在數控機床設備的日常故障中，其伺服單元的檢測器件是故障易發點。本文結合維修實踐指出了檢測器件的常見故障與維修方法及日常維護注意事項。 對于數控系統來說，伺服單元是最易出故障的地方。由于各軸的運動是靠伺服單元控制伺服電機帶動滾珠絲杠來實現的。檢測器件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。正常測量方式可分為間接測量和直接測量。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測器件測量，間接測量常用的檢測器件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測器件測量，其常用的檢測器件一般包括：直線感應同步器、磁尺激光干涉儀、計量光柵。在實際使用中由于磨損、污染經常出現檢測元件故障，造成伺服系統無法驅動機床正常運行。 1 檢測器件的常見故障及維修 當機床出現如下故障現象時，首先要考慮到是否是由檢測器件的故障引起的，并正確分析查找故障部位。 1.1 機械振蕩（加／減速時） 引發此類故障的常見原因有： （1）脈沖編碼器出現故障，此時應重點檢查速度檢測單元上的反饋線端子上的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）脈沖編碼器十字聯軸節可能損壞，導致軸轉速與檢測到的速度不同步，更換聯軸節。 （3）測速發電機出現故障，修復，更換測速機。維修實踐中，測速機電刷磨損、卡阻故障較多。應拆開測速機，小心將電刷拆下，在細砂紙上打磨幾下，同時清掃換向器的污垢，再重新裝好。 1.2 機械運動異常快速（飛車） 檢修此類故障，應在檢查位置控制單元和速度控制單元工作情況的同時，還應重點檢查： （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）脈沖編碼器聯軸節是否損壞，如損壞更換聯軸節。 （3）檢查測速發電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。 1.3 主軸不能定向移動或定向移動不到位 檢修此類故障，應在檢查定向控制電路的設置調整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調整的同時，應檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時一般要測編碼器的輸出波形，通過判斷輸出波形是否正常來判斷編碼器的好壞。（維修人員應注意在設備正常時測錄編碼器的正常輸出波形，以便故障時查對。） 1.4 坐標軸進給時振動 檢修時應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，檢查整個伺服系統是否穩定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯軸節聯接是否平穩可靠、測速機是否可靠。 1.5 出現NC錯誤報警 NC報警中因程序錯誤，操作錯誤引起的報警。如FAUNUC 6ME系統的NC報警090.091。出現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）。（3）沒有輸入脈沖編碼器的一轉信號而不能正常執行參考點返回。 1.6 出現伺服系統報警 伺服系統故障時常出現如下的報警號：如FAUNUC 6ME系統的伺服報警：416、426、436、446、456。SIEMENS 880系統的伺服報警：1364 SIEMENS 8系統的伺服報警：114、104等。此時要注意檢查： （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相一轉信號，看其是否正常。 （2）編碼器內部故障，造成信號無法正確接收，檢查其受到污染、太臟、變形等。 2 檢測器件常見故障維修實例分析 我院現有數控設備30余臺，從使用過程中出現的故障來看，檢測器件出現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：脈沖編碼器感應光電盤損傷導致加工件加工尺寸誤差較大 。 故障現象：CNC 862數控20車床X向切削零件時尺寸出現較大誤差，達到0.32mm／250mm，CRT無報警顯示。 故障分析：本機床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機驅動，用光電脈沖編碼器作為位置檢測，據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，導致實行行程與檢測到的尺寸出現誤差；（2）測量電路不良。 故障解決:根據上述分析，經檢查發現絲杠與絲母間隙正常，軸承也無不良現象，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。拆下編碼器，發現光電盤不透光部分不知什么原因出現三個透明點致使檢測信號出現誤差，更換編碼器，問題解決。因為CNC 862系統的自診斷功能不是特別強，因此出現這樣的故障時，機床不停機，也無NC報警顯示： 故障二:脈沖編碼器A相信號錯誤導致軸運動產生振動。 故障現象:FAUNUC 6ME系統雙面加工中心X向在運動的過程中產生振動，并且在CRT上出現NC416報警。 故障分析:根據故障現象，我們分析引起故障的原因可能有以下幾種。（1）速度控制單元出現故障；（2）位置檢測電路不良；（3）脈沖編碼器反饋電纜的連線和連接不良;（4）脈沖編碼器不良；（5）伺服電機及測速機故障；（6）機床數據是否正確。 故障解決:針對上述分析出的原因，對速度控制單元、主電路板、脈沖編碼器反饋電纜的連接和連線進行檢查，發現一切正常，機床數據正常，然后將電動機與機械部分脫開，用手轉動電動機，觀察713號診斷狀態，713診斷內容為：713.3為X軸脈沖編碼器反饋信號，如果斷線，此位為1。713.2為X軸編碼器反饋一轉信號。713.1為X軸脈沖編碼器B相反饋信號。713.0為X軸脈沖編碼器A相反饋信號。713.2、713.1、713.0正常時電動機轉動應為“0”、“1”不斷變化，在轉動電動機時，發現713.0信號只為“0”不變“1”，我們又用示波器檢測脈沖編碼器的A相、B相和一轉信號，發現A相信號不正常，因此通過上述檢查可判定調軸脈沖編碼器不良，經更換新編碼器，故障解決。 故障三:脈沖編碼器受油污染，導致軸定位故障。 故障現象:一臺SIEMENS 880臥式加工中心工作臺在旋轉定位過程中出現故障，運行中斷，CRT出現報警號:1364報警內容為1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即測量系統受污染。 故障解決:根據故障報警內容，我們先拆下檢測線路板和反饋電纜接頭，用酒精清洗其灰塵和油污，起動工作臺，故障沒消除，隨后又拆下檢測工作臺位置的脈沖編碼器，發現里面充滿了大量機械油，原來有一通入編碼器的壓縮空氣氣路，壓縮空氣能把進入編碼器的灰塵吹出，起到清潔編碼器的作用，這些機械油是由氣路通氣時，因壓縮空氣不潔凈，由壓縮空氣帶進來的，我們用汽油把這些油污洗干凈，并提高壓縮空氣質量，重新安裝好編碼器后，起動工作臺，故障消除。 故障四:閉環電路檢測信號線折斷，導致控制軸運行故障。 故障現象:SIEMENS 8系統臥式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NC報警104，關斷電源重新起動，報警消除，機床恢復正常，然而工作不久，又出現上述故障，如此反復。 故障分析：查詢NC 1O4報警，內容為：X軸測量閉環電纜折斷短路，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系統。 故障解決：根據故障現象和報警，我們先檢查讀數頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數頭和光柵尺沒有受到油污和灰塵污染，并且讀數頭和光柵尺正常，隨后又檢查差動放大器和測量線路板，經檢查未發現不良現象，經過這些工作后，我們把重點放在反饋電纜上，測量反饋端子，發現13號線電壓不穩，停電后測量13號線，發現有較大電阻，經仔細檢查，發現此線在X向隨導軌運動的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩，偏離其實際值，導致電機失步，經對斷線重新接線，起動機床，故障消除。 3 檢測器件日常維護保養 檢測器件是一種極其精密和容易受損的器件，日常一定要及時對其進行正確的使用和維護保養，進行維護時應注意以下幾個方面問題。 （1）額定電源電壓一定要為額定值，工作環境溫度不能超標，以便于系統各集成電路、電子元件的正常工作。 （2）避免受到強烈振動和摩擦以防損傷代碼板，同時避免受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。 （3）避免外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。 （4）要保證反饋連接線的阻容正常，以保證正常信號的傳輸。 （5）各元件安裝方式要正確，如編碼器聯接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。 4 結束語 在數控設備的故障中，檢測器件故障占相當大的比例，維修經驗要不斷積累。在出現故障時只要對出現的問題進行正確的深入分析，就能及時解決故障。如日常能進行及時正確維護保養，就一定能降低設備故障率，保證設備的正常運行。 第二屆伺服與運動控制論壇論文集 第三屆伺服與運動控制論壇論文集