数控机床伺服系统故障诊断分析和维修处理

数控机床是装有程序控制系统的自动化机床，作为装备制造领域先进技术的代表，被广泛应用于装备制造行业。数控机床的应用，提升了装备制造业的自动化、信息化和现代化水平，为装备制造行业带来了广阔的发展前景。数控机床伺服系统由于担负着控制信息处理和控制机床执行部件工作的重要系统，其故障的诊断分析和维修处理技术也一直受到装备制造行业的普遍重视。
　　1、数控机床伺服系统构成
　　数控机床伺服系统由驱动装置和执行机构两部分构成，数控机床伺服系统能够实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，通过数控机床伺服系统对数控装置指令信息接收、放大、整形处理，能够将控制器的命令转换为机床执行部件的位移运动，从而实现对零件的切削加工。数控机床的伺服驱动装置要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。伺服系统包括驱动装置和执行机构两部分，由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。数控机床系统中伺服系统是将控制器的数字命令转换为具体加工的重要环节，因此伺服系统不仅结构原理复杂，对工件的加工和处理更有重要作用。伺服系统的运行稳定性直接影响机床的运行状态、工件的加工质量，为了在保证数控机床机械加工精度、准确度的前提下提升数控机床的生产效率，对伺服系统的故障预防、诊断和分析一直是数控机床应用中的重点问题。
　　2、进给数控机床伺服系统的常见故障诊断与维修处理
　　2.1 进给伺服系统故障类型
　　进给伺服系统由于其涉及的元件较多且功能复杂，因而进给伺服系统的故障类型也较为多样。笔者通过对数控机床进给伺服系统故障的总结和分析，其故障主要有以下几种类型。报警：报警主要是由于进给运动量超过软件设定的限位或限位开关决定的硬限位时发生的超程报警。另外，当系统进给运动的负载过大时，由于正反运动的过于频繁和进给传动链润滑状态不良也会发生报警。当伺服系统发生报警时，预示着伺服系统的工作出现问题，工作人员需要及时进行停机检查，避免数控机床故障处理不及时造成零件质量问题并对数控机床带来物理性损坏。窜动、爬行和振动：窜动、爬行和振动是数控机床伺服系统常见的故障，一旦窜动、爬行和振动现象发生，会直接导致机械加工精度和准确度的下降，给零件质量带来影响。窜动大多是由于测速装置故障导致的测速信号不稳定或者速度控制信号不稳定导致的，除此之外接线端子的接触不良也会导致窜动现象的发生。爬行发生的主要原因是传动链的润滑状态不良，伺服增益过低和外加负载过大等导致。振动现象的发生大多是由于进给速度太快或进给加速度过大导致的。位置误差和漂移：位置误差是由于伺服轴运动超过位置允许误差范围时导致，位置误差包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。漂移是指数控机床的指令值为零时，坐标轴仍然继续移动的现象，位置误差和漂移不仅会影响工件的加工质量，严重时还会发生撞车事故，给数控机床带来物理损伤。回参考点故障：机床回参考点故障一般表现为找不到参考点或者找不准参考点两类，回参考点故障大多是由于参考点减速开关接收信息故障或信号失效导致的。
　　2.2 进给伺服系统常见故障的维修处理
　　进给伺服系统故障，一般可通过参考操作说明排除，如果遇到参考操作说明无法排除的故障则需要具体问题具体分析解决。当振动故障发生时可以对机械安装进行检查和调整，并保证伺服电机速度和位置检测的准确性，由于数控伺服系统中电子元件较多，因此还需要检查有无外部干扰影响，并且对驱动单元的参数进行排查，通过检查确定故障类型，如果是机械故障则对机械故障予以及时解决，如果是电气故障则需要具体确认发生问题的位置，通过维修或者元器件更换等手段对伺服系统故障进行维修处理。如果发生无法回参考点的现象，首先可以检查回参考点减速开关信号是否准确有效，并根据回参考点减速开关信号的问题采用原理分析法或追踪法分析等方法判断位置并及时的维修和处理。
　　3、主轴伺服系统故障分析及处理
　　3.1 主轴伺服系统的故障类型
　　直流主轴伺服系统的故障主要表现为停转、速度异常、电机振动和主电路过电流报警等。交流主轴伺服系统容易发生的故障主要表现为电机过势、熔丝熔断等，引发该类故障的主要原因时由于电机超载、接触不良或者冷却装置损坏导致的部分元件阻抗过高或者数控机床的浪涌吸收器发生故障。
　　3.2 主轴伺服系统常见故障的维修处理
　　主轴伺服系统出现故障时首先要确定主轴系统出现故障的类型及位置。当主轴电机不运转时首先需要确定数控系统是否有信号输出，再对I/O状态进行观察，并确定是否满足主轴的启动条件。如果伺服电机带有电磁制动，还需要确定是否释放了电磁制动。如果主轴出现转速异常，首先要对机械传动机构进行检查，确保机床的动作无异常。如果机械传动机构无异常则需要对主轴驱动器的电缆连接、主轴驱动器的状态指示灯等进行检查，并分析是否主轴驱动器出现问题。如果以上原因均被排除，则很有可能是控制板出现故障。当主轴高速转动振动过大时，多数是由于主轴驱动系统的电气部分故障导致，针对这种问题我们要根据电气原理图对主轴驱动与各处电气连接进行全面检查，确定故障部位并予以维修和处理。
　　综上所述，数控机床伺服系统作为数控机床系统中最为复杂的系统，对数控机床的平稳运行和机械零件加工精度具有重要影响。当数控机床伺服系统出现问题时，首先要根据故障现象判断故障类型，再通过一定的技术手段对故障位置进行排查，当确定故障原因和位置后，针对故障的类型进行合理的维修处理，提升数控机床运行的稳定性，保证数控机床所生产的工件质量，并提高数控机床的生产效率。