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數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修實(shí)例

數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修實(shí)例

2007/9/26 9:16:00
電子工業(yè)的飛速發(fā)展,使各種集成度高、性能先進(jìn)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)層出不窮,給數(shù)控機(jī)床的更新?lián)Q代提供了有利條件,但對(duì)于目前大中型企業(yè)還無法將舊數(shù)控機(jī)床全部改造的現(xiàn)實(shí),修理舊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),仍是維修戰(zhàn)線上的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。下面就談?wù)劰P者在維修主回路采用錯(cuò)位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控臥、立式車床中所遇到的部分故障及處理方法,供同行們參考。   1 故障一   故障現(xiàn)象:1.8m數(shù)控臥車在停車時(shí)發(fā)出巨大響聲,同時(shí)車間總電源跳閘。   檢查:(1)車間電工對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行檢查,跳閘的自動(dòng)空氣斷路器所在處,因環(huán)境潮濕開關(guān)盒內(nèi)自動(dòng)跳閘的連桿機(jī)構(gòu)已腐蝕,另外三相觸點(diǎn)中有一相觸點(diǎn)只有一小部分能接觸。(2)車間供電變壓器容量小,超負(fù)荷運(yùn)行。其正常的相電壓只有340V。(3)一只晶閘管已被燒壞,查看驅(qū)動(dòng)電路,B相觸發(fā)脈沖短小,只有正常觸發(fā)脈沖幅值的四分之一,進(jìn)一步查實(shí)為B相觸發(fā)電路中的放大管T3性能不好所致。   可控硅觸發(fā)脈沖電路如圖1所示,由于該圖原理簡單,在此不予說明。   分析:晶閘管在整流狀態(tài)下缺相和在逆變狀態(tài)下缺相結(jié)果是不同的。在整流狀態(tài)下總是觸發(fā)電位較高的晶閘管如SCR1,同時(shí)使前一相晶閘管SCR3承受反相電壓而關(guān)斷。在SCR3的關(guān)斷期間以反相阻斷狀態(tài)為主。即使后一個(gè)晶閘管不觸發(fā),而SCR3到一定時(shí)刻也會(huì)因過零而自動(dòng)關(guān)斷。但如果是在停車降速時(shí),即在逆變的情況下(同樣也是觸發(fā)電位較高的晶閘管導(dǎo)通,并使前一個(gè)晶閘管承受反壓而關(guān)斷),這時(shí)的晶閘管在關(guān)斷時(shí)有很長一段時(shí)間處于正向阻斷狀態(tài)。這樣,若后一個(gè)晶閘管不導(dǎo)通,由于電感L的放電作用,使該晶閘管再延續(xù)導(dǎo)通一個(gè)周期而進(jìn)入正半周,晶閘管將繼續(xù)導(dǎo)通下去,同時(shí)阻礙后面的晶閘管導(dǎo)通。于是,晶閘管輸出的正向電壓與電動(dòng)機(jī)電勢(shì)迭加產(chǎn)生很大的電流,這時(shí)即產(chǎn)生逆變顛覆,輕則燒壞保險(xiǎn)絲,重則燒壞晶閘管。如果車間的電壓供電系統(tǒng)正常,沒有大的波動(dòng),也許不會(huì)燒壞晶閘管。交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)大,車間變壓器容量小,超負(fù)荷運(yùn)行,再加之B相正組觸發(fā)脈沖幅值小,及車間供電系統(tǒng)的總開關(guān)盒的損壞等綜合原因造成了這次故障的發(fā)生。   處理:(1)更換自動(dòng)空氣斷路器。(2)更換新的晶閘管。 2 故障二   故障現(xiàn)象:1.8m臥車在點(diǎn)動(dòng)時(shí),花盤來回?cái)[動(dòng)。   檢查:測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的±20V直流穩(wěn)壓電源的紋波為4V峰峰值,大大超過了規(guī)定的范圍。   分析:在控制系統(tǒng)的放大電路中,高、低通濾波器可以濾掉,如:測(cè)速機(jī)反饋,電流反饋,電壓反饋中的各次諧波干擾信號(hào),但無法濾除系統(tǒng)本身直流電源電路中的諧波分量,因它存在于整個(gè)系統(tǒng)中,這些諧波進(jìn)入放大器就會(huì)使放大器阻塞,使系統(tǒng)產(chǎn)生各種不正常的現(xiàn)象。在點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下,因電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低,這些諧波已超過了點(diǎn)動(dòng)時(shí)的電壓值,造成了系統(tǒng)的振蕩,使主軸花盤來回?cái)[動(dòng),而且一旦去除諧波信號(hào),故障馬上消失。   處理:將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容,并測(cè)量紋波只有幾個(gè)毫伏后將電源板安裝好,開機(jī)試運(yùn)行,故障消除。   3 故障三   故障現(xiàn)象:5m立車在運(yùn)行加工中發(fā)出哐哐聲后,燒保險(xiǎn)。   檢查:發(fā)現(xiàn)5FC5FG、5RG5RQ正反組全無脈沖輸出(線路見圖2),測(cè)量結(jié)果,IC7反相器損壞,又發(fā)現(xiàn)1FG1FC輸出波形較其他波形幅值低得多。   分析:5m立車主驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓由晶閘管全控橋反并聯(lián)整流電路提供。12路觸發(fā)脈沖中,有兩路消失,另一路觸發(fā)脈沖的幅值較其它正常觸發(fā)脈沖要短三分之一,當(dāng)出現(xiàn)哐哐的齒輪撞擊聲時(shí),誤以為液壓馬達(dá)聯(lián)軸節(jié)處出現(xiàn)了問題,但過了一會(huì)兒兩路保險(xiǎn)絲燒壞,實(shí)際上,在這次故障的前一段時(shí)間里已燒過兩次保險(xiǎn),當(dāng)時(shí)只認(rèn)為是偶然的電網(wǎng)不穩(wěn)造成,因換上保險(xiǎn)絲后,故障就消除了。由于5m立車加工運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速較低,雖然可控硅整流電路是橋式整流,但是線路中觸發(fā)脈沖丟失和幅值小同時(shí)存在時(shí),也會(huì)造成電流不連續(xù),輸出的電壓不穩(wěn),從而使電機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。一開始出現(xiàn)的哐哐聲,實(shí)際就是轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的表現(xiàn)。由于電流斷續(xù)而引起的燒保險(xiǎn)故障能發(fā)生在運(yùn)行后停車和正常運(yùn)行的任何時(shí)刻。  處理:將放大管T1(另一組觸發(fā)電路中的放大管,功能如圖2中的T7)及反相器IC7換下,故障消除。 4 故障四   故障現(xiàn)象:1.8m臥車主軸在停車時(shí),發(fā)出巨大響聲,但保險(xiǎn)并未燒壞。   檢查:用診斷板按照說明書中的步驟對(duì)系統(tǒng)參數(shù)重新調(diào)整,調(diào)整過程中,發(fā)現(xiàn)線時(shí)間應(yīng)為15s,可是在故障時(shí)已調(diào)整為10s,另外增益電位器所調(diào)的位置也比要求的調(diào)得高,即使增益增大。   分析:所謂線時(shí)間是指系統(tǒng)的上升和下降時(shí)間。對(duì)于控制56kW的電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)線時(shí)間由15s改成了10s,那么電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械慣性會(huì)在停車時(shí)在齒輪上發(fā)出巨大響聲,從而使齒輪受到損害。   增大增益可以減少死區(qū),使轉(zhuǎn)速誤差減小,但增益太大會(huì)使超調(diào)嚴(yán)重,給系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)帶來麻煩,加之線時(shí)間的減少,更加劇了機(jī)械的響聲。   驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的各種參數(shù)都要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算,并根據(jù)每臺(tái)電機(jī)及機(jī)械的實(shí)際情況,反復(fù)進(jìn)行調(diào)整而確定,盡管機(jī)床已運(yùn)行多年,各參數(shù)有的也發(fā)生了變化,但這種變化是極微小的,在一般情況下,各電位器箭頭的位置不應(yīng)隨意改動(dòng)。   處理:(1)將線時(shí)間調(diào)整為15s。(2)將增益調(diào)小。   5 故障五   現(xiàn)象:46″立車主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然停止,片刻后又繼續(xù)運(yùn)行,此種現(xiàn)象時(shí)有時(shí)無,毫無規(guī)律可循,當(dāng)出現(xiàn)停車故障時(shí),計(jì)算機(jī)也無任何故障信號(hào)顯示,運(yùn)行幾天后,主軸就無法運(yùn)轉(zhuǎn)。   檢查:主控板中的DFP信號(hào)消失,當(dāng)用萬用表測(cè)量T104晶體管C極時(shí),DFP信號(hào)又出現(xiàn),但時(shí)間不長又消失。再測(cè)量T104管的be、bc間的電壓已不正常。   分析:如圖3所示,DFP信號(hào)是在機(jī)床需要運(yùn)行(此時(shí)計(jì)算機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并無故障,由接口板送出的一個(gè)-4V的PRE啟動(dòng)電壓,該信號(hào)送入T98的發(fā)射極從而使T105截止,T104導(dǎo)通,送出DFP的+20V信號(hào),進(jìn)入脈沖放大電路,控制可控硅觸發(fā)脈沖的發(fā)出。若計(jì)算機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有故障,則PRE為 0V,T104截止,T105導(dǎo)通,使DFP為0V,觸發(fā)脈沖無法發(fā)出。
  (摘自:中國機(jī)床網(wǎng))
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