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JVOP-100伺服操作面板渠道商介紹，現(xiàn)代數(shù)控機床伺服系統(tǒng)常采用全閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且是三環(huán)控制。由里向外分別是電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。
通常，電流反饋由電流互感器或串在電動機電源上的電流檢測器構(gòu)成；速度反饋由測速電機或電機編碼器構(gòu)成；位置反饋由光柵尺、磁柵或旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成。在遇到機床各進給軸或主軸運動故障時，依據(jù)圖1所示控制流程，并巧用交換法或排除法，可以判斷大部分反饋或與反饋有關(guān)的前向通道的控制故障以及部分機械傳動方面的故障。以下通過我廠幾臺設(shè)備的故障實例來進行分析。
一、SA6/3000三米數(shù)控外圓磨床X軸、TZ2916數(shù)控鏜銑床B軸產(chǎn)生軌跡誤差監(jiān)控報警
SA6/3000三米數(shù)控外圓磨床采用FAGOR8055數(shù)控系統(tǒng)，其故障現(xiàn)象是：手動移動X軸時，該軸高速移動，然后報警。但是在利用操作面板上的1μm按鍵移動時，X軸平穩(wěn)移動，但不停止，且跟隨誤差始終為1μm。由此可推斷，驅(qū)動裝置及伺服電機均正常，由于跟隨誤差不能隨X軸移動而**，可大概確定無位置反饋信號。至于故障現(xiàn)象，可以通過圖1得到解釋，由圖1可知Δθ=θr-θf，手動移動X軸時，θf為0，θr不斷增大，則Δθ不斷增大，Vr=Kθ*Δθ就變得很大，造成電機快速移動，直至Δθ超出允許值，產(chǎn)生軌跡誤差監(jiān)控報警。若用1μm按鍵移動時，由于Δθ=θr=1μm，可知跟隨誤差始終不變，Vr=Kθ*Δθ= Kθ/100，因而X軸能平穩(wěn)移動，且Δθ也未超出誤差允許值，機床不會報警。將Z軸位置編碼器與X軸位置編碼器互換后，X軸恢復正常，Z軸出現(xiàn)相同故障，因而確定X軸位置編碼器出故障。
同理，TZ2916數(shù)控鏜銑床B軸是在廠方數(shù)控機床維修員維修B軸工作臺齒圈時，出現(xiàn)B軸軌跡誤差監(jiān)控報警，運用上述方法，確定B軸旋轉(zhuǎn)編碼器可能出故障。經(jīng)過向其修理人員詢問，才知他們?yōu)榱藬?shù)控機床維修方便，將編碼器拆了下來，但又想讓B軸轉(zhuǎn)動，便于數(shù)控機床維修，因此發(fā)生了此故障。但是，為了讓B軸轉(zhuǎn)起來，在將電機編碼器進行信號倍頻后作為位置反饋信號提供給數(shù)控系統(tǒng)，如圖1虛線①所示，從而滿足了閉環(huán)要求（半閉環(huán)），使B軸轉(zhuǎn)了起來。
二、BP200數(shù)控鏜銑床X軸劇烈抖動，產(chǎn)生靜態(tài)誤差監(jiān)控報警
某臺進口BP200數(shù)控鏜銑床X軸移動時劇烈抖動，產(chǎn)生靜態(tài)誤差監(jiān)控報警。從圖1應該看出，其Δθ和ΔV應該是或大或小、或正或負的，而事實上也確實是這樣，從實際狀態(tài)值也反映了這一點。首先從位置環(huán)考慮，由于θr是穩(wěn)定的，且θf由于X軸的劇烈抖動，數(shù)據(jù)變化應該是無規(guī)律的，因而Δθ=θr-θf是異常的。但是也不排除測量系統(tǒng)本身故障而輸出異常數(shù)據(jù)，導致抖動產(chǎn)生。我們采用代換法分別排除了鋼尺及讀數(shù)頭的故障嫌疑，確定了測量系統(tǒng)沒有問題。分析圖1控制原理，我們假設(shè)一開始Δθ過大，造成Vr=Kθ*Δθ很大，電機快速移動，又造成θf迅速增大，且超過θr，使得Δθ<0, Vr<0,電機又反向移動。這樣，就形成了抖動。那怎樣才能使得Δθ無端地變大呢？經(jīng)過分析，只有齒輪間隙可造成Δθ變大，經(jīng)檢查傳動部分，確實有不小的間隙存在，排除此間隙后，機床恢復正常。
三、EC-300數(shù)控鏜銑床Z軸移動出現(xiàn)大的偏差，但沒有報警
美國HAAS公司EC-300數(shù)控鏜銑床Z軸曾經(jīng)出現(xiàn)給出移動1mm指令，實際只移動了0.3mm，再繼續(xù)向前移動，又能保證1mm的移動距離，且機床沒有報警。初步分析，是由反向間隙造成的，但是，又怎么會有0.7mm這么大的反向間隙呢?若按照圖1分析, Δθ如此之大,機床Z軸應以非�？斓乃俣纫苿�,并產(chǎn)生報警。通過檢查，我們發(fā)現(xiàn)該機床是通過電機編碼器給出的位置反饋，如圖1虛線①所示。通過此種半閉環(huán)控制方式以及機床無報警現(xiàn)象，我們分析，其控制前向通道及反饋系統(tǒng)應該沒有問題，應該是閉環(huán)以外的部分出現(xiàn)問題，并根據(jù)其機械傳動結(jié)構(gòu)，判定滾珠絲杠有軸向竄動，用百分表測量，確實是滾珠絲杠出現(xiàn)軸向竄動，經(jīng)處理后故障消失。這就是半閉環(huán)與全閉環(huán)的不同之處，若該機床采用全閉環(huán)控制方式，如此大的位置偏差，機床是會報警的。
四、BP200數(shù)控鏜銑床Y軸電機嘯叫，而后產(chǎn)生電機編碼器報警
該故障現(xiàn)象發(fā)生時，經(jīng)常是發(fā)生在Y軸靜止時，并且從實際狀態(tài)值可以看到電機速度實際值大幅上升，然后報警。由于是在靜止狀態(tài)，一開始，我們懷疑電機嘯叫是由于電機速度實際值非正常上升引起，而電機速度實際值上升可能是由于編碼器電纜受電磁干擾所致，因此另找一根屏蔽電纜試驗，故障依舊，因而排除了電磁干擾的原因。后來我們發(fā)現(xiàn)電機嘯叫時，有高頻振動現(xiàn)象。因此，我們分析，電機編碼器出錯是由電機高頻振動造成的，而電機速度實際值的非正常上升也是電機高頻振動的實際反映。由于該電機時而也能正常工作，故電機編碼器應該沒有問題。我們又將電機脫開負載，改為半閉環(huán)工作，故障依舊，從而排除了機械方面的原因。那么很有可能是速度環(huán)參數(shù)匹配的問題。由圖2可知，速度環(huán)參數(shù)速度增益值Kp過大（L1曲線），很容易造成速度在調(diào)節(jié)時間內(nèi)穩(wěn)定不下來。在適當降低Kp值后，電機嘯叫現(xiàn)象消失。當然，若軸的增益做了大幅度調(diào)整后，可能會影響插補精度，需要將聯(lián)動軸相同參數(shù)都作相應改動，方可保證加工精度。
五、PD16數(shù)控平面鉆床Y軸偶而快移，并產(chǎn)生41#跟隨誤差報警
PD16數(shù)控平面鉆床曾經(jīng)發(fā)生Y軸快速移動，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生41#跟隨誤差報警，但是伺服驅(qū)動器未產(chǎn)生任何報警。該驅(qū)動器如圖1虛線框所示，其接受NC系統(tǒng)給出的速度命令，并將電機編碼器反饋的速度信號處理后送回NC系統(tǒng)作為位置反饋信號。由故障現(xiàn)象可得: Vr增大是由于Δθ增大, Δθ增大是由于NC系統(tǒng)未接收到θf數(shù)據(jù)所致,由于伺服驅(qū)動器未產(chǎn)生任何報警，判定故障發(fā)生在速度信號倍頻處理、反饋通道或NC系統(tǒng)位置信號接收或處理部分，即虛線①處。經(jīng)檢查，為伺服驅(qū)動器θf數(shù)據(jù)輸出接口處有接觸不良現(xiàn)象，處理后故障不再發(fā)生。
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