伺服控制示意图在数控机床维修中的应用

　　现代数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，而且是三环控制。由里向外分别是电流环、速度环、位置环。图1为典型的全闭环伺服系统控制方式示意图。

　　通常，电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。在遇到机床各进给轴或主轴运动故障时，依据图1所示控制流程，用交换法或排除法，可以判断大部分反馈或与反馈有关的前向通道的控制故障以及部分机械传动方面的故障。

　　1.SA6/3000 3m数控外圆磨床X轴、TZ2916数控镗铣床B轴产生轨迹误差监控报警SA6/3000 3m数控外圆磨床采用FAGOR8055数控系统，故障现象为：手动移动X轴时，该轴高速移动，然后报警。但是在利用操作面板上的1μm按键移动时，X轴平稳移动，但不停止，且跟随误差始终为1μm。由此可推断，驱动装置及伺服电机均正常，由于跟随误差不能随X轴移动而消除，可大概确定无位置反馈信号。由图1可知△θ=θr－θf，手动移动X轴时，θf为0，θr不断增大，则△θ不断增大，Vr= Kθ•△θ就变得很大，造成电机快速移动，直至△θ超出允许值，产生轨迹误差监控报警。若用1μm按键移动时，由于△θ=θr= 1μm，可知跟随误差始终不变，Vr= Kθ•△θ=Kθ/1000，因而X轴能平稳移动，且△θ也未超出误差允许值，机床不会报警。将Z轴位置编码器与X轴位置编码器互换后，X轴恢复正常，Z轴出现相同故障，因而确定X轴位置编码器出故障。

　　在维修TZ2916数控镗铣床的B轴工作台齿圈时，出现B轴轨迹误差监控报警，运用上述方法，确定B釉旋转编码器可能出故障。经询问，原因是为了维修方便，将编码器拆了下来，故B轴转动时，发生了此故障。在将电机编码器进行信号倍频后作为位置反馈信号提供给数控系统，如图1虚线①所示，从而满足了闭环要求（半闭环），维修时，使B轴转了起来。

　　2.BP200数控镗铣床X轴剧烈抖动，产生静态误差监控报警某进口BP200数控镗铣床X轴移动时剧烈抖动，产生静态误差监控报警。从图1可见，其△θ和△V应该是或大或小、或正或负，与实际状态值相符。首先从位置环分析，由于θr是稳定的，且θf因X轴的剧烈抖动，数据变化无规律，使△θ=θr－θf异常。为排除测量系统本身故障而输出异常数据，导致抖动产生。采用替换法分别排除了钢尺及读数头的故障，确定了测量系统没有问题。分析图1控制原理，假设一开始△θ过大，造成Vr= Kθ•△θ很大，电机快速移动，使θf迅速增大，且超过θr，使得△θ<0，Vr<0，电机又反向移动。这样，就形成了抖动。经过分析，只有齿轮间隙可造成△θ变大，经检查传动部分，存在不小的间隙，排除此间隙后，机床恢复正常。

　　3.EC-300数控镗铣床Z轴移动出现大的偏差，但没有报警美国HAAS公司EC-300数控镗铣床Z轴曾经出现给出移动1mm指令，实际只移动了0.3mm，再继续向前移动，又能保证1mm的移动距离，且机床没有报警。初步分析，是由反向间隙造成的，经查，发现该机床是通过电机编码器给出的位置反馈，如图1虚线①所示。此为半闭环控制方式，根据故障现象分析，应该是闭环以外的部分出现问题，根据机械传动结构，判定滚珠丝杠有轴向窜动。用百分表测量，确实是滚珠丝杠出现轴向窜动，经处理后故障消失。