在數(shù)控機(jī)床設(shè)備的日常故障中，其伺服單元的檢測(cè)器件是故障易發(fā)點(diǎn)。本文結(jié)合維修實(shí)踐指出了檢測(cè)器件的常見(jiàn)故障與維修方法及日常維護(hù)注意事項(xiàng)。 對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，伺服單元是最易出故障的地方。由于各軸的運(yùn)動(dòng)是靠伺服單元控制伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)的。檢測(cè)器件是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測(cè)各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測(cè)到的信號(hào)反饋回去，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。正常測(cè)量方式可分為間接測(cè)量和直接測(cè)量。間接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測(cè)器件測(cè)量，間接測(cè)量常用的檢測(cè)器件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。直接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移采用直線型檢測(cè)器件測(cè)量，其常用的檢測(cè)器件一般包括：直線感應(yīng)同步器、磁尺激光干涉儀、計(jì)量光柵。在實(shí)際使用中由于磨損、污染經(jīng)常出現(xiàn)檢測(cè)元件故障，造成伺服系統(tǒng)無(wú)法驅(qū)動(dòng)機(jī)床正常運(yùn)行。 1 檢測(cè)器件的常見(jiàn)故障及維修 當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時(shí)，首先要考慮到是否是由檢測(cè)器件的故障引起的，并正確分析查找故障部位。 1.1 機(jī)械振蕩（加／減速時(shí)） 引發(fā)此類(lèi)故障的常見(jiàn)原因有： （1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查速度檢測(cè)單元上的反饋線端子上的電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。 （2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。 （3）測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測(cè)速機(jī)。維修實(shí)踐中，測(cè)速機(jī)電刷磨損、卡阻故障較多。應(yīng)拆開(kāi)測(cè)速機(jī)，小心將電刷拆下，在細(xì)砂紙上打磨幾下，同時(shí)清掃換向器的污垢，再重新裝好。 1.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)異?？焖伲w車(chē)） 檢修此類(lèi)故障，應(yīng)在檢查位置控制單元和速度控制單元工作情況的同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)檢查： （1）脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。 （2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，如損壞更換聯(lián)軸節(jié)。 （3）檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。 1.3 主軸不能定向移動(dòng)或定向移動(dòng)不到位 檢修此類(lèi)故障，應(yīng)在檢查定向控制電路的設(shè)置調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測(cè)器（編碼器）是否不良，此時(shí)一般要測(cè)編碼器的輸出波形，通過(guò)判斷輸出波形是否正常來(lái)判斷編碼器的好壞。（維修人員應(yīng)注意在設(shè)備正常時(shí)測(cè)錄編碼器的正常輸出波形，以便故障時(shí)查對(duì)。） 1.4 坐標(biāo)軸進(jìn)給時(shí)振動(dòng) 檢修時(shí)應(yīng)在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測(cè)速機(jī)是否可靠。 1.5 出現(xiàn)NC錯(cuò)誤報(bào)警 NC報(bào)警中因程序錯(cuò)誤，操作錯(cuò)誤引起的報(bào)警。如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的NC報(bào)警090.091。出現(xiàn)NC報(bào)警，有可能是主電路故障和進(jìn)給速度太低引起。同時(shí)，還有可能是： （1）脈沖編碼器不良。 （2）脈沖編碼器電源電壓太低，（此時(shí)調(diào)整電源電壓的15V，使主電路板的＋5V端子上的電壓值在4.95—5.10V內(nèi)）。（3）沒(méi)有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)而不能正常執(zhí)行參考點(diǎn)返回。 1.6 出現(xiàn)伺服系統(tǒng)報(bào)警 伺服系統(tǒng)故障時(shí)常出現(xiàn)如下的報(bào)警號(hào)：如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的伺服報(bào)警：416、426、436、446、456。SIEMENS 880系統(tǒng)的伺服報(bào)警：1364 SIEMENS 8系統(tǒng)的伺服報(bào)警：114、104等。此時(shí)要注意檢查： （1）軸脈沖編碼器反饋信號(hào)斷線，短路和信號(hào)丟失，用示波器測(cè)A相、B相一轉(zhuǎn)信號(hào)，看其是否正常。 （2）編碼器內(nèi)部故障，造成信號(hào)無(wú)法正確接收，檢查其受到污染、太臟、變形等。 2 檢測(cè)器件常見(jiàn)故障維修實(shí)例分析 我院現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備30余臺(tái)，從使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障來(lái)看，檢測(cè)器件出現(xiàn)的故障占了很大比例：下面就幾具典型故障作一個(gè)分析。 故障一：脈沖編碼器感應(yīng)光電盤(pán)損傷導(dǎo)致加工件加工尺寸誤差較大 。 故障現(xiàn)象：CNC 862數(shù)控20車(chē)床X向切削零件時(shí)尺寸出現(xiàn)較大誤差，達(dá)到0.32mm／250mm，CRT無(wú)報(bào)警顯示。 故障分析：本機(jī)床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用光電脈沖編碼器作為位置檢測(cè)，據(jù)分析造成加工尺寸誤差的原因一般為：（1）X向滾珠絲杠與絲母副存在比較大的間隙或電機(jī)與絲杠相連接的軸承受損，導(dǎo)致實(shí)行行程與檢測(cè)到的尺寸出現(xiàn)誤差；（2）測(cè)量電路不良。 故障解決:根據(jù)上述分析，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)絲杠與絲母間隙正常，軸承也無(wú)不良現(xiàn)象，測(cè)量電路的電纜連線和接頭良好，最后我們用示波器檢查編碼器的檢測(cè)信號(hào)，波形不正常。拆下編碼器，發(fā)現(xiàn)光電盤(pán)不透光部分不知什么原因出現(xiàn)三個(gè)透明點(diǎn)致使檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)誤差，更換編碼器，問(wèn)題解決。因?yàn)镃NC 862系統(tǒng)的自診斷功能不是特別強(qiáng)，因此出現(xiàn)這樣的故障時(shí)，機(jī)床不停機(jī)，也無(wú)NC報(bào)警顯示： 故障二:脈沖編碼器A相信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致軸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。 故障現(xiàn)象:FAUNUC 6ME系統(tǒng)雙面加工中心X向在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，并且在CRT上出現(xiàn)NC416報(bào)警。 故障分析:根據(jù)故障現(xiàn)象，我們分析引起故障的原因可能有以下幾種。（1）速度控制單元出現(xiàn)故障；（2）位置檢測(cè)電路不良；（3）脈沖編碼器反饋電纜的連線和連接不良;（4）脈沖編碼器不良；（5）伺服電機(jī)及測(cè)速機(jī)故障；（6）機(jī)床數(shù)據(jù)是否正確。 故障解決:針對(duì)上述分析出的原因，對(duì)速度控制單元、主電路板、脈沖編碼器反饋電纜的連接和連線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一切正常，機(jī)床數(shù)據(jù)正常，然后將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部分脫開(kāi)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察713號(hào)診斷狀態(tài)，713診斷內(nèi)容為：713.3為X軸脈沖編碼器反饋信號(hào)，如果斷線，此位為1。713.2為X軸編碼器反饋一轉(zhuǎn)信號(hào)。713.1為X軸脈沖編碼器B相反饋信號(hào)。713.0為X軸脈沖編碼器A相反饋信號(hào)。713.2、713.1、713.0正常時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)為“0”、“1”不斷變化，在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)713.0信號(hào)只為“0”不變“1”，我們又用示波器檢測(cè)脈沖編碼器的A相、B相和一轉(zhuǎn)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)A相信號(hào)不正常，因此通過(guò)上述檢查可判定調(diào)軸脈沖編碼器不良，經(jīng)更換新編碼器，故障解決。 故障三:脈沖編碼器受油污染，導(dǎo)致軸定位故障。 故障現(xiàn)象:一臺(tái)SIEMENS 880臥式加工中心工作臺(tái)在旋轉(zhuǎn)定位過(guò)程中出現(xiàn)故障，運(yùn)行中斷，CRT出現(xiàn)報(bào)警號(hào):1364報(bào)警內(nèi)容為1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即測(cè)量系統(tǒng)受污染。 故障解決:根據(jù)故障報(bào)警內(nèi)容，我們先拆下檢測(cè)線路板和反饋電纜接頭，用酒精清洗其灰塵和油污，起動(dòng)工作臺(tái)，故障沒(méi)消除，隨后又拆下檢測(cè)工作臺(tái)位置的脈沖編碼器，發(fā)現(xiàn)里面充滿(mǎn)了大量機(jī)械油，原來(lái)有一通入編碼器的壓縮空氣氣路，壓縮空氣能把進(jìn)入編碼器的灰塵吹出，起到清潔編碼器的作用，這些機(jī)械油是由氣路通氣時(shí)，因壓縮空氣不潔凈，由壓縮空氣帶進(jìn)來(lái)的，我們用汽油把這些油污洗干凈，并提高壓縮空氣質(zhì)量，重新安裝好編碼器后，起動(dòng)工作臺(tái)，故障消除。 故障四:閉環(huán)電路檢測(cè)信號(hào)線折斷，導(dǎo)致控制軸運(yùn)行故障。 故障現(xiàn)象:SIEMENS 8系統(tǒng)臥式加工中心有一次正在工作過(guò)程中，機(jī)床突然停止運(yùn)行，CRT出現(xiàn)NC報(bào)警104，關(guān)斷電源重新起動(dòng)，報(bào)警消除，機(jī)床恢復(fù)正常，然而工作不久，又出現(xiàn)上述故障，如此反復(fù)。 故障分析：查詢(xún)NC 1O4報(bào)警，內(nèi)容為：X軸測(cè)量閉環(huán)電纜折斷短路，信號(hào)丟失，不正確的門(mén)檻信號(hào)不正確的頻率信號(hào)，本機(jī)床的X、Y、Z三軸采用光柵尺對(duì)機(jī)床位移進(jìn)行位置檢測(cè)，進(jìn)行反饋控制形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 故障解決：根據(jù)故障現(xiàn)象和報(bào)警，我們先檢查讀數(shù)頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數(shù)頭和光柵尺沒(méi)有受到油污和灰塵污染，并且讀數(shù)頭和光柵尺正常，隨后又檢查差動(dòng)放大器和測(cè)量線路板，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)這些工作后，我們把重點(diǎn)放在反饋電纜上，測(cè)量反饋端子，發(fā)現(xiàn)13號(hào)線電壓不穩(wěn)，停電后測(cè)量13號(hào)線，發(fā)現(xiàn)有較大電阻，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)此線在X向隨導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩(wěn)，偏離其實(shí)際值，導(dǎo)致電機(jī)失步，經(jīng)對(duì)斷線重新接線，起動(dòng)機(jī)床，故障消除。 3 檢測(cè)器件日常維護(hù)保養(yǎng) 檢測(cè)器件是一種極其精密和容易受損的器件，日常一定要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)，進(jìn)行維護(hù)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題。 （1）額定電源電壓一定要為額定值，工作環(huán)境溫度不能超標(biāo)，以便于系統(tǒng)各集成電路、電子元件的正常工作。 （2）避免受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以防損傷代碼板，同時(shí)避免受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號(hào)的輸出。 （3）避免外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號(hào)。 （4）要保證反饋連接線的阻容正常，以保證正常信號(hào)的傳輸。 （5）各元件安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對(duì)正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。 4 結(jié)束語(yǔ) 在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測(cè)器件故障占相當(dāng)大的比例，維修經(jīng)驗(yàn)要不斷積累。在出現(xiàn)故障時(shí)只要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行正確的深入分析，就能及時(shí)解決故障。如日常能進(jìn)行及時(shí)正確維護(hù)保養(yǎng)，就一定能降低設(shè)備故障率，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。 第二屆伺服與運(yùn)動(dòng)控制論壇論文集 第三屆伺服與運(yùn)動(dòng)控制論壇論文集