数控机床故障诊断与维修项目8数控车床进给轴抖动故障诊断与排除

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1、项目八数控车床进给轴抖动故障诊断与排除1项目分析项目实施知识拓展项目作业项目导入项目导航2学习目标*知识目标熟悉进给驱动系统的组成，控制方式。2.熟悉进给伺服系统各类故障的表现形式，机床振动类故障的原因及分析、排除的方法。*能力目标通过相关知识的学习和实际故障的诊断分析操作，达到初步具备准确地诊断与排除相关故障的能力。3【项目导入】华中世纪星数控车床在加工过程中X轴自动抖动，加工出来的工件有振纹，表面粗糙度差。现对数控车床进给轴自动抖动故障进行诊断与维修，使其能够正常运行。4【项目分析】数控机床进给轴抖动故障一般属于进

2、给伺服驱动系统的故障。一、相关知识1.进给驱动系统的组成进给驱动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的性能，决定了数控机床的档次，因此，在数控技术发展的历程中，进给驱动系统的研制和发展总是放在首要的位置。5数控系统所发出的控制指令，是通过进给驱动系统来驱动机械执行部件，最终实现机床精确的进给运动的。数控机床的进给驱动系统是一种位置随动与定位系统，它的作用是快速、准确地执行由数控系统发出的运动命令，精确地控制机床进给传动链的坐标运动。它的性能决定了数控机床的许多性能，如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。6数控机床的

3、进给驱动系统一般由驱动单元、机械传动部件、执行部件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行部件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置(或称作检测系统)。7伺服系统一般是一个反馈控制系统，通过输入给定值与反馈值进行比较，利用比较后产生的偏差对系统进行自动调节，从而达到消除偏差、使被调节量与给定值一致的目的。伺服系统通常是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。速度环中用作速度反馈的检测装置为测速发电机、脉冲编码器等。速度控制单元是一个独立的单元部件，它由速度调节器、电

4、流调节器及功率驱动放大器等各部分组成。位置环是由CNC装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等各部分组成。位置控制主要是对机床运动坐标轴进行控制，坐标轴控制是要求最高的位置控制，不仅对单个轴的运动速度和位置精度的控制有严格要求，而且在多轴联动时，还要求各移动轴有很好的动态配合，才能保证加工效率、加工精度和表面粗糙度。82.进给驱动系统的基本形式进给驱动系统分为开环和闭环控制两种控制方式，根据控制方式，我们把进给驱动系统分为步进驱动系统和进给伺服驱动系统。开环控制与闭环控制的主要区别为是否采用了位置和速度

5、检测反馈元件组成了反馈系统。闭环控制一般采用伺服电动机作为驱动元件，根据位置检测元件所处在数控机床不同的位置，它可以分为半闭环、全闭环和混合闭环三种。91）根据控制方式分类（1）开环控制系统。开环控制系统的驱动元件主要是功率步进电动机或电液脉冲马达。这两种驱动元件工作原理的实质是数字脉冲到角度位移的变换，它不用位置检测元件实现定位，而是靠驱动装置本身，转过的角度正比于指令脉冲的个数，运动速度由进给脉冲的频率决定。采用开环控制系统的数控机床结构简单，制造成本低，但是由于系统对移动部件的实际位移量不进行检测，因此无法通过反

6、馈自动进行误差检测和校正。步进电机的步距角误差、齿轮与丝杠等部件的传动误差,最终都将影响被加工零件的精度；特别是在负载转矩超过电动机输出转矩时，将导致步进电机的“失步”，使加工无法进行。因此，开环控制仅适用于加工精度要求不高，负载较轻且变化不大的简易、经济型数控机床上。10开环控制系统11（2）半闭环控制系统。位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换，称为间接测量。12采用半闭环控制系统的数控机床，电气控制与机械传动间有明显的分界，因此调试维修与故障诊断较方便，且机械部分的间

7、隙、摩擦死区、刚度等非线性环节都在闭环以外，因此系统的稳定性较好。伺服电机和光电编码器通常做成一体，电动机和丝杠间可以直接联接或通过减速装置联接；位置检测单位和实际最小移动单位间的匹配，可以通过数控系统的参数（电子齿轮比）进行设置。它具有传动系统简单、结构紧凑、制造成本低、性能价格比高等特点，从而在数控机床上得到广泛应用。13（3）闭环伺服控制系统。闭环系统是误差控制随动系统。数控机床进给系统的误差是CNC输出的位置指令和机床工作台（或刀架）实际位置的差值。闭环系统位置检测装置测出实际位移量或者实际所处位置，并将测量值

8、反馈给CNC装置，与指令进行比较，求得误差，依此构成闭环位置控制14闭环控制系统15由于闭环伺服系统是反馈控制，从理论上说，其运动精度仅取决于检测装置的检测精度，系统传动链的误差环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿，而且它可以对传动系统的间隙、磨损自动补偿，其精度保持性要比半闭环系统好得多。目前闭环系统的分辨率多数为