無錫機電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蔣洪斌

檢測元件是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號回反饋控制系統(tǒng)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是直接對機床的直線位移測量，常用的檢測元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對引起機床的直線位移的回轉(zhuǎn)型元件的間接測量，它常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。因此檢測元件的工作狀態(tài)影響著進給的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

常見的檢測元件的故障有以下幾種情況：

1.加／減速時機床震動

（1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。

（2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。

（3）測速發(fā)電機出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測速機。

2.飛車

在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：

（1）脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。

（2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。

（3）檢查測速發(fā)電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。

3.主軸不能定向或定向不到位

在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時，應(yīng)檢查位置檢測器（編碼器）是否不良。

4.坐標(biāo)軸振動進給

在檢查電動機線圈是否短路，機械進給絲杠同電機的連接是否良好，檢查整個伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測速機是否可靠。

5.NC報警中因程序錯誤，操作錯誤引起的報警

如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的NC報警090.091。出現(xiàn)NC報警，有可能是主電路故障和進給速度太低引起。同時，還有可能是：

（1）脈沖編碼器不良。

（2）脈沖編碼器電源電壓太低，（此時調(diào)整電源電壓的15V，使主電路板的＋5V端子上的電壓值在4.95—5.10V內(nèi)）。

（3）沒有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號而不能正常執(zhí)行參考點返回。

6.伺服系統(tǒng)的報警號

如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的伺服報警：416、426、436、446、456；SIEMENS 880系統(tǒng)的伺服報警：1364；SIEMENS 8系統(tǒng)的伺服報警：114、104等。當(dāng)出現(xiàn)如上報警號時，有可能是：

（1）軸脈沖編碼器反饋信號斷線，短路和信號丟失，用示波器測A相、B相一轉(zhuǎn)信號。

（2）編碼器內(nèi)部受到污染、太臟、信號無法正確接收。

我實訓(xùn)工廠現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備80臺套，其中，西門子880系統(tǒng)加工中心6臺，數(shù)控切割機四臺，F(xiàn)AUNUC 6ME系統(tǒng)數(shù)控車床16臺，西門子8系統(tǒng)數(shù)控銑16臺套，使用過程中檢測元件出現(xiàn)的故障占了很大比例：下面就幾具典型故障作一個分析。

故障一：檢測信號線折斷，導(dǎo)致控制軸運行故障。

故障現(xiàn)象：友嘉精機FANUC-18M數(shù)控系統(tǒng)的加工中心有一次正在工作過程中，機床突然停止運行，CRT出現(xiàn)NC報警104，關(guān)斷電源重新起動，報警消除，機床恢復(fù)正常，然而工作不久，又出現(xiàn)上述故障，如此反復(fù)。

故障分析及解決：查詢NC 1O4報警，內(nèi)容為：X軸測量閉環(huán)電纜折斷短路，信號丟失，不正確的門檻信號不正確的頻率信號，本機床的X、Y、Z三軸采用光柵尺對機床位移進行位置檢測，進行反饋控制形成一個閉環(huán)系統(tǒng)。

根據(jù)故障現(xiàn)象和報警，我們先檢查讀數(shù)頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數(shù)頭和光柵尺沒有受到油污和灰塵污染，并且讀數(shù)頭和光柵尺正常，隨后我們又檢查差動放大器和測量線路板，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，經(jīng)過這些工作后，我們把重點放在反饋電纜上，測量反饋端子，發(fā)現(xiàn)13號線電壓不穩(wěn)，停電后測量13號線，發(fā)現(xiàn)有較大電阻，經(jīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)此線在X向隨導(dǎo)軌運動的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩(wěn)，偏離其實際值，導(dǎo)致電機失步，經(jīng)對斷線重新接線，起動機床，故障消除。

故障二：感應(yīng)光電盤損傷導(dǎo)致加工件加工尺寸誤差。

故障現(xiàn)象：友嘉精機FANUC-18M數(shù)控系統(tǒng)的加工中心X向切削零件時尺寸出現(xiàn)誤差，達到0.30mm/250mm，CRT無報警顯示。

故障解決：本機床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機驅(qū)動，用光電脈沖編碼器作為位置檢測，據(jù)分析造成加工尺寸誤差的原因一般為：（1）X向滾珠絲杠與絲母副存在比較大的間隙或電機與絲杠相連接的軸承受損，導(dǎo)致實行行程與檢測到的尺寸出現(xiàn)誤差；（2）測量電路不良。根據(jù)上述分析，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)絲杠與絲母間隙正常，軸承也無不良現(xiàn)象，測量電路的電纜連線和接頭良好，最后我們用示波器檢查編碼器的檢測信號，波形不正常。于是我們拆下編碼器，打開其外殼，發(fā)現(xiàn)光電盤不透光部分不知什么原因出現(xiàn)三個透明點致使檢測信號出現(xiàn)誤差，更換編碼器，問題解決，因為FAUNUC 6ME系統(tǒng)的自診斷功能不是特別強，因此在出現(xiàn)這樣的故障時，機床不停機，也無NC報警顯示：還有幾次因檢測元件不良造成的設(shè)備故障，在此就不一一列述。

檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個方面注意，進行正確的使用和維護保養(yǎng)。

（1）不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。

（2）工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。

（3）要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號的傳輸。

（4）防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。

（5）安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。

總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運行。