進(jìn)給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷方法
例361．尺寸存在不規(guī)則的偏差的故障維修
故障現(xiàn)象由龍門數(shù)控銑削中心加工的零件，在檢驗中發(fā)現(xiàn)工件Y軸方向的實際尺寸與件程序編制的理論數(shù)據(jù)存在不規(guī)則的偏差。
分析及處理過程：
(1)故障分析 從數(shù)控機(jī)床控制角度來判斷，Y軸尺寸偏差是由Y軸位置環(huán)偏差造成的。該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)為SINUMERIK 810M，伺服系統(tǒng)為SIMODRIVE 61lA驅(qū)動裝置，Y軸進(jìn)給電動機(jī)為1FT5交流伺服電動機(jī)帶內(nèi)裝式的ROD320。
1)檢查Y軸有關(guān)位置參數(shù)，發(fā)現(xiàn)反向間隙、夾緊允差等均在要求范圍內(nèi)，故可排除由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起故障的因素。
2)檢查Y軸進(jìn)給傳動鏈。圖8-8c所示為該機(jī)床Y軸進(jìn)給傳動圖，從圖8-8c所示可以看出，傳動鏈中任何連接部分存在間隙或松動，均可引起位置偏差，從而造成加工零件尺寸超差。
(2)故障診斷
1)如圖8－13a所示，將一個千分表座吸在橫梁上，表頭找正主軸Y運動的負(fù)方向，并使表頭壓縮到50μm左右，然后把表頭復(fù)位到零。
2)將機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)置于增量方式(1NC)的“×10”檔，軸選擇開關(guān)置于Y軸檔，按負(fù)方向進(jìn)給鍵，觀察千分表讀數(shù)的變化。理論上應(yīng)該每按一下，千分表讀數(shù)增加10μm。經(jīng)測量，Y軸正、負(fù)方向的增量運動都存在不規(guī)則的偏差。
3)找一粒滾珠置于滾珠絲杠的端部中心，用千分表的表頭頂住滾珠，如圖8-13b所示。將機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)置于手動方式(JOG)，按正、負(fù)方向的進(jìn)給鍵，主軸箱沿Y軸正、負(fù)方向連續(xù)運動，觀察千分表讀數(shù)無明顯變化，故排除滾珠絲杠軸向竄動的司能。
4)檢查與Y軸伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接的同步齒形帶輪，發(fā)現(xiàn)與伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接的帶輪錐套有松動，使得進(jìn)給傳動與伺服電動機(jī)驅(qū)動不同步。由于在運行中松動是不規(guī)則的，從而造成位置偏差的不規(guī)則，最終使零件加工尺寸出現(xiàn)不規(guī)則的偏差。 例362~例363．位移過程中產(chǎn)生機(jī)械抖動的故障維修
例362．故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺Y軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。
分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警，同時觀察CRT顯示出來的Y軸位移脈沖數(shù)字量的速率均勻(通過觀察X軸與Z軸位移脈沖數(shù)字量的變化速率比較后得出)，故可排除系統(tǒng)軟件參數(shù)與硬件控制電路的故障影響。由于故障發(fā)生在Y軸方向，故可以采用交換法判斷故障部位。通過交換伺服控制單元，故障沒有轉(zhuǎn)移，故故障部位應(yīng)在Y軸伺服電動機(jī)與絲杠傳動鏈一側(cè)。為區(qū)別電動機(jī)故障，可折卸電動機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機(jī)。檢查結(jié)果表明，電動機(jī)運轉(zhuǎn)時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機(jī)械傳動部分。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查。通過手感檢查，感覺到這種抖動故障的存在，且絲杠的全行程范圍均有這種異?，F(xiàn)象。折下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠軸承損壞。換上新的同型號規(guī)格的軸承后，故障排除。
例363．故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。
分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警，但故障明顯，故采用上例方法，通過交換法檢查，確定故障部位應(yīng)在X軸伺服電動機(jī)與絲杠傳動鏈一側(cè)；為區(qū)別電動機(jī)故障，可折卸電動機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機(jī)。檢查結(jié)果表明，電動機(jī)運轉(zhuǎn)時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機(jī)械傳動部分。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查。通過手感檢查，感覺到這種抖動故障的存在，且絲杠的全行程范圍均有這種異?，F(xiàn)象。折下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠螺母在絲杠副上轉(zhuǎn)動不暢，時有卡死現(xiàn)象，故而引起機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的抖動現(xiàn)象。折下滾珠絲杠螺母，發(fā)現(xiàn)螺母內(nèi)的反相器處有臟物和小鐵屑，因此鋼球流動不暢，時有卡死現(xiàn)象。經(jīng)過認(rèn)真清洗和修理，重新裝好，故障排除。
例364．絲杠竄動引起的故障維修
故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓后，手動運行Y軸時，液壓自動中斷，CRT顯示報警，驅(qū)動失效，其他各軸正常。
分析及處理過程：該故障涉及電氣、機(jī)械、液壓等部分。任一環(huán)節(jié)有問題均可導(dǎo)致驅(qū)動失效，故障檢查的順序大致如下：
伺服驅(qū)動裝置→電動機(jī)及測量器件→電動機(jī)與絲杠聯(lián)接部分→液壓平衡裝置→開口螺母和滾珠絲杠→軸承→其他機(jī)械部分。
①檢查驅(qū)動裝置外部接線及內(nèi)部元器件的狀態(tài)良好，電動機(jī)與測量系統(tǒng)正常；②拆下Y軸液壓抱閘后情況同前，將電動機(jī)與絲杠的同步傳動帶脫離，手搖Y軸絲杠，發(fā)現(xiàn)絲杠上下竄動；③拆開滾珠絲杠上軸承座正常；④拆開滾珠絲杠下軸承座后發(fā)現(xiàn)軸向推力軸承的緊固螺母松動，導(dǎo)致滾珠絲杠上下竄動。
由于滾珠絲杠上下竄動，造成伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動絲杠空轉(zhuǎn)約一圈。在數(shù)控系統(tǒng)中，當(dāng)NC指令發(fā)出后，測量系統(tǒng)應(yīng)有反饋信號，若間隙的距離超過了數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的范圍，即電動機(jī)空走若干個脈沖后光柵尺無任何反饋信號，則數(shù)控系統(tǒng)必報警，導(dǎo)致驅(qū)動失效，機(jī)床不能運行。擰好緊固螺母，滾珠絲杠不再竄動，則故障排除。
例365．電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱的故障維修
故障現(xiàn)象：機(jī)床工作臺工作時發(fā)現(xiàn)X軸電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，無法正常使用。經(jīng)測電動機(jī)電樞電流工作時約為額定電流的60％，但不工作時其電流也有40％左右。
分析及處理過程：
1．故障分析及診斷
該機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC公司技術(shù)制造的FANUC BESK7CM系統(tǒng)。
電氣常識告訴我們：直流電動機(jī)電流過大，很可能是機(jī)械方面的阻力較大，造成電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大而引起的。問題是：為什么工作臺不運動時，電動機(jī)里也會流過那么大的電流呢?這是一個機(jī)械維修人員提出的問題，根據(jù)這一現(xiàn)象他斷定故障源在電氣部分。
為了解決這個謎，我們在邏輯上提出了一系列問題。首先是，在電動機(jī)中有較大電流時，機(jī)床工作臺真的沒有絲毫的運動嗎?經(jīng)用百分表檢驗，證明確實沒有任何位移。其次是，在電動機(jī)中有較大電流時，電動機(jī)真的也沒有絲毫的轉(zhuǎn)動嗎?經(jīng)拆卸電動機(jī)罩蓋后立即可以看到工作臺不運動時，電動機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器傳動齒輪在來回轉(zhuǎn)動(更確切地說是在來回晃動一個可以用肉眼明顯觀察到的角度)，而其他電動機(jī)卻不能觀察到這一明顯的晃動。接下來我們就要查明：究竟是NC系統(tǒng)有指令要X軸電動機(jī)轉(zhuǎn)動呢，還是電動機(jī)自己在晃動?
FANUC 7M系統(tǒng)數(shù)控裝置可以在CRT顯示裝置上顯示系統(tǒng)的各個參數(shù)，當(dāng)查驗表征伺服電動機(jī)狀態(tài)的23號參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)各軸23號參數(shù)值其個位數(shù)字都在迅速閃動變化，即使機(jī)床不運動時也如此。由于23號參數(shù)是速度指令值，所以就容易得出兩點結(jié)論：第一，在我們錯認(rèn)為“機(jī)床不運動，電動機(jī)也不運動”時，電動機(jī)其實始終沒停止過運動；第二，電動機(jī)是在作微量的來回晃動。
直流電動機(jī)伺服系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，電動機(jī)沒有絕對平衡的狀態(tài)(除非切斷電源)，電動機(jī)總是要朝著消除偏差的方向運動，運動過頭了，它又得返回，直至位置誤差等于零或近似為零為止(7M系統(tǒng)用軟件規(guī)定運動定位位置與指令位置之差值必須小于0.01mm)。直流伺服電動機(jī)在不斷的運動中達(dá)到跟蹤誤差為零的相對平衡狀態(tài)，這種特性在參數(shù)檢查時就表現(xiàn)為：機(jī)床無位移指令時，速度命令值仍不會為零，末位有閃動，但始終在某一個很小的范圍內(nèi)變化。
問題就清楚了：縱向工作臺即使不處于運動狀態(tài)時，電動機(jī)仍在作微量的轉(zhuǎn)動，但電流如此大，很可能是負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大的緣故，這應(yīng)該仍服從一般直流電動機(jī)的規(guī)律。問題是，縱向工作臺既然未做切削加工，又無位移量，X軸電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩從何而來?仔細(xì)查閱了機(jī)床的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，并分析了NC系統(tǒng)中設(shè)定的各個跟X軸運動有關(guān)的參數(shù)。6號參數(shù)引起了我們的注意。在7M系統(tǒng)中，這是個反向間隙補(bǔ)償量。設(shè)定值X軸為0.28mm，Y軸為0.22mm，Z軸為0.03mm，回轉(zhuǎn)臺為0.008mm。從機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)來分析，X軸是直線軸中最簡單的，電動機(jī)通過柔性聯(lián)軸器跟滾珠絲杠直接聯(lián)接，然后通過滾珠絲杠螺母副使縱向工作臺移動，它不像別的直線軸那樣要經(jīng)過齒輪副等傳動機(jī)構(gòu)。然而，X軸的反向間隙補(bǔ)償量卻比傳動機(jī)構(gòu)比它復(fù)雜得多的Z軸大9倍，比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大得多的Y軸還大。
顯而易見，這個反向間隙設(shè)定值是在極不正常的條件下測定后設(shè)置的。順便提一筆，7M系統(tǒng)中的6號參數(shù)，即反向間隙補(bǔ)償量，應(yīng)理解為齒輪間隙傳動鏈中其他間隙、絲杠與螺母間隙、工作臺負(fù)荷、工作臺所處的位置等各種因素的綜合結(jié)果。而有些從事數(shù)控機(jī)床工作的人員把工作臺負(fù)荷、工作臺所處的位置這兩個重要因素跟反向間隙的設(shè)定則根本沒聯(lián)系起來。設(shè)想當(dāng)在工作臺上壓上一個極重的工件時，要讓工作臺移動0.01mm，電動機(jī)將轉(zhuǎn)過比相對于0.01mm更大的角度；滾珠絲杠也相應(yīng)地要作更大的扭轉(zhuǎn)去推動螺母帶動工作臺運動。在這種重負(fù)載條件下測定反向間隙，所測得的數(shù)值必定會比輕負(fù)載時大，這是因為滾珠絲杠在重負(fù)載下產(chǎn)生了彈性扭轉(zhuǎn)變形。這種現(xiàn)象叫失動，而少走的距離就叫做失動量。電動機(jī)選型正確，機(jī)械調(diào)整良好的機(jī)床，失動量會小到可以忽略的程度；機(jī)械調(diào)整不良的機(jī)床，即使剛性良好的傳動機(jī)構(gòu)也會發(fā)生一定的形變而造成失動。
根據(jù)這一原理，從機(jī)械傳動圖上立即分析出，X軸電動機(jī)的較大負(fù)載轉(zhuǎn)矩只能來自縱向工作臺導(dǎo)軌上的壓板或者是導(dǎo)軌側(cè)面的鑲條(假設(shè)軸承是好的)。
為了避免判斷錯誤使機(jī)械上做太大的調(diào)整，同時也為了證實上面的設(shè)想，做了兩個試驗；一是在上班后，機(jī)床只通電源，但不做回零操作，因此，由于沒有建立起絕對坐標(biāo)，6號參數(shù)就不起作用。在這種情況下，通電2～3h，機(jī)床不作任何運動，觀察X軸電動機(jī)是否發(fā)熱。第二個試驗是上班后，機(jī)床通電，做回零操作，讓6號參數(shù)起作用，但只留下Y、Z和第四軸的反向間隙補(bǔ)償值，而人為地把X軸的值設(shè)定為零，仍讓機(jī)床通電2～3h，機(jī)床不作運動，觀察X軸電動機(jī)是否發(fā)熱。
試驗的結(jié)果是一樣的：X軸電動機(jī)與其他電動機(jī)一樣，溫度始終正常。
經(jīng)過這兩個試驗，證明調(diào)整機(jī)械的工作是相當(dāng)重要了。在調(diào)整了縱向工作臺的壓板螺釘和鑲條的緊松之后，X軸電動機(jī)的電流立即降低了，解決的辦法竟如此簡單!
現(xiàn)在我們可以將X軸電動機(jī)發(fā)熱的原因給予更深入一步的解釋了。數(shù)控機(jī)床制造廠家在出廠之前進(jìn)行調(diào)試時，機(jī)械調(diào)試人員為了確保機(jī)械運動精度不超差，特別是縱向工作臺在運動到行程極限位置時仍能保持工作臺面和主軸中心線的垂直度，所以他們傾向于將工作臺壓板螺釘旋得緊一點，將鑲條也旋得緊一點。這樣，縱向工作臺在極限位置時不至于下垂太多而超差。但是，這么一來就給下一步的反向間隙測量和設(shè)定留下了反常的測量條件，即由于壓板和鑲條的正壓力乘上摩擦因數(shù)所得的摩擦力太大，人為地制造了一個多余的阻力矩，所以測得的反向間隙比正常情況下的數(shù)值要大。由于這種電動機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象并不報警，所以極易被忽視而讓機(jī)床出廠，到了用戶手里就成了百思不得其解的難題。機(jī)床一旦通電，做過回零操作后，絕對坐標(biāo)就建立了，6號參數(shù)也就開始有效。這意味著電動機(jī)只要開始反轉(zhuǎn)，它就必定要多轉(zhuǎn)一個相當(dāng)于6號參數(shù)值的角度作為反向間隙補(bǔ)償。在X軸的傳動環(huán)節(jié)中，由于壓板和鑲條太緊，又由于X軸滾珠絲杠特別長，彈性扭轉(zhuǎn)變形更易產(chǎn)生，所以錯誤條件下設(shè)定的6號參數(shù)間隙值要比X軸的絲杠螺母之間的實際間隙大得多。一般滾珠絲杠副的間隙在經(jīng)過預(yù)加載荷處理后最多只有0.0l~0.02mm，而X軸的6號參數(shù)竟有0.28mm，這就意味著：伺服電動機(jī)雖未得到運動指令，僅在原位左右作來回晃動，但每一次產(chǎn)生反轉(zhuǎn)動作都必定會使?jié)L珠絲杠螺紋面跟螺母副的螺紋面強(qiáng)烈地貼合摩擦，由于壓板、鑲條太緊，電動機(jī)的電流必定很大。這種情況只需維持2-3h，即使工作臺不運動，大電流產(chǎn)生的熱量足以使電動機(jī)發(fā)燙。
2．故障處理方法
維修時，主要進(jìn)行了以下兩項工作：
1)正確設(shè)置6號參數(shù)。FANUC 7CM系統(tǒng)中的6號參數(shù)(反向間隙補(bǔ)償值)，既然是傳動鏈間隙、工作臺負(fù)荷、工作臺位置等諸因素的綜合結(jié)果，所以在設(shè)定該參數(shù)時，不應(yīng)該機(jī)械地測量正反運動之間的間隙，然后將間隙補(bǔ)償?shù)健傲銓α恪?，即將間隙補(bǔ)償?shù)綐O限值。我們的做法是，除非有加工圓弧變換象限時要保證型面光滑的要求或者是其他精度上的高要求，一般情況下，我們都設(shè)置到欠補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。各軸的6號參數(shù)值全部按該原則重新調(diào)整。
2)正確調(diào)整各軸壓板、鑲條等部件的緊松。各個軸，除了回轉(zhuǎn)軸外，均有由于壓板和鑲條等機(jī)械零件產(chǎn)生的摩擦力而加到電動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。壓板、鑲條緊松調(diào)整的依據(jù)是什么?我們認(rèn)為既不能太緊，太緊了造成電動機(jī)負(fù)荷太大；也不能太松，太松了機(jī)床運動精度不能保證，產(chǎn)品質(zhì)量也受影響。經(jīng)過長期摸索，我們采用了在鉗工調(diào)整壓板、鑲條的緊松同時、由電氣人員在伺服板的檢測端子上測量電動機(jī)電流的方法進(jìn)行機(jī)電參數(shù)匹配的調(diào)整。每個軸在以101號參數(shù)(手動快速進(jìn)給率參數(shù))為標(biāo)準(zhǔn)速度運動時，相應(yīng)的伺服電動機(jī)中流過的電流都應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小定出一個數(shù)據(jù)，然后依據(jù)這一數(shù)據(jù)調(diào)整壓板和鑲條的緊松。這種調(diào)整應(yīng)該成為數(shù)控銑床二級保養(yǎng)中的重要項目之一。經(jīng)過以上處理后，機(jī)床故障排除
故障現(xiàn)象由龍門數(shù)控銑削中心加工的零件，在檢驗中發(fā)現(xiàn)工件Y軸方向的實際尺寸與件程序編制的理論數(shù)據(jù)存在不規(guī)則的偏差。
分析及處理過程：
(1)故障分析 從數(shù)控機(jī)床控制角度來判斷，Y軸尺寸偏差是由Y軸位置環(huán)偏差造成的。該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)為SINUMERIK 810M，伺服系統(tǒng)為SIMODRIVE 61lA驅(qū)動裝置，Y軸進(jìn)給電動機(jī)為1FT5交流伺服電動機(jī)帶內(nèi)裝式的ROD320。
1)檢查Y軸有關(guān)位置參數(shù)，發(fā)現(xiàn)反向間隙、夾緊允差等均在要求范圍內(nèi)，故可排除由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起故障的因素。
2)檢查Y軸進(jìn)給傳動鏈。圖8-8c所示為該機(jī)床Y軸進(jìn)給傳動圖，從圖8-8c所示可以看出，傳動鏈中任何連接部分存在間隙或松動，均可引起位置偏差，從而造成加工零件尺寸超差。
(2)故障診斷
1)如圖8－13a所示，將一個千分表座吸在橫梁上，表頭找正主軸Y運動的負(fù)方向，并使表頭壓縮到50μm左右，然后把表頭復(fù)位到零。
2)將機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)置于增量方式(1NC)的“×10”檔，軸選擇開關(guān)置于Y軸檔，按負(fù)方向進(jìn)給鍵，觀察千分表讀數(shù)的變化。理論上應(yīng)該每按一下，千分表讀數(shù)增加10μm。經(jīng)測量，Y軸正、負(fù)方向的增量運動都存在不規(guī)則的偏差。
3)找一粒滾珠置于滾珠絲杠的端部中心，用千分表的表頭頂住滾珠，如圖8-13b所示。將機(jī)床操作面板上的工作方式開關(guān)置于手動方式(JOG)，按正、負(fù)方向的進(jìn)給鍵，主軸箱沿Y軸正、負(fù)方向連續(xù)運動，觀察千分表讀數(shù)無明顯變化，故排除滾珠絲杠軸向竄動的司能。
4)檢查與Y軸伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接的同步齒形帶輪，發(fā)現(xiàn)與伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接的帶輪錐套有松動，使得進(jìn)給傳動與伺服電動機(jī)驅(qū)動不同步。由于在運行中松動是不規(guī)則的，從而造成位置偏差的不規(guī)則，最終使零件加工尺寸出現(xiàn)不規(guī)則的偏差。 例362~例363．位移過程中產(chǎn)生機(jī)械抖動的故障維修
例362．故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺Y軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。
分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警，同時觀察CRT顯示出來的Y軸位移脈沖數(shù)字量的速率均勻(通過觀察X軸與Z軸位移脈沖數(shù)字量的變化速率比較后得出)，故可排除系統(tǒng)軟件參數(shù)與硬件控制電路的故障影響。由于故障發(fā)生在Y軸方向，故可以采用交換法判斷故障部位。通過交換伺服控制單元，故障沒有轉(zhuǎn)移，故故障部位應(yīng)在Y軸伺服電動機(jī)與絲杠傳動鏈一側(cè)。為區(qū)別電動機(jī)故障，可折卸電動機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機(jī)。檢查結(jié)果表明，電動機(jī)運轉(zhuǎn)時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機(jī)械傳動部分。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查。通過手感檢查，感覺到這種抖動故障的存在，且絲杠的全行程范圍均有這種異?，F(xiàn)象。折下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠軸承損壞。換上新的同型號規(guī)格的軸承后，故障排除。
例363．故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機(jī)械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。
分析及處理過程：因故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警，但故障明顯，故采用上例方法，通過交換法檢查，確定故障部位應(yīng)在X軸伺服電動機(jī)與絲杠傳動鏈一側(cè)；為區(qū)別電動機(jī)故障，可折卸電動機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器，單獨通電檢查電動機(jī)。檢查結(jié)果表明，電動機(jī)運轉(zhuǎn)時無振動現(xiàn)象，顯然故障部位在機(jī)械傳動部分。脫開彈性聯(lián)軸器，用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查。通過手感檢查，感覺到這種抖動故障的存在，且絲杠的全行程范圍均有這種異?，F(xiàn)象。折下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠螺母在絲杠副上轉(zhuǎn)動不暢，時有卡死現(xiàn)象，故而引起機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中的抖動現(xiàn)象。折下滾珠絲杠螺母，發(fā)現(xiàn)螺母內(nèi)的反相器處有臟物和小鐵屑，因此鋼球流動不暢，時有卡死現(xiàn)象。經(jīng)過認(rèn)真清洗和修理，重新裝好，故障排除。
例364．絲杠竄動引起的故障維修
故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓后，手動運行Y軸時，液壓自動中斷，CRT顯示報警，驅(qū)動失效，其他各軸正常。
分析及處理過程：該故障涉及電氣、機(jī)械、液壓等部分。任一環(huán)節(jié)有問題均可導(dǎo)致驅(qū)動失效，故障檢查的順序大致如下：
伺服驅(qū)動裝置→電動機(jī)及測量器件→電動機(jī)與絲杠聯(lián)接部分→液壓平衡裝置→開口螺母和滾珠絲杠→軸承→其他機(jī)械部分。
①檢查驅(qū)動裝置外部接線及內(nèi)部元器件的狀態(tài)良好，電動機(jī)與測量系統(tǒng)正常；②拆下Y軸液壓抱閘后情況同前，將電動機(jī)與絲杠的同步傳動帶脫離，手搖Y軸絲杠，發(fā)現(xiàn)絲杠上下竄動；③拆開滾珠絲杠上軸承座正常；④拆開滾珠絲杠下軸承座后發(fā)現(xiàn)軸向推力軸承的緊固螺母松動，導(dǎo)致滾珠絲杠上下竄動。
由于滾珠絲杠上下竄動，造成伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動絲杠空轉(zhuǎn)約一圈。在數(shù)控系統(tǒng)中，當(dāng)NC指令發(fā)出后，測量系統(tǒng)應(yīng)有反饋信號，若間隙的距離超過了數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的范圍，即電動機(jī)空走若干個脈沖后光柵尺無任何反饋信號，則數(shù)控系統(tǒng)必報警，導(dǎo)致驅(qū)動失效，機(jī)床不能運行。擰好緊固螺母，滾珠絲杠不再竄動，則故障排除。
例365．電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱的故障維修
故障現(xiàn)象：機(jī)床工作臺工作時發(fā)現(xiàn)X軸電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，無法正常使用。經(jīng)測電動機(jī)電樞電流工作時約為額定電流的60％，但不工作時其電流也有40％左右。
分析及處理過程：
1．故障分析及診斷
該機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC公司技術(shù)制造的FANUC BESK7CM系統(tǒng)。
電氣常識告訴我們：直流電動機(jī)電流過大，很可能是機(jī)械方面的阻力較大，造成電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大而引起的。問題是：為什么工作臺不運動時，電動機(jī)里也會流過那么大的電流呢?這是一個機(jī)械維修人員提出的問題，根據(jù)這一現(xiàn)象他斷定故障源在電氣部分。
為了解決這個謎，我們在邏輯上提出了一系列問題。首先是，在電動機(jī)中有較大電流時，機(jī)床工作臺真的沒有絲毫的運動嗎?經(jīng)用百分表檢驗，證明確實沒有任何位移。其次是，在電動機(jī)中有較大電流時，電動機(jī)真的也沒有絲毫的轉(zhuǎn)動嗎?經(jīng)拆卸電動機(jī)罩蓋后立即可以看到工作臺不運動時，電動機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器傳動齒輪在來回轉(zhuǎn)動(更確切地說是在來回晃動一個可以用肉眼明顯觀察到的角度)，而其他電動機(jī)卻不能觀察到這一明顯的晃動。接下來我們就要查明：究竟是NC系統(tǒng)有指令要X軸電動機(jī)轉(zhuǎn)動呢，還是電動機(jī)自己在晃動?
FANUC 7M系統(tǒng)數(shù)控裝置可以在CRT顯示裝置上顯示系統(tǒng)的各個參數(shù)，當(dāng)查驗表征伺服電動機(jī)狀態(tài)的23號參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)各軸23號參數(shù)值其個位數(shù)字都在迅速閃動變化，即使機(jī)床不運動時也如此。由于23號參數(shù)是速度指令值，所以就容易得出兩點結(jié)論：第一，在我們錯認(rèn)為“機(jī)床不運動，電動機(jī)也不運動”時，電動機(jī)其實始終沒停止過運動；第二，電動機(jī)是在作微量的來回晃動。
直流電動機(jī)伺服系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，電動機(jī)沒有絕對平衡的狀態(tài)(除非切斷電源)，電動機(jī)總是要朝著消除偏差的方向運動，運動過頭了，它又得返回，直至位置誤差等于零或近似為零為止(7M系統(tǒng)用軟件規(guī)定運動定位位置與指令位置之差值必須小于0.01mm)。直流伺服電動機(jī)在不斷的運動中達(dá)到跟蹤誤差為零的相對平衡狀態(tài)，這種特性在參數(shù)檢查時就表現(xiàn)為：機(jī)床無位移指令時，速度命令值仍不會為零，末位有閃動，但始終在某一個很小的范圍內(nèi)變化。
問題就清楚了：縱向工作臺即使不處于運動狀態(tài)時，電動機(jī)仍在作微量的轉(zhuǎn)動，但電流如此大，很可能是負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大的緣故，這應(yīng)該仍服從一般直流電動機(jī)的規(guī)律。問題是，縱向工作臺既然未做切削加工，又無位移量，X軸電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩從何而來?仔細(xì)查閱了機(jī)床的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，并分析了NC系統(tǒng)中設(shè)定的各個跟X軸運動有關(guān)的參數(shù)。6號參數(shù)引起了我們的注意。在7M系統(tǒng)中，這是個反向間隙補(bǔ)償量。設(shè)定值X軸為0.28mm，Y軸為0.22mm，Z軸為0.03mm，回轉(zhuǎn)臺為0.008mm。從機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)來分析，X軸是直線軸中最簡單的，電動機(jī)通過柔性聯(lián)軸器跟滾珠絲杠直接聯(lián)接，然后通過滾珠絲杠螺母副使縱向工作臺移動，它不像別的直線軸那樣要經(jīng)過齒輪副等傳動機(jī)構(gòu)。然而，X軸的反向間隙補(bǔ)償量卻比傳動機(jī)構(gòu)比它復(fù)雜得多的Z軸大9倍，比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大得多的Y軸還大。
顯而易見，這個反向間隙設(shè)定值是在極不正常的條件下測定后設(shè)置的。順便提一筆，7M系統(tǒng)中的6號參數(shù)，即反向間隙補(bǔ)償量，應(yīng)理解為齒輪間隙傳動鏈中其他間隙、絲杠與螺母間隙、工作臺負(fù)荷、工作臺所處的位置等各種因素的綜合結(jié)果。而有些從事數(shù)控機(jī)床工作的人員把工作臺負(fù)荷、工作臺所處的位置這兩個重要因素跟反向間隙的設(shè)定則根本沒聯(lián)系起來。設(shè)想當(dāng)在工作臺上壓上一個極重的工件時，要讓工作臺移動0.01mm，電動機(jī)將轉(zhuǎn)過比相對于0.01mm更大的角度；滾珠絲杠也相應(yīng)地要作更大的扭轉(zhuǎn)去推動螺母帶動工作臺運動。在這種重負(fù)載條件下測定反向間隙，所測得的數(shù)值必定會比輕負(fù)載時大，這是因為滾珠絲杠在重負(fù)載下產(chǎn)生了彈性扭轉(zhuǎn)變形。這種現(xiàn)象叫失動，而少走的距離就叫做失動量。電動機(jī)選型正確，機(jī)械調(diào)整良好的機(jī)床，失動量會小到可以忽略的程度；機(jī)械調(diào)整不良的機(jī)床，即使剛性良好的傳動機(jī)構(gòu)也會發(fā)生一定的形變而造成失動。
根據(jù)這一原理，從機(jī)械傳動圖上立即分析出，X軸電動機(jī)的較大負(fù)載轉(zhuǎn)矩只能來自縱向工作臺導(dǎo)軌上的壓板或者是導(dǎo)軌側(cè)面的鑲條(假設(shè)軸承是好的)。
為了避免判斷錯誤使機(jī)械上做太大的調(diào)整，同時也為了證實上面的設(shè)想，做了兩個試驗；一是在上班后，機(jī)床只通電源，但不做回零操作，因此，由于沒有建立起絕對坐標(biāo)，6號參數(shù)就不起作用。在這種情況下，通電2～3h，機(jī)床不作任何運動，觀察X軸電動機(jī)是否發(fā)熱。第二個試驗是上班后，機(jī)床通電，做回零操作，讓6號參數(shù)起作用，但只留下Y、Z和第四軸的反向間隙補(bǔ)償值，而人為地把X軸的值設(shè)定為零，仍讓機(jī)床通電2～3h，機(jī)床不作運動，觀察X軸電動機(jī)是否發(fā)熱。
試驗的結(jié)果是一樣的：X軸電動機(jī)與其他電動機(jī)一樣，溫度始終正常。
經(jīng)過這兩個試驗，證明調(diào)整機(jī)械的工作是相當(dāng)重要了。在調(diào)整了縱向工作臺的壓板螺釘和鑲條的緊松之后，X軸電動機(jī)的電流立即降低了，解決的辦法竟如此簡單!
現(xiàn)在我們可以將X軸電動機(jī)發(fā)熱的原因給予更深入一步的解釋了。數(shù)控機(jī)床制造廠家在出廠之前進(jìn)行調(diào)試時，機(jī)械調(diào)試人員為了確保機(jī)械運動精度不超差，特別是縱向工作臺在運動到行程極限位置時仍能保持工作臺面和主軸中心線的垂直度，所以他們傾向于將工作臺壓板螺釘旋得緊一點，將鑲條也旋得緊一點。這樣，縱向工作臺在極限位置時不至于下垂太多而超差。但是，這么一來就給下一步的反向間隙測量和設(shè)定留下了反常的測量條件，即由于壓板和鑲條的正壓力乘上摩擦因數(shù)所得的摩擦力太大，人為地制造了一個多余的阻力矩，所以測得的反向間隙比正常情況下的數(shù)值要大。由于這種電動機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象并不報警，所以極易被忽視而讓機(jī)床出廠，到了用戶手里就成了百思不得其解的難題。機(jī)床一旦通電，做過回零操作后，絕對坐標(biāo)就建立了，6號參數(shù)也就開始有效。這意味著電動機(jī)只要開始反轉(zhuǎn)，它就必定要多轉(zhuǎn)一個相當(dāng)于6號參數(shù)值的角度作為反向間隙補(bǔ)償。在X軸的傳動環(huán)節(jié)中，由于壓板和鑲條太緊，又由于X軸滾珠絲杠特別長，彈性扭轉(zhuǎn)變形更易產(chǎn)生，所以錯誤條件下設(shè)定的6號參數(shù)間隙值要比X軸的絲杠螺母之間的實際間隙大得多。一般滾珠絲杠副的間隙在經(jīng)過預(yù)加載荷處理后最多只有0.0l~0.02mm，而X軸的6號參數(shù)竟有0.28mm，這就意味著：伺服電動機(jī)雖未得到運動指令，僅在原位左右作來回晃動，但每一次產(chǎn)生反轉(zhuǎn)動作都必定會使?jié)L珠絲杠螺紋面跟螺母副的螺紋面強(qiáng)烈地貼合摩擦，由于壓板、鑲條太緊，電動機(jī)的電流必定很大。這種情況只需維持2-3h，即使工作臺不運動，大電流產(chǎn)生的熱量足以使電動機(jī)發(fā)燙。
2．故障處理方法
維修時，主要進(jìn)行了以下兩項工作：
1)正確設(shè)置6號參數(shù)。FANUC 7CM系統(tǒng)中的6號參數(shù)(反向間隙補(bǔ)償值)，既然是傳動鏈間隙、工作臺負(fù)荷、工作臺位置等諸因素的綜合結(jié)果，所以在設(shè)定該參數(shù)時，不應(yīng)該機(jī)械地測量正反運動之間的間隙，然后將間隙補(bǔ)償?shù)健傲銓α恪?，即將間隙補(bǔ)償?shù)綐O限值。我們的做法是，除非有加工圓弧變換象限時要保證型面光滑的要求或者是其他精度上的高要求，一般情況下，我們都設(shè)置到欠補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。各軸的6號參數(shù)值全部按該原則重新調(diào)整。
2)正確調(diào)整各軸壓板、鑲條等部件的緊松。各個軸，除了回轉(zhuǎn)軸外，均有由于壓板和鑲條等機(jī)械零件產(chǎn)生的摩擦力而加到電動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。壓板、鑲條緊松調(diào)整的依據(jù)是什么?我們認(rèn)為既不能太緊，太緊了造成電動機(jī)負(fù)荷太大；也不能太松，太松了機(jī)床運動精度不能保證，產(chǎn)品質(zhì)量也受影響。經(jīng)過長期摸索，我們采用了在鉗工調(diào)整壓板、鑲條的緊松同時、由電氣人員在伺服板的檢測端子上測量電動機(jī)電流的方法進(jìn)行機(jī)電參數(shù)匹配的調(diào)整。每個軸在以101號參數(shù)(手動快速進(jìn)給率參數(shù))為標(biāo)準(zhǔn)速度運動時，相應(yīng)的伺服電動機(jī)中流過的電流都應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小定出一個數(shù)據(jù)，然后依據(jù)這一數(shù)據(jù)調(diào)整壓板和鑲條的緊松。這種調(diào)整應(yīng)該成為數(shù)控銑床二級保養(yǎng)中的重要項目之一。經(jīng)過以上處理后，機(jī)床故障排除
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