第三章进给伺服系统

第三章FANUC进给伺服系统故障诊断与案例分析在日常的数控机床故障维修中，除了外围的系统报警外，我们还会遇到伺服类报警、编码器报警和通信类报警。

FANUC系统为故障的检查和分析提供了许多报警号码和LED报警代码显示。

通过这些报警号码和LED显示的代码，我们就可以从中分析故障的原因，从而采取合理的手段排除故障。

3.1 伺服模块LED报警代码内容分析当伺服单元出现故障时，系统会出现“4# #”报警。

一般伺服模块都有状态显示窗口（LED），则在显示窗口中显示相应的报警代码。

FANUC系统常用的伺服模块有α、αi、β、βi系列。

见图3-1(常用的FANUC伺服驱动装置)α系列伺服单元β系列伺服单元βi系列伺服单元α系列伺服模块αi系列伺服模块图3-1常用的FANUC伺服驱动装置FANUC系统伺服模块输入为交流三相200V，伺服模块电源是电源模块的直流电源300V，电动机的再生能量通过电源模块反馈到电网中，一般主轴驱动装置是串行数字控制装置时，进给轴驱动装置采用伺服模块。

下图3-2是一个标准数控车床驱动装置连接图片。

左边是电源模块，中间是双轴伺服模块，右边是串行数字主轴模块。

图3-3是一个标准数控加工中心驱动装置连接图片。

左边是电源模块，其次是串行数字主轴模块，其他是两块伺服模块。

图3-4是αi系列伺服模块连接原理图。

图3-2数控车床α系列伺服模块连接图3-3 数控加工中心αi系列伺服模块连接图3-4 αi系列伺服模块连接原理图稍微早期的α系列伺服模块和目前广泛使用的αi系列伺服模块的输入都是交流三相200V，伺服模块电源是电源模块的直流电源300V。

α系列伺服模块CNC与模块、模块之间的连接是电缆，而αi系列伺服模块与CNC、模块之间的连接是光缆，采用是FANUC伺服串行总线FSSB。

通过光缆连接取代了电缆连接，不仅保证了信号传输的速度，而且保证了传输的可靠性，并降低了故障率。

3.1.1交流α/αi系列SVM伺服单元故障与解决方法交流α系列SVM伺服单元连接见图3-5，交流αi系列伺服模块连接见图3-6。

数控机床进给伺服系统类故障诊断与处理模版数控机床进给伺服系统是数控机床的核心部件之一，负责实现机床的进给运动，保证加工的精度和稳定性。

然而，在使用过程中，由于各种原因，进给伺服系统可能会出现故障。

本文将针对数控机床进给伺服系统的常见故障进行诊断与处理，为解决相关问题提供参考。

一、通电检查1. 确保进给伺服系统的电源插座正常供电，并检查主控箱内的电源是否正常接通。

2. 检查电源线路是否破损或接触不良，特别是接地线是否良好连接。

3. 检查伺服驱动器面板上的电源指示灯是否亮起，以判断驱动器是否接通电源。

二、机械传动部分检查1. 检查进给轴的联轴器是否松动或破损，如有问题及时更换或固定。

2. 检查进给轴的传动皮带或齿轮是否损坏或脱落，如有问题及时更换或修复。

3. 检查进给轴的导轨和导轨滑块是否磨损或变形，如有问题及时更换或调整。

三、编码器检查1. 确保编码器的连接线路是否完好，没有破损或接触不良。

2. 检查编码器的供电电压是否正常，一般应在规定范围内。

3. 检查编码器的信号线是否良好连接，如有问题及时更换或重新连接。

四、伺服驱动器检查1. 确保伺服驱动器的连接线路是否完好，没有破损或接触不良。

2. 检查伺服驱动器的报警指示灯，判断是否存在故障报警，如有报警应根据具体情况查阅驱动器的故障代码进行处理。

3. 检查伺服驱动器的参数设置是否正确，特别是伺服增益、速度环参数等，如有问题应及时调整。

五、伺服电机检查1. 检查伺服电机的连接线路是否完好，没有破损或接触不良。

2. 检查伺服电机的绝缘性能，特别是对地绝缘是否合格，如有问题应及时更换或修复。

3. 检查伺服电机的温度是否过高，一般应在规定范围内，如过高应检查散热风扇是否正常工作。

六、参数设置检查1. 确保数控系统的参数设置与实际使用需求一致，特别是进给轴的相关参数，如脉冲当量、快速倍率等。

2. 检查数控系统是否存在进给轴停止禁止、机床保护等相关设置，如有问题应及时调整。

伺服进给系统的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握伺服进给系统的基本原理、组成及其在机械加工中的应用。

通过本课程的学习，学生能说出伺服进给系统的各个组成部分，理解其工作原理，掌握伺服进给系统的调整和使用方法，提高实际操作能力。

1.了解伺服进给系统的组成及工作原理。

2.掌握伺服进给系统的调整和使用方法。

3.知道伺服进给系统在机械加工中的应用。

4.能正确识别伺服进给系统的各个组成部分。

5.能熟练操作伺服进给系统，进行机械加工。

6.能根据加工需求，调整伺服进给系统的参数。

情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心，提高学生学习新技术的积极性。

2.培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括伺服进给系统的原理、组成、应用以及调整和使用方法。

1.伺服进给系统的原理：介绍伺服进给系统的工作原理，包括电气部分和机械部分。

2.伺服进给系统的组成：讲解伺服进给系统的各个组成部分，如伺服电机、传动机构、控制器等。

3.伺服进给系统的应用：介绍伺服进给系统在机械加工中的应用案例，如数控机床、机器人等。

4.伺服进给系统的调整和使用方法：讲解如何调整伺服进给系统的参数，以及如何正确使用伺服进给系统进行机械加工。

三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。

1.讲授法：用于讲解伺服进给系统的原理、组成和应用。

2.讨论法：用于引导学生讨论伺服进给系统的调整和使用方法。

3.案例分析法：通过分析实际应用案例，让学生更好地理解伺服进给系统的工作原理和应用。

4.实验法：让学生亲自动手操作伺服进给系统，提高实际操作能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

1.教材：选用国内权威出版社出版的教材，内容全面，理论与实践相结合。

2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书，丰富知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示伺服进给系统的工作原理和应用。

伺服系统2.1 什么是控制系统通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为控制系统。

如室内温度、湿度控制，电机的转速控制，工业上的液位控制、压力控制等手动控制（Manual Control）自动控制（Automatic Control)2.2 什么是自动控制系统自动控制是在没有人的直接干预下，利用物理装置对生产设备和工艺过程进行合理的控制，使被控制的物理量按照预定的规律变化的过程。

通过控制装置执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，称为自动控制系统。

2.3 自动控制系统的常用术语在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象（或对象）；被控制的物理量称为被控量（或输出量）；决定被控量的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正常控制的所有因素称为扰动量。

给定量和扰动量都是自动控制系统的输入量。

扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。

2.4 自动控制系统的两种外作用1、有效输入信号（简称输入信号）输入信号决定系统被控量的变化规律或代表期望值，并作用于系统的输入端。

2、有害干扰信号（简称干扰信号）干扰信号是系统所不希望而又不可避免的外作用信号，它不但可以作用于系统的任何部位，而且可能不止一个。

由于它会影响输入信号对系统被控量的有效控制，严重时必须加以抑制或补偿。

3.1 开环控制和闭环控制以恒温箱为例以书上晶闸管调速系统为例3.1 开环控制和闭环控制开环控制系统（Open-loop Control System)是指系统的输出端和输入端不存在反馈关系，系统的输出量对控制作用不发生影响的系统。

这种系统既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端与输入量进行比较，控制装置与被控对象之间只有顺向作用，没有反向联系。

闭环控制系统（Close-loop Control System)系统的控制装置和被控对象不仅有顺向作用，而且输出端和输入端之间存在反馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控制系统就是反馈控制系统。

一、选择题第一章1.数控机床按运动控制方式分类，可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。

2.数控系统中的CNC的中文含义是_计算机数字控制_。

3.数控机床大体由输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置测量反馈装置和机床本体组成。

4.数控机床是用数字化代码来控制_刀具和工件_的相对运动，从而完成零件的加工。

5.列举两个数控特种加工机床，如_数控电火花成形机床_、_火焰切割机_。

数控激光切割机床，数控线切割机床6.按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于_轮廓控制_的数控机床。

第三章7.数控机床实现插补运算广泛应用的是直线插补和圆弧插补。

8.所谓插补就是在已知特征点之间插入一些中间点的过程，换言之，就是“数据点的密化”过程。

9.平面轮廓加工属于两轴加工方式。

10.沿刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边是G41 指令，刀具偏在工件轮廓的右边是G42 指令，刀具中心轨迹和编程轨迹生重合是G40指令。

11．刀具半径补偿的建立与取消都须在G00或G01指令下进行。

12.数控车床的刀具补偿分为两种情况，即刀具的位置补偿和刀尖_半径_补偿。

13.数控车床中的G41／G42是对刀具的__半径_进行补偿。

14.逐点比较法的四个节拍分别是偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别。

15.偏差函数F(x，y)反映了刀具偏离工件廓形曲线的情况。

若刀具在曲线上方，则F(x，y) >0，若刀具在曲线上，则F(x，y)=0；若刀具在曲线下方，则F(x，y) <0。

第四章16.程序编制的方法有手动编程和自动编程两种方法。

17.在坐标平面设定中，一般用G17 来设定XY平面，用G19来设定YZ平面。

18.各几何元素间的联结点称为基点。

19.常见的刀库的类型可分为盘式刀库和链式刀库两种。

20.G91 G01 X3.0 Y4.0 F100执行后，刀具移动了5.0mm 。

21. 走刀路线是指加工过程中，刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。

第三节伺服进给系统数控机床的进给系统又称“伺服进给系统”。

所谓“伺服”，即，可以严格按照控制信号完成相应的动作。

在数控机床的结构中，简化最多的就是进给系统。

所有数控机床的（做直线运动的）伺服进给系统，基本形式都是一样的。

一、传统机床进给系统的特点1．进给运动速度低、消耗功率少进给运动的速度一般较低，因而常采用大降速比的传动机构，如丝杠螺母、蜗杆蜗轮等。

这些机构的传动效率虽低，但因进给功率小，相对功率损失很小。

2．进给运动数目多不同的机床对进给运动的种类和数量要求也不同。

例如：立式钻床只要求一个进给运动；卧式车床为两个（纵、横向）；而卧式铣镗床则有五个进给运动。

进给运动越多，相应的各种机构（如变速与换向、运动转换以及操纵等机构）也就越多，结构就更为复杂。

3．恒转矩传动进给运动的载荷特点与主运动不同。

当进给量较大时，常采用较小的背吃刀量；当进给量较小时，则选用较大的背吃刀量。

所以，在采用各种不同进给量的情况下，其切削分力大致相同，即都有可能达到最大进给力。

因此，进给传动系统最后输出轴的最大转矩可近似地认为相等。

这就是进给传动恒转矩工作的特点。

4．进给传动系统的传动精度进给传动链从首端到末端，有很多齿轮等进行传递，每个传动件的误差都将乘以其后的传动比并最终影响末端件输出，输出端的总误差是中间各传动件误差的累积（均方根）。

因为进给传动链总趋势是降速，所以远离末端件的传动件误差影响较小，而越靠近末端件的传动件误差，对总的传动精度的影响越大。

因此把越靠近末端件的传动比取得越小（相当于“前慢后快”原则），对减小其前面各传动件的误差影响越大。

这就是“传动比递降原则”。

应该注意：传统机床仅在“内联系传动链”中需要考虑传动精度。

二、提高传动精度的措施：①缩短传动链减少传动件数目，以减少误差的来源。

（即累积误差减少）②合理分配各传动副的传动比尽可能采用传动比递降原则；尽量采用大降速比的末端传动副，如：输出为回转运动用蜗杆蜗轮副，输出为直线运动用丝杠螺母副。