伺服系统的故障分析与维修

第 3 章伺服系统的故障分析与维修 3 ．1 伺服系统概述 数控机床的伺服驱动系统主要有两种：进给驱动系统和主轴驱动系统。 前者控制机床各坐标轴的切削进给运动，后者控制机床主轴的旋转运动。 它们的职能是提供切削过程中所需要的转矩和功率，可以任意调节运转速度和准确的位置控制。 数控机床的伺服驱动系统分直流与交流两类不同的装置。 1 、伺服系统的概念 伺服系统是以机械位置或角度作为控制量的自动控制系统。 在数控机床中， CNC 控制器经过插补运算生成的进给脉冲或进给位移量指令输入到伺服系统，由伺服系统经变换和功率放大转化为机床机械部件的高精度运动。 伺服系统既是数控机床控制器与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节，它的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。 数控机床的最高移动速度、运动精度和定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动、静态性能。 研究与开发高性能的伺服系统是现代数控机床的关键技术之一。 早期的数控机床，尤其是大中型数控机床常采用电液伺服系统驱动。 从八十年代起全电气伺服系统成为数控机床的主要驱动器。 2 、伺服系统的基本技术要求 （1）精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。 在速度控制中，要求高的调速精度，比较强的抗负载扰动能力。即对静、动态精度要求都比较高。 （2）稳定性好 稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 随伺服系统要求有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳。 稳定性直接影响数控价格的精度和表面粗糙度。 （3）快速响应 快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 为了保证轮廓切削形状精度和低的加工表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快。 这一方面要求过渡过程时间要短，一般在 200 ms 以内，甚至小于几十毫秒；另一方面要求超调要小。 （4）调速范围宽 调速范围 Rn 指生产机械要求电机能提供的最高转速nmax 和最低转速nmin 之比：Rn=nmax/nmin 。 通常，nmax 和nmin 一般对指额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，也可以是实际负载的转速。 1）进给伺服系统的调速要求 数 控 机 床 中 ， 进 给 伺 服 系 统 的 调 速 范 围 与 伺 服 系 统 的 分 辨 率 有 关 。 一 般 的 调 速 范 围 要 求 在 脉 冲 当 量 为...