进给伺服系统的常见故障及诊断方法

     8.2.6  进给伺服系统的常见故障及诊断方法  进给伺服系统的常见故障有以下几种：   1．超程当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警。2．过载当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链润滑状态不良时，均会引起过载报警。一般会在CRT上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过载、过电流等信息。{TodayHot}3．窜动在进给时出现窜动现象：①测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；②速度控制信号不稳定或受到干扰；③接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。4．爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是：伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。{HotTag}5．机床出现振动机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以就应去查找速度环；而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。6．伺服电动机不转数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。伺服电动机不转，常用诊断方法有：①检查数控系统是否有速度控制信号输出；②检查使能信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图(或流程图)，以确定进给轴的起动条件，如润滑、冷却等是否满足；③对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；④进给驱动单元故障；⑤伺服电动机故障。7．位置误差当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有：①系统设定的允差范围小；②伺服系统增益设置不当；③位置检测装置有污染；④进给传动链累积误差过大；⑤主轴箱垂直运动时平衡装置(如平衡液压缸等)不稳。8．漂移当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。通过误差补偿和驱动单元的零速调整来消除。9．机械传动部件的间隙与松动在数控机床的进给传动链中，常常由于传动元件的键槽与键之间的间隙使传动受到破坏，因此，除了在设计时慎重选择键联结机构之外，对加工和装配必须进行严查。在装配滚珠丝杠时应当检查轴承的预紧情况，以防止滚珠丝杠的轴向窜动，因为游隙也是产生明显传动间隙的另一个原因。 8.2.7  滚珠丝杠副的常见故障及排除方法 表8-2  滚珠丝杠副的常见故障及排除方法序号 故障现象 故障原因 排除方法 1    滚珠丝杠副噪声    丝杠支承轴承的压盖压合情况不好   调整轴承压盖，使其压紧轴承端面    丝杠支承轴承可能破裂   如轴承破损，更换新轴承    电动机与丝杠联轴器松动   拧紧联轴器锁紧螺钉    丝杠润滑不良   改善润滑条件，使润滑油量充足    滚珠丝杠副滚珠有破损   更换新滚珠 2  滚珠丝杠运动不灵活    轴向预加载荷太大   调整轴向间隙和预加载荷    丝杠与导轨不平行   调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行    螺母轴线与导轨不平行   调整螺母座的位置    丝杠弯曲变形   调整丝杠 3  滚珠丝杠润滑状况不良 检查各丝杠副润滑   用润滑脂润滑的丝杠，需移动工作台，取下罩套，涂上润滑脂 8.2.8  进行系统故障维修8例     例358．频繁出现113、111、112、114号报警的故障维修故障现象：1984年从德国进口的卧式加工中心，设备长期运行都比较正常。直到1990年5月，机床因频繁出现113号NC报警，间或出现111、112、114号报警而使机床停机。分析及处理过程： 1．故障分析 从上述报警号可以断定，故障发生在Y轴，进而从机床操作手册中找出这几个报警号的解释：113是轮廓误差监视，111是静态误差监视，112是给定速度太高，114是监视测量系统硬件。上述报警出现，表示机床发生下列故障：113号报警的出现，提示正在运动轴的实际位置超出了TEN 346机床参数规定的公差带；111号报警，提示坐标轴定位时的实际位置与给定位置之差，超过TEl01规定的准停极限：112或114报警，是由于要消除误差，调整NC运动速度而引起。Y轴是一个闭环位置控制系统，与其他轴的不同之处是：为抵消主轴箱的重量，Y轴增加了一套液压平衡系统；且Y轴的伺服电动机具有断电制动功能。Y轴控制系统大致可分为：NC系统(SINUMERIK8系统)、光栅位置检测系统(HEIDE—NHAIN公司的LSl07光栅)、速度调节系统(1NDRAMAT伺服系统)和机械(包括液压)系统4部分。这4部分中哪个系统出现故障，都会影响到机床运动误差，从而导致机床报警。我们检修机床是按逐一否定法进行的。具体做法是，把各种故障因素中怀疑最大的，先作为故障环节对待，其他部位则暂定完好无故障。对有怀疑的环节先进行全面检查，直至排除所有故障疑点后，将此定为无故障环节，再寻求下一个故障环节，直至排除。以此类推，直到机床全部运行完好。在Y轴闭环位置控制的4大系统中，由于NC系统检修比较复杂，更换组件时又会造成RAM存储器中的数据丢失，因此必须做好重新输入数据的准备，否则很难恢复机床的原有功能。通常这部分留待最后解决。速度调节系统出现故障引起报警，常常是由于驱动电动机转速不稳定造成的。这部分检修最简单的办法是更换速度调节器和伺服电动机。如果没有备件，可用X轴的调节器和电动机替换(因X轴是正常的)。换用时要注意调节器调零。用X轴的调节器和电动机时，要把Y轴调节器的编程板换到X轴调节器上；由于X轴电动机无制动装置，更换电动机时要把主轴箱支撑好，开机后再去掉支撑。经交换检查电器系统和光栅位置检测系统正常。问题可能在机械(包括液压)系统方面。这部分涉及的零件较多，能直接影响运动误差的有液压平衡系统、丝杠螺母间隙、丝杠预拉伸力、主轴箱与导轨的纵、横向间隙等。这方面的检修我们采取先易后难的原则进行。 2．故障诊断及处理 (1)拆卸平衡液压缸，清洗调整液压阀  Y轴主轴箱的液压平衡系统如图8-12所示。液压平衡力的大小及其变化，直接影响着驱动电动机的工作电流及运动误差。检查平衡力是否合适，最有效的办法是检查驱动电动机的电流。平衡良好时，机床主轴箱上升和下降时的电动机电流值相差不大。当机床用100％快速上升时，电动机电流达4.6A左右，以同样速度下降时平衡液压缸的第二级液压缸工作，电动机电流就由5A突然上升到8～9A。拆下电动机，用转矩扳手转动丝杠，当转矩值在正常范围，且上升时的转矩略大于下降时的转矩，则说明下降时电动机电流增大的原因，是由于小液压缸工作时回油不畅造成的。进一步分析，回油不畅与调压阀、溢流阀和液压缸有关。在没有平衡液压缸具体结构图的情况下，为了进一步核算平衡力和完善资料，我们对液压缸进行了拆卸测绘。与此同时，为排除油路堵塞的可能性，对调压阀和溢流阀进行了清洗，对压力进行了重新调整。1)检查蓄能器充氮压力。蓄能器的压力直接影响快速运动时液压缸的压力稳定。检修前，应先检查蓄能器的压力是否符合图样要求，经检查现有压力只有2.8MPa，远低于5MPa的规定。于是重新将蓄能器充到5MPa，开车试机，运动状况没有改善。2)拆卸液压缸，清洗调整液压阀。拆卸平衡液压缸之前，为防止电动机制动力不够而使主轴箱下滑，主轴箱下面垫一防落支撑。平衡液压缸是一伸缩式液压缸，共两级。第一级液压缸直径为ø105mm~ø90mm，第二级液压缸直径为ø65mm-ø36mm，两液压缸的有效工作面积均为23cm2，如按规定的调整压力5.5MPa计算，平衡力为12400N。装好清洗后的液压缸、调压阀和溢流阀，启动液压泵，把压力调到5.5MPa。用转矩扳手转动丝杠，测得主轴箱上升时转矩略大。故将压力调到5.7MPa以增加平衡力。这时液压缸的回油压力为5.9MPa，装上电动机试车后，测得电动机上升时的电流为4.5A，下降时为6~8A，两者的差值仍较大。由图8-12可知，快速下降时溢流阀参与了增加回油速度的工作，所以压力不宜调得太高，只要调到稍高于5.9MPa即可。我们用100％快速运动时，压力调到6MPa测量电动机上升时的电流为4.5A，下降时为6A。因两者相差较小，调至此压力是合适的。(2)拆装Y轴滚珠丝杠  图8-8c为Y轴滚珠丝杠结构图。滚珠丝杠与螺母间的间隙、丝杠预拉力的大小都直接影响着运动误差，所以决定：①调整滚珠丝杠与螺母达到一定的预紧力。②调整由于左、右端向心－推力组合轴承的磨损，使丝杠预拉力为3000N，使丝杠伸长0.02mm，从而减小产生的轴向间隙。 1)拆卸步骤：①测出滚珠丝杠空载转矩。先起动液压系统，使平衡液压缸工作，拆下Y轴伺服电动机。用扭力扳手旋转丝杠，沿主轴箱上、中、下不同位置测量  (每隔200mm测一次，共测6点)，记下主轴箱在每个位置的上升、下降的转矩，以供重装时参考。②关闭液压系统，为防止主轴箱下滑，支撑Y轴滑座。③拆掉上护板与主轴箱联接螺钉，将护板推到上端，用绳拴牢。④拆下下护板。由于这台机床属加长导轨，Y轴滑座的行程为1250mm，护板不能从下端拆下，为松开丝杠下端轴承螺母，须将下护板的下端盖锯下来(为便于维修，可改为拆装的结构)，将下护板向上推至主轴箱，并用绳子拴牢。⑤用自制专用扳手松开上、下丝杠轴承螺母(先松防松螺母)。⑥旋转丝杠顶出上、下向心－推力组合轴承，检查其磨损情况。⑦拆除丝杠螺母法兰的固定螺栓，从上方旋出螺母(滚珠螺母为内循环双螺母，上下共8排176只滚珠)。⑧为便于检查丝杠与螺母的磨损情况及调整其间隙，需将上、下轴承座拆除，取出丝杠副。⑨调整丝杠与螺母的间隙(预紧力)。为了使丝杠与螺母在最大轴向载荷时不致产生过大的间隙，应对丝杠和螺母施加一定的预紧力。预紧力的大小，一般应等于或稍小于最大载荷的1/3。测量预紧力则是靠测量预紧后增加的摩擦力矩大小来换算，如：预紧力为3000N时，经换算，最后的附加摩擦力矩为0.43N•m。亦就是说，如果螺母的力矩是0.43N•m，预紧力即约为3000N。预紧力可通过上、下螺母端面间的垫片来调整。2)装配注意事项：①装配顺序基本上是拆卸顺序的颠倒。②旋上固定丝杠螺母法兰的固定螺栓，逐步将螺栓旋紧，最终旋紧要求的力矩为49N.m；为便于以后调整立柱导轨与主轴箱的间隙，暂不装上、下护板。③丝杠上轴承螺母(M40x1.5mm)的预紧力矩为1.5N.m。经计算预紧力约为3000~4000N，按轴预紧力不小于丝杠最大轴向载荷的1/3计算，丝杠最大轴向载荷约为10000N。④旋紧丝杠下轴承螺母之前，先将主轴箱摇到丝杠最上端位置，起动液压平衡液压缸工作，去掉主轴箱的防落支撑；为避免影响下螺母拉伸丝杠的固紧力，要将下轴承上端的螺母松几牙螺纹。⑤将千分表座吸在靠近下轴承座端面的丝杠上，表头触及下轴承座端面，用专用扳手和弹簧秤旋紧下端螺母，同时观看千分表读数达到丝杠伸长0.02mm时为止。该螺母旋紧、松开要反复几次，以便使0.02mm值准确无误。经计算，此时丝杠的预拉伸力约为3500~3950N，比要求的3000N略大些。这是因为：a)主轴箱与立柱间有摩擦力的作用，b)有碟形弹簧起作用。转动螺母使丝杠拉伸的同时，碟形弹簧也被压缩。所以，旋下端轴承螺母的角度与碟形弹簧的强力有直接关系。在无碟形弹簧处于刚性联接的情况下，确保丝杠伸长0.02mm就够了，否则很难补偿由于轴承磨损而引起的预拉伸力的降低。最后旋紧下轴承的上端螺母。⑥滚珠丝杠预紧前的空载转矩应在10~15N•m以下，当施加3000N预紧力时，预紧后的附加摩擦力矩为0.43N•m。⑦检查电动机与丝杠联轴器的键槽和爪槽，其配合不得松动。⑧拆装时注意保护轴承座内的挡油圈，不得撕裂。(3)调整主轴箱与Y轴立柱导轨镶条和夹紧滚轮  如主轴箱与立柱之间有间隙，在主轴箱移动时，会造成移动速度的瞬时变化，过大就导致报警。为此在主轴箱上X轴方向置放水平仪，上、下移动主轴箱，水平仪在上、下不同位置上的读数差为0.054/1000mm，发现此值过大；在Z轴方向置放水平仪，上、下移动主轴箱，水平仪在不同位置(每隔200mm测一次，共测6点)的读数差为0.07/1000mm，上升、下降各测一次，取其平均值，发现此值也较大。由于X、Z轴两个方向测得的主轴箱上、下移动的差值均较大，说明主轴箱与立柱结合面存有间隙，导致立柱导轨的直线性变差，因而造成运动速度瞬间变化出现报警。1)调整主轴箱在Y轴立柱上沿X轴方向的间隙。在Y轴立柱右导轨的左右两侧，装有4套循环式直线运动滚动块(德国INA公司产的RUS 26126，Cr3；厚26mm，宽42mm)，右侧上、下两套滚动块由镶条用M8×1.25mm×70mm的螺钉拉紧，借此调整间隙：左侧两套滚动则不能调整。图样要求调整螺钉用60~80N•m转矩旋紧(该值远大于我国旋紧M8螺纹28N．m的规定)。经计算，当用60N•m旋紧M8螺母时，M8螺钉所受的拉力为25000N，从而使每套滚动块承受的压力为7000N。为避免螺钉被拉断，我们用54N•m扳手旋了2转，便出现了令人满意的效果。此时平衡液压缸工作，旋转丝杠上、下移动主轴箱，Y轴全长上的转矩在8~11N•m之间，比调紧镶条前(10~15N•m)小，水平仪读数差也由原来的0.054/1000mm降至0.032~0.04/1000mm，测得Y轴中心在X轴方向偏移为0.08mm。2)调整主轴箱在Y轴立柱导轨Z轴方向的压紧滚轮。Y轴立柱导轨Z轴方向共有8只压紧滚轮，左右导轨各4只，其相对导轨正面的是不可调整的直线运动滚动块(RUS26126)，8只滚轮实际上是8只圆偏心夹紧机构(偏心距为1.3mm)。滚轮为INA公司产NUTR30，为圆弧角，允许滚轮中心线与Y轴立柱导轨面有一不大的偏斜。该压紧机构在任何位置上夹紧后均能自锁。滚轮的压紧转矩规定为10N•m，经计算每个滚轮的压紧力约为2500N左右，8只滚轮的压紧力共约20000N，与立柱侧面(Z轴方向)的镶条相比，压紧力小得多。我们按图纸规定用10N•m的转矩压紧偏心滚轮，测得丝杠空载转矩在14N•m以下。将主轴箱摇到立柱最上端，将丝杠螺母法兰上的固定螺钉用49N•m转矩旋紧。最后装好上、下护板。经过上述的检查、调整、试车后，故障消除。这说明报警主要是由于机械部分间隙造成的。由于间隙使坐标轴在运动时的速度不再是恒速，而是在恒速上附加了一个间隙值，并通过实际位置检测系统放大了这个值，该值又使速度调节环节的输入电压发生变化，当这种循环超过一定误差范围时，就会导致上述各种报警。 例359．位置偏差过大的故障维修 故障现象：某卧式加工中心出现ALM421报警，即Y轴移动中的位置偏差量大于设定值而报警。分析及处理过程：该加工中心使用FANUC 0M数控系统，采用闭环控制。伺服电动机和滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据该机床控制原理及机床传动联接方式，初步判断出现ALM421报警的原因是Y轴联轴器不良。对Y轴传动系统进行检查，发现联轴器中的胀紧套与丝杠联接松动，紧定Y轴传动系统中所有的紧定螺钉后，故障消除。 例360．加工尺寸不稳定的故障维修 故障现象：某加工中心运行九个月后，发生Z轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差且无规律，CRT及伺服放大器无任何报警显示。分析及处理过程：该加工中心采用三菱M3系统，交流伺服电动机与滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据故障现象分析故障原因可能是联轴器联接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电动机间产生滑动。对Z轴联轴器联接进行检查，发现联轴器的6只紧定螺钉都出现松动。紧固螺钉后，故障排除。 例361．尺寸存在不规则的偏差的故障维修 故障现象  由龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y轴方向的实际尺寸与件程序编制的理论数据存在不规则的偏差。分析及处理过程：(1)故障分析  从数控机床控制角度来判断，Y轴尺寸偏差是由Y轴位置环偏差造成的。该机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 61lA驱动装置，Y轴进给电动机为1FT5交流伺服电动机带内装式的ROD320。1)检查Y轴有关位置参数，发现反向间隙、夹紧允差等均在要求范围内，故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。       2)检查Y轴进给传动链。图8-8c所示为该机床Y轴进给传动图，从图8-8c所示可以看出，传动链中任何连接部分存在间隙或松动，均可引起位置偏差，从而造成加工零件尺寸超差。(2)故障诊断1)如图8－13a所示，将一个千分表座吸在横梁上，表头找正主轴Y运动的负方向，并使表头压缩到50μm左右，然后把表头复位到零。2)将机床操作面板上的工作方式开关置于增量方式(1NC)的“×10”档，轴选择开关置于Y轴档，按负方向进给键，观察千分表读数的变化。理论上应该每按一下，千分表读数增加10μm。经测量，Y轴正、负方向的增量运动都存在不规则的偏差。3)找一粒滚珠置于滚珠丝杠的端部中心，用千分表的表头顶住滚珠，如图8-13b所示。将机床操作面板上的工作方式开关置于手动方式(JOG)，按正、负方向的进给键，主轴箱沿Y轴正、负方向连续运动，观察千分表读数无明显变化，故排除滚珠丝杠轴向窜动的司能。4)检查与Y轴伺服电动机和滚珠丝杠联接的同步齿形带轮，发现与伺服电动机转子轴联接的带轮锥套有松动，使得进给传动与伺服电动机驱动不同步。由于在运行中松动是不规则的，从而造成位置偏差的不规则，最终使零件加工尺寸出现不规则的偏差。 例362~例363．位移过程中产生机械抖动的故障维修 例362．故障现象：某加工中心运行时，工作台Y轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。分析及处理过程：因故障发生时系统不报警，同时观察CRT显示出来的Y轴位移脉冲数字量的速率均匀(通过观察X轴与Z轴位移脉冲数字量的变化速率比较后得出)，故可排除系统软件参数与硬件控制电路的故障影响。由于故障发生在Y轴方向，故可以采用交换法判断故障部位。通过交换伺服控制单元，故障没有转移，故故障部位应在Y轴伺服电动机与丝杠传动链一侧。为区别电动机故障，可折卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，单独通电检查电动机。检查结果表明，电动机运转时无振动现象，显然故障部位在机械传动部分。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查，感觉到这种抖动故障的存在，且丝杠的全行程范围均有这种异常现象。折下滚珠丝杠检查，发现滚珠丝杠轴承损坏。换上新的同型号规格的轴承后，故障排除。 例363．故障现象：某加工中心运行时，工作台X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。分析及处理过程：因故障发生时系统不报警，但故障明显，故采用上例方法，通过交换法检查，确定故障部位应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；为区别电动机故障，可折卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，单独通电检查电动机。检查结果表明，电动机运转时无振动现象，显然故障部位在机械传动部分。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查，感觉到这种抖动故障的存在，且丝杠的全行程范围均有这种异常现象。折下滚珠丝杠检查，发现滚珠丝杠螺母在丝杠副上转动不畅，时有卡死现象，故而引起机械转动过程中的抖动现象。折下滚珠丝杠螺母，发现螺母内的反相器处有脏物和小铁屑，因此钢球流动不畅，时有卡死现象。经过认真清洗和修理，重新装好，故障排除。 例364．丝杠窜动引起的故障维修 故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其他各轴正常。分析及处理过程：该故障涉及电气、机械、液压等部分。任一环节有问题均可导致驱动失效，故障检查的顺序大致如下：伺服驱动装置→电动机及测量器件→电动机与丝杠联接部分→液压平衡装置→开口螺母和滚珠丝杠→轴承→其他机械部分。①检查驱动装置外部接线及内部元器件的状态良好，电动机与测量系统正常；②拆下Y轴液压抱闸后情况同前，将电动机与丝杠的同步传动带脱离，手摇Y轴丝杠，发现丝杠上下窜动；③拆开滚珠丝杠上轴承座正常；④拆开滚珠丝杠下轴承座后发现轴向推力轴承的紧固螺母松动，导致滚珠丝杠上下窜动。由于滚珠丝杠上下窜动，造成伺服电动机转动带动丝杠空转约一圈。在数控系统中，当NC指令发出后，测量系统应有反馈信号，若间隙的距离超过了数控系统所规定的范围，即电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任何反馈信号，则数控系统必报警，导致驱动失效，机床不能运行。拧好紧固螺母，滚珠丝杠不再窜动，则故障排除。 例365．电动机严重发热的故障维修 故障现象：机床工作台工作时发现X轴电动机严重发热，无法正常使用。经测电动机电枢电流工作时约为额定电流的60％，但不工作时其电流也有40％左右。分析及处理过程： 1．故障分析及诊断 该机床的数控系统是北京机床研究所引进日本FANUC公司技术制造的FANUC BESK7CM系统。电气常识告诉我们：直流电动机电流过大，很可能是机械方面的阻力较大，造成电动机负载转矩过大而引起的。问题是：为什么工作台不运动时，电动机里也会流过那么大的电流呢?这是一个机械维修人员提出的问题，根据这一现象他断定故障源在电气部分。为了解决这个谜，我们在逻辑上提出了一系列问题。首先是，在电动机中有较大电流时，机床工作台真的没有丝毫的运动吗?经用百分表检验，证明确实没有任何位移。其次是，在电动机中有较大电流时，电动机真的也没有丝毫的转动吗?经拆卸电动机罩盖后立即可以看到工作台不运动时，电动机轴上的旋转变压器传动齿轮在来回转动(更确切地说是在来回晃动一个可以用肉眼明显观察到的角度)，而其他电动机却不能观察到这一明显的晃动。接下来我们就要查明：究竟是NC系统有指令要X轴电动机转动呢，还是电动机自己在晃动?FANUC 7M系统数控装置可以在CRT显示装置上显示系统的各个参数，当查验表征伺服电动机状态的23号参数时，发现各轴23号参数值其个位数字都在迅速闪动变化，即使机床不运动时也如此。由于23号参数是速度指令值，所以就容易得出两点结论：第一，在我们错认为“机床不运动，电动机也不运动”时，电动机其实始终没停止过运动；第二，电动机是在作微量的来回晃动。   直流电动机伺服系统是一个闭环系统，电动机没有绝对平衡的状态(除非切断电源)，电动机总是要朝着消除偏差的方向运动，运动过头了，它又得返回，直至位置误差等于零或近似为零为止(7M系统用软件规定运动定位位置与指令位置之差值必须小于0.01mm)。直流伺服电动机在不断的运动中达到跟踪误差为零的相对平衡状态，这种特性在参数检查时就表现为：机床无位移指令时，速度命令值仍不会为零，末位有闪动，但始终在某一个很小的范围内变化。问题就清楚了：纵向工作台即使不处于运动状态时，电动机仍在作微量的转动，但电流如此大，很可能是负载转矩太大的缘故，这应该仍服从一般直流电动机的规律。问题是，纵向工作台既然未做切削加工，又无位移量，X轴电动机的负载转矩从何而来?仔细查阅了机床的机械传动机构，并分析了NC系统中设定的各个跟X轴运动有关的参数。6号参数引起了我们的注意。在7M系统中，这是个反向间隙补偿量。设定值X轴为0.28mm，Y轴为0.22mm，Z轴为0.03mm，回转台为0.008mm。从机械传动机构来分析，X轴是直线轴中最简单的，电动机通过柔性联轴器跟滚珠丝杠直接联接，然后通过滚珠丝杠螺母副使纵向工作台移动，它不像别的直线轴那样要经过齿轮副等传动机构。然而，X轴的反向间隙补偿量却比传动机构比它复杂得多的Z轴大9倍，比负载转矩大得多的Y轴还大。显而易见，这个反向间隙设定值是在极不正常的条件下测定后设置的。顺便提一笔，7M系统中的6号参数，即反向间隙补偿量，应理解为齿轮间隙传动链中其他间隙、丝杠与螺母间隙、工作台负荷、工作台所处的位置等各种因素的综合结果。而有些从事数控机床工作的人员把工作台负荷、工作台所处的位置这两个重要因素跟反向间隙的设定则根本没联系起来。设想当在工作台上压上一个极重的工件时，要让工作台移动0.01mm，电动机将转过比相对于0.01mm更大的角度；滚珠丝杠也相应地要作更大的扭转去推动螺母带动工作台运动。在这种重负载条件下测定反向间隙，所测得的数值必定会比轻负载时大，这是因为滚珠丝杠在重负载下产生了弹性扭转变形。这种现象叫失动，而少走的距离就叫做失动量。电动机选型正确，机械调整良好的机床，失动量会小到可以忽略的程度；机械调整不良的机床，即使刚性良好的传动机构也会发生一定的形变而造成失动。根据这一原理，从机械传动图上立即分析出，X轴电动机的较大负载转矩只能来自纵向工作台导轨上的压板或者是导轨侧面的镶条(假设轴承是好的)。为了避免判断错误使机械上做太大的调整，同时也为了证实上面的设想，做了两个试验；一是在上班后，机床只通电源，但不做回零操作，因此，由于没有建立起绝对坐标，6号参数就不起作用。在这种情况下，通电2～3h，机床不作任何运动，观察X轴电动机是否发热。第二个试验是上班后，机床通电，做回零操作，让6号参数起作用，但只留下Y、Z和第四轴的反向间隙补偿值，而人为地把X轴的值设定为零，仍让机床通电2～3h，机床不作运动，观察X轴电动机是否发热。试验的结果是一样的：X轴电动机与其他电动机一样，温度始终正常。经过这两个试验，证明调整机械的工作是相当重要了。在调整了纵向工作台的压板螺钉和镶条的紧松之后，X轴电动机的电流立即降低了，解决的办法竟如此简单!现在我们可以将X轴电动机发热的原因给予更深入一步的解释了。数控机床制造厂家在出厂之前进行调试时，机械调试人员为了确保机械运动精度不超差，特别是纵向工作台在运动到行程极限位置时仍能保持工作台面和主轴中心线的垂直度，所以他们倾向于将工作台压板螺钉旋得紧一点，将镶条也旋得紧一点。这样，纵向工作台在极限位置时不至于下垂太多而超差。但是，这么一来就给下一步的反向间隙测量和设定留下了反常的测量条件，即由于压板和镶条的正压力乘上摩擦因数所得的摩擦力太大，人为地制造了一个多余的阻力矩，所以测得的反向间隙比正常情况下的数值要大。由于这种电动机发热现象并不报警，所以极易被忽视而让机床出厂，到了用户手里就成了百思不得其解的难题。机床一旦通电，做过回零操作后，绝对坐标就建立了，6号参数也就开始有效。这意味着电动机只要开始反转，它就必定要多转一个相当于6号参数值的角度作为反向间隙补偿。在X轴的传动环节中，由于压板和镶条太紧，又由于X轴滚珠丝杠特别长，弹性扭转变形更易产生，所以错误条件下设定的6号参数间隙值要比X轴的丝杠螺母之间的实际间隙大得多。一般滚珠丝杠副的间隙在经过预加载荷处理后最多只有0.0l~0.02mm，而X轴的6号参数竟有0.28mm，这就意味着：伺服电动机虽未得到运动指令，仅在原位左右作来回晃动，但每一次产生反转动作都必定会使滚珠丝杠螺纹面跟螺母副的螺纹面强烈地贴合摩擦，由于压板、镶条太紧，电动机的电流必定很大。这种情况只需维持2-3h，即使工作台不运动，大电流产生的热量足以使电动机发烫。 2．故障处理方法 维修时，主要进行了以下两项工作：1)正确设置6号参数。FANUC 7CM系统中的6号参数(反向间隙补偿值)，既然是传动链间隙、工作台负荷、工作台位置等诸因素的综合结果，所以在设定该参数时，不应该机械地测量正反运动之间的间隙，然后将间隙补偿到“零对零”，即将间隙补偿到极限值。我们的做法是，除非有加工圆弧变换象限时要保证型面光滑的要求或者是其他精度上的高要求，一般情况下，我们都设置到欠补偿的状态。各轴的6号参数值全部按该原则重新调整。2)正确调整各轴压板、镶条等部件的紧松。各个轴，除了回转轴外，均有由于压板和镶条等机械零件产生的摩擦力而加到电动机上的负载转矩。压板、镶条紧松调整的依据是什么?我们认为既不能太紧，太紧了造成电动机负荷太大；也不能太松，太松了机床运动精度不能保证，产品质量也受影响。经过长期摸索，我们采用了在钳工调整压板、镶条的紧松同时、由电气人员在伺服板的检测端子上测量电动机电流的方法进行机电参数匹配的调整。每个轴在以101号参数(手动快速进给率参数)为标准速度运动时，相应的伺服电动机中流过的电流都应根据电动机的负载转矩大小定出一个数据，然后依据这一数据调整压板和镶条的紧松。这种调整应该成为数控铣床二级保养中的重要项目之一。经过以上处理后，机床故障排除

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