数控机床伺服驱动系统故障维修教程.ppt

第五章 数控机床典型结构与维修 ;目 录;一、伺服系统概述; 伺服控制系统的性能直接影响数控机床的精度、稳定性、可靠性和生产效率，因此伺服系统的性能决定了数控机床的性能。在实际应用中，数控机床伺服系统出现故障的概率较高，因此充分认识伺服系统的重要性，掌握伺服系统的故障诊断与维修方法是很有必要的。;1.2伺服系统组成 数控机床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件（如电机）、机械传动部件、执行元件和检测反馈装置等组成。 驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统； 机械传动部件和执行元件组成机械传动系统； 检测元件和反馈电路组成检测系统。;1.3伺服系统的分类 数控机床伺服系统分类方法有多种。 按控制方式的不同，可分为开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统和混合控制系统4种。 按其作用和控制功能的不同，伺服驱动系统可分为主轴伺服驱动系统和进给伺服驱动系统。 按电气控制原理和伺服电机类型的不同，还可分为直流伺服系统和交流伺服系统。 根据控制信号的不同形式，伺服系统可分为模拟控制和数字控制两种； 按反馈比较控制方式不同，可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统。;二、主轴驱动系统;二、主轴驱动系统;（3） 具有4象限驱动能力 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。 （4） 具有位置控制能力 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。 （5） 具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低 （6） 良好的抗振性和热稳定性。; 1、 FANUC（法那科）公司主轴驱动系统 从80年代开始，该公司已使用了交流主轴驱动系统，直流驱动系统已被交流驱动系统所取代。目前三个系列交流主轴电动机为：S系列电动机，额定输出功率范围1.5～37KW；H系列电动机，额定输出功率范围1.5～22KW；P系列电动机，额定输出功率范围3.7～37KW。 该公司交流主轴驱动系统的特点为：①采用为处理器控制技术，进行矢量计算，从而实现最佳控制。②主回路采用晶体管PWM逆变器，使电动机电流非常接近正弦波性。③具有主轴定向控制、数字和模拟输入接口等功能。 ;2、 SIEMENS（西门子）公司主轴驱动系统 SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四个系列，与这四个系列电动机配套的6RA24、6RA27系列驱动装置采用晶闸管控制。 80年代初期，该公司又推出了1PH5和1PH6两个系列的交流主轴电动机，功率范围为3～100KW。驱动装置为6SC650系列交流主轴驱动装置或6SC611A（SIMODRIVE 611A）主轴驱动模块，主回路采用晶体管SPWM变频器控制的方式，具有能量再生制动功能。另外，采用为处理器80186可进行闭环转速、转矩控制及磁场计算，从而完成矢量控制。同过选件实现C轴进给控制，在不需要CNC的帮助下，实现主轴的定位控制。 ; 驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。 主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统，即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器控制的方式。 ; （1）直流主轴驱动装置 直流主轴电动机的结构与永磁式伺服电动机不同，要求能输出大的功率，所以一般是他磁式。为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或采用热管冷却技术。 （2）交流主轴驱动装置 ① 交流异步伺服系统 ② 交流同步伺服系统 ; 当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式： CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息； 在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障； 主轴工作不正常，但无任何报警信息。 主轴伺服系统常见故障有： (1) 过载 (2) 转速偏离指令值 (3)主轴定位抖动 (4)主轴振动或噪声太大 (5)主轴转速与进给不匹配 (6)外界干扰;（1）外界干扰 故障现象：主轴在运转过程中出现随机和无规律性的振动或转动。 原因分析：主轴速度指令信号或反馈信号受到电磁波、供电线路或信号传 输干扰而出现误动作。 检查方法：令主轴转速指令为零，观察主轴是否有往复摆动，或通过调整零速平衡和漂移补偿看故障能否消除。 ;;;;;;（7）主轴电动机不转 原因分析：?CNC系统至主轴驱动装置除了转速