伺服系统的分类

伺服系统的分类主轴驱动系统→主轴的旋转运动

进给驱动系统→进给轴直线运动

直流驱动系统

交流驱动系统

伺服系统（组成）伺服电机（M）

驱动信号控制转换电路

电力电子驱动放大模块

电流调解单元，速度调解单元

相信的检测装置

数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位移和速度作为控制系统，它是执行CNC装置所发出命令的执行机构。

因为电动机拖着一个重量很重的工作台，而且摩擦力随着季节、新旧程度、润滑状态等因素而变化，控制了一个稳定速度，精确定位，可以想象其难度之大

位置环也称为外环，其输入信号是计算机给出的指令和位置检测器反馈的位置信号。这个反馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相反。指令信号是相位置环送去加数，而反馈信号是送去减数。

位置环的输出就是速度环的输入

位置检测器可以是光电编码器、旋转变压器，也可能是光栅尺、感应同步器或磁栅尺等。但是，它的作用就是检测位置的，有时可能是直接检测位置的，有时可能是直接检测位置，但也有时是间接检测位置

机床进给伺服系统

高精度

快响应

宽调速范围

低速大转矩

对主轴传动提出下述要求：

1、主传动电动机应有（2.2~250）KW的功率范围；

2、要有大的无级调速范围，如能在1：100~1000范围内进行恒转矩速度和1：10的恒功率

调速

3、要求主传动有四项限的驱动能力

4、为了满足螺纹车削，要求主轴能与进给实行同步控制

5、在加工中心上为了自动换刀，要求主轴能进行高精度定向停位控制，甚至要求主轴具有

角度控制功能等。

主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴电动机带齿轮换挡，目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以适应切削的需要；二是主轴电动机通过同步齿形带或皮带驱动主轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点

FANUC公司主轴驱动系统主要采用交流主轴驱动系统

S H P 三个系列（1.5~37、1.5~22、3.7~37KW）

SIEMENS 公司主轴驱动系统直流主轴电机1GG5、1GF5

交流主轴电机1PH5、1PH6

主轴伺服系统的故障形式及诊断方法故障形式

诊断方法

速度调节器的输入作为电流调节器的给定信号来控制电动机的电流和转矩。其优点在于：可

以根据速度指令的模拟电压信号与实际转速反馈点压的差值及时控制电动几的转矩，在速度差值大时，电动机转矩大，速度变化快，以便尽快的使电动机的转速达到给定值；而当转速接近给定值时，又能使电动机的转矩自动的减小，这样可以避免过大的超调，使转速接近给定值，保证转速稳态无静差。电流环的作用是，当系统受到外来的干扰时，能迅速地做出抑制干扰的响应，保证系统具有最佳的加速和制动的时间特性。另外，双闭环调速系统以速度调节器的输出作为电流调节器的输入给定值，速度调节器的输出限幅值就限定了电流环中的电流

速度环：控制电机的电流及转矩

电流环：抑制干扰

（1）控制模块（N1）包括两片80186，五片EPROM。完成电网端逆变器的触发脉冲控制、矢量换计算以及对变频进行PWN调节

（2）I/O模块（U1）通过U/f 变换器为N1组件处理各种I/O模拟信号

（3）电源模块（G01）和中央控制模块（G02）除供给控制电路所需的各种电源，在G02上还输出各种继电器信号至数控系统进行控制。

（4）选件（S10）配置主轴定位电路板或C轴进给控制电路板。通过内装轴端编码器（18000脉冲/r）或外装轴端编码器（1024脉冲/r或9000脉冲/r）对主轴进行定位或C轴控制）

U/F变换器：电压/频率变换器

所谓“通用”包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼型异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能，应用于各种不同性质的负载。

变频控制的故障诊断

（1）过电压主要有两种情况：①电源电压过高。变频器一般允许电源电压向上波动的范围是+10%，超过此范围时，就进行保护。②降速过快。如果将减速时间设定得太短，在再生制动过程中制动电阻来不及将能量放掉，致使直流回路电压过高，形成高电压。

（2）欠电压

电源方面：①电源电压低于额定值电压的10%。②电源缺相

主电路方面：①整流器件损坏。如果六个整流二极管中有部件损坏，整流后的电压将下降。②限流电阻R0未“切出”电路。如果延时触点KA未动作、触点接触不良或晶闸管VT未导通，是电阻R0长时间接入电路，将导致直流侧欠电压。

（3）过电流

非短路性过电流：①电动几严重过载。②电动机加速过快

短路性过电流：①负载侧短路。②负载侧接地。③变频器逆变桥同一桥臂的上下两晶体管同时导通，形成“直流”。因为变频器在运行时，同一桥臂上下两晶体管总是处于交替道统状态，在交替导通状态，在交替导通的过场中，必须保证只有在一个晶体管完全截止后，另一个晶体管才开始导通。如果由于某种原因，如环境温度过高等，使器件参数反正漂移，就可以能导致直通。

1、故障形式

（1）超程

（2）过载

（3）窜动

（4）爬行

（5）振动

（6）伺服电动机不转

（7）位置误差

（8）漂移

（9）回参考点故障

2、故障定为

由于伺服系统是由位置环速度环组成的，当伺服系统出现故障时，为了快速定位故障的部位，可以采用如下两种方法：

（1）模块交换法

（2）外接参考电压法

交流伺服电动机常见的故障有：

（1）接线故障由于接线不当，在使用一段时间后就可能出现一些故障，主要为插座脱焊，端子接线松开引起接触不良

（2）转子位置检测装置故障当霍尔开关或光点脉冲编码器发生故障时，会引起电动机失控，进给有振动

（3）电磁制动故障带电磁制动的伺服电动机，当电磁制动器出现故障时，会出现得电不松开，失电不制动的现象

交流伺服电动机故障判断的方法有：

（1）万用表或电桥测量电枢绕组的直流电阻，检测是否断路，并用兆欧表查绝缘是否良好

（2）将电动机与机械装置分离，用手转动电动机转子，正常情况下感觉有阻力，转一个角度后手放开，转子有返回现象；如果用手转动转子时能连续转几圈

并自由停下，该电动机已损坏；如果用手转不动或转动后无返回，电动机机

械不凡可能有故障。

进给驱动的任务是：驱动装置接受数控系统的速度控制等信号，拖动伺服电动机带动滚珠丝杠实现工作台、刀架或主轴箱的直线位移。驱动装置在结构上有①模块式②单元式，如图4-25为三菱MR-J2驱动装置简图，整个装置集电源、控制和功率驱动为一体，组成一个单元

在驱动方式上有：①直流PWM和晶闸管驱动方式。②交流同步电动几变频控制方式。③步进电动机驱动方式。由于进给驱动装置在伺服系统中进行的是速度环控制，故进给驱动装置也称速度控制单元

引起过热报警的原因有：①机床切削条件苛刻及机床摩擦力矩增大，引起主回路中的过载继电器动作。②切削时伺服电动机电流太大或变压器本身故障，引起伺服变压器热控开关动作③伺服电动机电枢内部短路或绝缘不良、电动机永久磁钢去磁或脱落及电动几制动器不良，引起电动机内的热控开关动作。

3、无报警显示的故障