53进给伺服驱动系统的故障诊断与维护534FANUC交流进给伺服系统.PPT

第5章 伺服系统的故障诊断与维护 目录 5.1 伺服系统概述 5.1.1伺服系统概念 数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称随动系统。如果说数控系统是数控机床的大脑，是发布“命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控机床的“四肢”，是执行机构，它忠实而准确地执行由数控系统发来的命令，控制数控机床的运动部件的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。伺服控制系统的性能直接影响数控机床的精度、稳定性、可靠性和生产效率，因此伺服系统的性能决定了数控机床的性能。在实际应用中，数控机床伺服系统出现故障的概率较高，因此充分认识伺服系统的重要性，掌握伺服系统的故障诊断与维修方法是很有必要的。 5.1 伺服系统概述 5.1.2伺服系统组成 数控机床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件（如电机）、机械传动部件、执行元件和检测反馈装置等组成。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元件组成机械传动系统；检测元件和反馈电路组成检测系统。 5.1 伺服系统概述 5.1.3伺服系统的分类 数控机床伺服系统分类方法有多种。按控制方式的不同，可分为开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统和混合控制系统4种。按其作用和控制功能的不同，伺服驱动系统可分为主轴伺服驱动系统和进给伺服驱动系统。按电气控制原理和伺服电机类型的不同，还可分为直流伺服系统和交流伺服系统。根据控制信号的不同形式，伺服系统可分为模拟控制和数字控制两种；按反馈比较控制方式不同，可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统。 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 主轴伺服驱动系统硬件配置一般有三种： （1）由通用变频器和通用三相异步电动机构成的主轴变频调速驱动系统，这种实现方式结构简单，成本较低，多用于经济型数控机床（包括机床改造）的主轴调速之用。变频器的作用是将50HZ的交流电源整流成直流电源，然后通过PWM技术，逆变成频率可变的交流电源，驱动普通三相异步电动机变速旋转。 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 主轴伺服驱动系统硬件配置一般有三种： （2）由直流主轴速度控制单元和他励式直流电动机组成的直流主轴驱动系统。直流主轴电动机结构与永磁式电动机不同，由于要输出较大的功率且要求正、反转及停止迅速，所以一般采用他励式。为了防止直流主轴电动机在工作中过热，常采用轴向强迫风冷却或采用热管冷却技术。直流主轴速度单元是由速度环和电流环构成的双闭环速度控制系统，用于控制主轴电动机的电枢电压，进行恒转矩调速；控制系统的主回路采用反并联可逆整流电路，因为主轴电动机的容量大，所以主回路的功率开关元件大都采用晶闸管元件。主轴直流电动机调速还包括恒功率调速，由励磁控制回路完成。 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 主轴伺服驱动系统硬件配置一般有三种： (3)由交流主轴速度控制单元和交流主轴伺服电机组成的交流主轴伺服系统。交流主轴伺服系统又分模拟式和数字式两种，现主流产品大多为是数字式控制形式，由微处理器担任的转差频率矢量控制器和晶体管逆变器控制感应电动机速度，速度传感器一般采用脉冲编码器或旋转变压器； 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 主轴伺服驱动系统硬件配置一般有三种： 交流主轴电动机大多采用感应异步电动机的结构形式，这是因为永磁式电动机的容量不能做得很大，对主轴电动机的性能要求还没有对进给伺服电动机的性能要求那么高。感应异步电动机是在定子上安装一套三相绕组，各绕组之间角度相差120度，其转子是用合金铝浇铸的短路条与端环。这样的结构简单，与普通电动机相比，它的机械强度和电气强度得到了加强。在通风结构上也有很大攺进，定子上增加了通风孔，电动机的外壳使用成形的硅钢片叠片，有利于散热，电动机尾部安装了脉冲编码器等位置检测元件。 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 FANUC公司主轴伺服系统 FANUC系统直流主轴伺服系统 5.2 主轴伺服系统的故障诊断与维护 5.2.1常用主轴伺服系统 2．SIEMENS公司主轴驱动系统 SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5这4 个系列，与上述四个系列电动机配套的6RA24、6RA27系列驱动装置采用晶闸管控制。 20世纪80年代初期，该公司又推出了1PH5和1PH6两个系列的交流主轴电动机，功率范围为