可采取部件替換法進(jìn)行故障的預判斷。

（2）線(xiàn)路短接法。系統電路中某一元件燒毀時(shí)可能造成短路，可采用萬(wàn)用表檢測元件的進(jìn)線(xiàn)端和出線(xiàn)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(mǎn)足使能條件才能工作，可通過(guò)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(shí)，為判定驅動(dòng)模塊或電機模塊故障，可脫開(kāi)速度環(huán)，檢查位置環(huán)。

（5）參數試驗法。如數控機床出現爬行故障時(shí)，可能是由于伺服系統增益過(guò)低，需要通過(guò)改變參數來(lái)驗證問(wèn)題。

（6）測量法。當系統中各元件經(jīng)過(guò)檢查后發(fā)現無(wú)物理結構問(wèn)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(wèn)題。

5、數控機床伺服系統的常見(jiàn)故障處理

5.1進(jìn)給伺服系統故障處理

（1）TMP指示燈紅：檢查驅動(dòng)器是否過(guò)熱，電動(dòng)機是否過(guò)載。

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

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

（4）電機轉動(dòng)，LED燈閃爍：檢查電機相位設定開(kāi)關(guān)是否正確，傳感器電壓值是否在范圍值內。

（5）驅動(dòng)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：檢查驅動(dòng)器輸入電壓是否過(guò)壓、欠壓，電動(dòng)機相間是否短路，電動(dòng)機是否過(guò)載發(fā)熱。

（7）傳動(dòng)系統定位精度不穩：檢查絲杠螺母是否安裝正確。

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

（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(diǎn)定位誤差過(guò)大：檢查接近開(kāi)關(guān)是否安裝正確，接近開(kāi)關(guān)與檢測體之間的間隙是否足夠，接近開(kāi)關(guān)是否出現故障。

（11）螺紋加工不能重復：檢查主軸與主軸編碼器間的機械連接是否正常。

（12）電機高速旋轉時(shí)出現偏差計數器溢出錯誤：檢查電機、電纜是否有破損，動(dòng)力電纜和編碼器電纜的配線(xiàn)是否正確，電機偏差計數器溢出是否錯誤，增益設置是否正確，電機負載是否在允許范圍內。

（13）返回參考點(diǎn)動(dòng)作不正確：檢查邏輯接近開(kāi)關(guān)是否要更換，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)是否復位。

（14）電機在一個(gè)方向上比另一個(gè)方向跑得快：檢查無(wú)刷電機相位是否搞錯，測試/偏差開(kāi)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(shí)不運轉：檢查控制模式是否處于位置控制模式，編碼器電纜線(xiàn)是否配置錯誤，帶制動(dòng)器的伺服電機其制動(dòng)器是否已經(jīng)打開(kāi)，Run指令是否正常，監視控制器面板確認脈沖指令是否輸入，監視控制器脈沖是否正常輸出，輸入脈沖與指令脈沖的設置是否一致，偏差計數器復位信號是否輸入。

5.2主軸伺服系統故障處理

（1）主軸不動(dòng)且無(wú)任何報警：檢查機械負載是否過(guò)大，主軸與電動(dòng)機的連接是否過(guò)松，刀具或工件是否裝夾好，動(dòng)力線(xiàn)是否連接正常，使能信號是否正常，驅動(dòng)器或電動(dòng)機是否損壞。

（2）主軸速度指令無(wú)效：檢查動(dòng)力連線(xiàn)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(xiàn)連接是否正常，主軸驅動(dòng)器參數是否設定不當。

（3）速度偏差過(guò)大：檢查反饋連線(xiàn)是否正常，反饋裝置是否損壞，動(dòng)力線(xiàn)連線(xiàn)是否正常，動(dòng)力電壓是否正常，機床切削負載是否過(guò)大，制動(dòng)電路是否正常，電機、驅動(dòng)器是否損壞。

（4）主軸振動(dòng)或噪聲過(guò)大：檢查電源系統是否斷相或電壓不正常，負載是否過(guò)大或潤滑不良，傳動(dòng)帶是否過(guò)緊，軸承、齒輪是否損壞，機床間隙是否正常，預緊螺釘是否松動(dòng)。

（5）主軸在加/減速時(shí)工作不正常：檢查相關(guān)參數設置是否正常，反饋裝置是否正常，電動(dòng)機與負載間的慣量是否匹配。

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

（7）主軸不能進(jìn)行變速：檢查CNC參數設置是否不當，加工程序編程是否錯誤，D-A轉換電路、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(dòng)或斷裂，主軸轉速是否不穩，加工程序是否有問(wèn)題。

（9）主軸定位點(diǎn)不穩定：檢查限位開(kāi)關(guān)是否損壞，反饋線(xiàn)連接是否不良，編碼器是否正常。

（10）主軸出力不足：檢查傳動(dòng)帶間隙，主軸電動(dòng)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，切削是否過(guò)載，驅動(dòng)器是否過(guò)熱，主軸電動(dòng)機模塊是否出錯、主機機械部分是否損壞。

6、結語(yǔ)

數控機床是國家制造業(yè)發(fā)展保障，解決好機床維修問(wèn)題可極大助推國家經(jīng)濟發(fā)展，本文簡(jiǎn)單介紹了數控機床伺服系統故障類(lèi)型、故障維修方法，著(zhù)重講述了數控機床伺服系統的常見(jiàn)故障維修措施，為數控機床故障維修提供一些借鑒。