從原理上說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)應(yīng)包括從位置指令脈沖給定到實(shí)際位置輸出的全部環(huán)節(jié)，即包括位置控制、速度控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、檢測(cè)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件等部分。但在很多系統(tǒng)中，為了制造方便，通常將伺服系統(tǒng)的位置控制部分與CNC裝置制成一體，所以，人們平時(shí)習(xí)慣上所說(shuō)的機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)，一般是指伺服進(jìn)給系統(tǒng)的速度控制單元、伺服電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)元器件部分，而不包括位置控制部分。

數(shù)控機(jī)床所采用伺服進(jìn)給系統(tǒng)按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制、以及混合控制。按伺服進(jìn)給系統(tǒng)使用的伺服電動(dòng)機(jī)的類型，半閉環(huán)、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床常用的伺服進(jìn)給系統(tǒng)可以分為起直流伺服驅(qū)動(dòng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)兩大類。在20世紀(jì)70年代至80年代的數(shù)控機(jī)床上，一般均采用直流伺驅(qū)動(dòng)；從80年代中、后期起，數(shù)控機(jī)床上多采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。

直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般按其主回路采用的功率放大元器件類型，又分為“晶閘管調(diào)速方式”（簡(jiǎn)稱為SCR速度控制系統(tǒng)）和“晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速方式”（簡(jiǎn)稱PWM速度控制系統(tǒng)）兩類。在控制上可以采用模擬量控制或數(shù)字量控制，，因此，在某些場(chǎng)合還可以分為模擬式與數(shù)字式兩種類型。

交流伺服系統(tǒng)一般采用PWM調(diào)制信號(hào)控制功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大的主回路，并按其指令信號(hào)與控制形式，分為模擬式伺服與數(shù)字式伺服兩類。初期的交流伺服系統(tǒng)一般是模擬式伺服系統(tǒng)，而目前使用的交流伺服系統(tǒng)通常都是采用數(shù)字量控制的全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。

在多年的維修工作中，處理過(guò)許多有關(guān)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障，我針對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的常見故障做了歸納總結(jié)。常見的進(jìn)給伺服故障有以下幾種：

1、超程

當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過(guò)由軟件設(shè)定的軟限位或者硬限位開關(guān)位置時(shí)，就會(huì)發(fā)生超程報(bào)警，一般會(huì)在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示報(bào)警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的說(shuō)明書及電氣原理圖，即可排除，解除報(bào)警。注意：如果機(jī)床的某個(gè)軸未行使至終端位置而發(fā)生超程報(bào)警，通常是由于機(jī)床在行駛過(guò)程中限位開關(guān)線斷或限位開關(guān)被東西卡住。

2、過(guò)載

通常當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過(guò)大，頻繁正、反向運(yùn)動(dòng)以及傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑不良或斜鐵有研傷，電機(jī)動(dòng)力線接地等原因時(shí)，均會(huì)引起伺服電機(jī)電流大，電機(jī)溫度過(guò)高或電機(jī)過(guò)載報(bào)警。有時(shí)機(jī)床運(yùn)行的過(guò)程中驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、電機(jī)本身故障也會(huì)引起過(guò)載報(bào)警。一般會(huì)在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示伺服電動(dòng)機(jī)過(guò)載、過(guò)熱或過(guò)流等報(bào)警信息。同時(shí)，在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元上、指示燈或數(shù)碼管會(huì)提示驅(qū)動(dòng)單元過(guò)載、過(guò)電流等信息。

大型裝備制造分廠的型號(hào)為TK42160C數(shù)控鏜床，采用的是SIEMENS 840D的數(shù)控系統(tǒng)，X軸就曾因?yàn)橥湘溨械乃欧姍C(jī)動(dòng)力線接地而引起過(guò)載報(bào)警，更換新的電機(jī)動(dòng)力電纜后機(jī)床正常。

3、爬行

發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過(guò)大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

大型裝備制造分廠的型號(hào)為2A637гФ1數(shù)控鏜床，X軸曾出現(xiàn)低速進(jìn)給不穩(wěn)的現(xiàn)象（即爬行現(xiàn)象），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)X軸斜鐵因滑潤(rùn)油臟而有輕微的研傷，處理后，X軸低速進(jìn)給正常。

4、振動(dòng)

在進(jìn)給（尤其是低速）時(shí)，機(jī)床某軸出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象通常是由于測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等；速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動(dòng)等。當(dāng)振動(dòng)發(fā)生在由正方向運(yùn)動(dòng)與反向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過(guò)大所致。機(jī)床以高速運(yùn)行時(shí)，可能產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警。機(jī)床振動(dòng)問(wèn)題一般屬于速度問(wèn)題，所以就應(yīng)去查找速度環(huán)；而機(jī)床速度的整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程是由速度調(diào)節(jié)器來(lái)完成的，即凡是與速度有關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器，因此振動(dòng)問(wèn)題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號(hào)、反饋信號(hào)及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。

5、伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)

數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元除了速度控制信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，一般為DC+24V直流電壓。伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，常用的診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號(hào)輸出；檢查使能信號(hào)是否接通。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的顯示器觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床的plc梯形圖（或流程圖）以確定進(jìn)給軸的起動(dòng)條件，如潤(rùn)滑、冷卻等是否滿足；對(duì)帶電磁制動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)，應(yīng)檢查電磁制動(dòng)是否釋放；檢查進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障，伺服電動(dòng)機(jī)是否故障。

大型裝備制造分廠采用SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)為XK2425/2的武漢數(shù)控龍門銑床曾出現(xiàn)Z軸伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)的故障。故障現(xiàn)象是無(wú)論正、反向開Z軸，Z軸均無(wú)動(dòng)作（Z軸電機(jī)不轉(zhuǎn)），但無(wú)任何報(bào)警。通過(guò)觀察數(shù)控系統(tǒng)顯示器顯示的“診斷”—“服務(wù)顯示”—“ 驅(qū)動(dòng)調(diào)整”菜單發(fā)現(xiàn)軸的脈沖使能信號(hào)無(wú)。而軸的使能信號(hào)由軸的驅(qū)動(dòng)單元的控制板給出，故初步判定軸的控制板故障或控制板到數(shù)控單元使能信號(hào)線斷。首先將Z軸驅(qū)動(dòng)控制板與Y軸的驅(qū)動(dòng)控制板更換，發(fā)現(xiàn)此時(shí)開Z軸正常，而開Y軸時(shí)出現(xiàn)了與Z軸最初相同的故障現(xiàn)象。故障可以確定Z軸的驅(qū)動(dòng)控制板故障，Z軸更換新的驅(qū)動(dòng)控制板后正常。

6、位置誤差

當(dāng)伺服軸動(dòng)動(dòng)超過(guò)位置允差范圍時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤差過(guò)大的報(bào)警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有：系統(tǒng)設(shè)定的允許范圍小；伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測(cè)裝置有污染或調(diào)整不當(dāng)；進(jìn)給傳動(dòng)鏈累積誤差過(guò)大：主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩(wěn)。

7、漂移

漂移是指當(dāng)給定指令值為零時(shí)，坐標(biāo)軸仍移動(dòng)。通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償和驅(qū)動(dòng)單元的零速調(diào)整來(lái)消。

8、機(jī)械傳動(dòng)部件的間隙與松動(dòng)

在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，常常由于傳動(dòng)元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動(dòng)受到破壞，因此，除了在設(shè)計(jì)時(shí)慎重選擇鍵聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)外，對(duì)加工和裝配必須進(jìn)行嚴(yán)查。在裝配滾珠絲杠時(shí)應(yīng)當(dāng)檢查軸承的預(yù)緊情況，以防止?jié)L珠絲杠的軸向竄動(dòng)，因?yàn)橛蜗兑彩钱a(chǎn)生明顯傳動(dòng)間隙的另一個(gè)原因。

我公司的數(shù)控機(jī)床所使用的進(jìn)給系統(tǒng)種有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。目前交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用的比較廣泛，主要有FAGOR、SIEMENS、NUM、安川等廠家生產(chǎn)的交流伺服系統(tǒng)。對(duì)于不同的伺服系統(tǒng)，雖然其故障時(shí)，系統(tǒng)的顯示的狀態(tài)及報(bào)警號(hào)不同，但其工作的原理基本相同，維修方法有很多相同之處。作為一名設(shè)備維修工作者，應(yīng)多學(xué)、多看、常總結(jié)，這樣才能通過(guò)科學(xué)的方法，行之有效的措施，迅速判別故障發(fā)生的原因，隨時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，保證數(shù)控機(jī)床安全、可靠運(yùn)行，提高設(shè)備使用率。