数控机床伺服控制系统故障实例分析

数控机床伺服控制系统故障,是数控机床中常见和最主要的故障。列举了几例利用伺服控制系统示意图进行分析与排除数控机床故障的方法。所叙述的维修实例。较详细地介绍了故障产生的原因、现象以及维修、调试过程,从一个侧面反映了数控机床伺服控制系统故障的一般规律和具体的维修方法。     

《设备与维修》栏目约稿

由于现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障越来越低,而大部分故障主要是由系统参数的设置、驱动单元和伺服电动机的质量以及强电元件、机械防护等出现问题而引起的。设备调试和维修是数控设备故障的两个多发阶段。设备调试阶段是对数控机床控制系统的设计、PLC编程、系统参数的设置、调整和优化阶段。设备维修服务阶段是对强电元件、伺服电动机和驱动单元、机械防护的进一步考核,以下是数控机床调试和维修的几个例子：     

微机械角振动谐振器在低气压下的非线性振动

本文研究气压对微机械角振动谐振器振动特性的影响。基于谐振器的梁的弹性力矩和角位移之间的3次多项式关系,建立了谐振器非线性振动方程。给出了谐振器自然频率与振幅的关系和频率响应特性与振幅关系的理论解。测试了在大气压、1100Pa和130Pa下谐振器的频率响应曲线。通过对大气压下振动频率特性的分析,得到了非线性振动方程的基本参数,将这些参数和低气压小振幅下的品质因数代入频率特性的理论解,推算出的低气压大振幅下的频率特性与实测曲线符合。随着气压的降低,谐振器振动频率响应的非线性程度增大。     

基于特性曲线的电液伺服阀神经网络故障模式识别

对电液伺服阀故障进行准确快速诊断十分重要。以喷嘴挡板式电液伺服阀为研究对象 ,分析伺服阀特性曲线与故障的关系 ,提出基于特性曲线的伺服阀故障诊断方法。通过实验提取一些常见故障模式的特性曲线 ,运用 BP神经网络 ,实现了电液伺服阀的故障诊断和模式识别。运用的神经网络结构简单 ,训练次数少 ,识别准确率较高 ,是一种实用可行的电液伺服阀故障诊断方法     

基于静态频率曲线测试的数控机床伺服参数优化

数控机床经过长期运行后,其机械性能会发生变化,若伺服参数没有进行相应优化,则会直接影响机床的加工性能,导致加工精度下降。为了抑制各伺服轴的共振并提高伺服系统的速度环增益,在对伺服控制原理进行分析的基础上,借助伺服调试软件SERVO GUIDE,基于静态频率曲线测试来进行速度环增益等伺服参数的优化,从而指导技术人员快速高效地开展伺服参数优化工作。测试案例表明,该方法能够在抑制共振的基础上有效地提高伺服系统的响应性。     

考虑反馈机构机电耦合的压下系统振动分析

建立了考虑反馈机构机电耦合特性的伺服压下系统仿真模型,通过对模型的阶跃响应及振动时域与频域特性分析,表明该仿真模型与物理系统具有良好的一致性.通过对仿真模型的动力学参数修改,消除了模型自激振动,同时获得了满足工艺要求的控制特性.据此实施了实际系统的动力学参数修改,解决了反馈机构机电耦合造成的振动故障.     

伺服系统反向间隙加速补偿技术分析

针对数控机床的移动部件在反向运动时,伺服电动机和机床传动部分都会产生反转延时,并对工件加工质量产生影响这一现象,通过频率响应曲线分析,以FANUC数控系统为例,采用二级反向间隙加速补偿技术,有效解决了反转延时这一现象,对生产实际应用具有参考价值。     

基于MATLAB的电液位置伺服系统设计及仿真

电液位置伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液位置伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定。通过设计一种数控机床工作台的电液位置伺服控制装置,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益。同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求的可靠电液伺服系统参数和满足设计要求的稳定电液位置伺服控制装置。     

数控机床爬行与振动故障的分析及维修

针对数控机床在调试或运行过程中出现的爬行和振动问题,分析了产生此类故障的原因,并以实例介绍了故障维修方法。     

龙门式加工中心伺服系统的调试

数控机床的高速高精度加工在现代制造业中非常重要,伺服系统作为数控装置和机床本体的中间环节,其性能的优劣在很大程度上决定了数控机床的性能。从安川伺服驱动器的特点入手,在对龙门式加工中心进给伺服系统进行动态分析的基础上,主要介绍了Y轴驱动器伺服系统的参数设置方法。通过在线调试进给伺服系统,优化参数,改善提高伺服系统动态响应,减小轮廓误差,提高加工精度。重点对系统调试过程中遇到的问题进行了讨论,使系统获得良好的稳态特性和动态特性,达到驱动与机械传动间的最佳匹配。     

射流管三级电液伺服阀建模与动态特性仿真研究

叙述了射流管式三级电液伺服阀的结构及其工作原理,针对其结构建立了数学模型,并加入PD校正环节,导入MATLAB软件进行仿真,获得其阶跃响应曲线和开环伯德图。通过时域和频域分析表明,加入PD校正环节,使得系统局部相位超前,增加了系统的幅值裕度和相位裕度,因此其可大幅缩短三级阀的调整时间并增强其稳定性,同时反馈杆刚度和功率级滑阀阀芯面积对三级阀的动态响应有很大影响。通过有限元分析了圆形截面和矩形截面的反馈杆刚度,结果表明,在等面积时,由于矩形截面惯性矩大于圆形截面惯性矩,在相同的力作用下,矩形截面的反馈杆的位移较小,因此其反馈杆刚度较大,可提高先导级阀的动态反馈性能,从而更有利于三级阀的动态响应。     

数控弧齿铣齿机的切削动力学研究

以一台数控弧齿铣齿机为例，分析了机床结构及其受力特点，结果表明，切削分力的大小和方向在从切入到切出的过程中变化很大，造成了铣齿过程的不稳定。通过测量刀具和工件间相对激振的频率响应曲线，分析出机床结构存在两个薄弱模态对应的模态频率。试验模态分析和机床结构有限元计算均验证了结构薄弱模态的存在，并得到了相应的振型特点。谐响应分析表明，机床每一切齿走刀过程的切入和切出期间，不同大小和方向的切削力激发了机床结构相应的薄弱模态。机床的自激振动试验验证了谐响应分析的结果，并得到了稳定的切削区间。     

机床伺服电机的选型方法分析

重点介绍机床行业中伺服电机的选型分析方法,从机床负载的运动状态和惯量匹配的角度出发,分析伺服电机的各项工作参数确定的计算方法,通过在多种机床产品上的应用验证,达到了机床所要求的位置精度(定位、重复定位精度)和伺服响应特性(低速、高速、空载、负载)的目的,从而实现机床伺服驱动系统的优化配置。     

840D数控系统的伺服参数优化

为了使机床的电气系统与机械部件之间的匹配性得到提高,通过对机床伺服参数进行合理地调节,提升了机床的动态特性和加工精度.针对840D的数控系统,利用其系统自带的Start-Up优化软件对机床的伺服参数进行了手动优化,通过频率响应、圆测试、伺服跟踪方式来检验优化效果的优劣.最后,总结了一套手动调节伺服参数的方法.研究结果表...     

进给系统振动特性研究及新型加减速控制策略

不平滑的运动指令导致数控机床进给过程中产生振动。本研究基于滚珠丝杠进给系统集中质量动力学模型,建立了伺服电机扭矩激励与进给系统响应的理论模型,分析了运动指令加速度曲线功率谱与进给系统振动响应的相关关系。针对加减速策略中存在的加加速曲线开始点和结束点不连续而引入振动激励的问题,提出一种类余弦加加速加减速控制策略,实现了加加速全过程的平滑过渡。以某滚珠丝杠进给实验台架为例,建立并实验验证了该台架的集中质量动力学模型,在此基础上建立了加减速控制策略激励特性分析的仿真模型,对加减速控制策略的激励特性进行了对比分析。仿真结果表明,类余弦加加速策略的激励特性最小,其工作台响应的功率密度是有限加加速策略的万分之一,是正弦加加速策略的1%。     

基于伺服系统的数控车床调试技术研究

伺服系统的数控机床调整程度深刻地影响机床的加工性能。调整数控机床的伺服系统主要包括调节机床振动和调整伺服系统的数控机床加工精度两个方面。大多数的数控机床在使用时未能进行更加优化的设定,加之数控机床的在使用期间的一些仪器设备的变化,导致较大的误差的出现。文章据此,在进行阐述伺服系统的特点的基础上,提出了提高伺服系统性能的一些措施,并且对伺服系统未来的发展方向进行了阐述。     

旋压机液压伺服系统位置压力复合控制研究

通过研究大直径薄壁管旋压机旋轮的压下控制,提出对液压系统采取位置闭环控制为主、压力闭环控制为辅的复合控制策略。液压缸与负载接触时,压力传感器将采集到的动态压力通过压力-位移转换模块反馈到系统的输入端,同时位移传感器的输出也作用于系统的输入端。首先建立了旋压机液压伺服系统位置-压力控制数学模型,然后利用AMESim软件进行仿真分析,验证该控制方式的可行性。结果表明:利用该控制方法不仅实现了压力、位置之间的实时测量、转换与调整,同时提高了大直径薄壁管旋压机液压伺服系统的响应速度、位置精度。     

基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制

以提升起重机械电机位置控制响应精度为目标,提出基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制方法。通过构建起重机械电机数学模型,分析位置伺服控制器状态和机械运动状况,以固定结构控制位置响应的加、减速过程,以互补滑模变结构控制位置响应匀速过程,确定起重机械电机的速度曲线,利用阶梯型曲线逼近指数型曲线,实现起重机械电机速度控制,并设计三阶线性扩张状态观测器( ESO )预估位置伺服控制器的各状态量,消除伺服控制的噪声及抖振,提升起重机械电机的位置互补滑模伺服控制效果。实验结果表明,低速空载、负载下电流曲线光滑、无频率波动,该方法在不同给定脉冲下均可实现位置伺服控制的快速响应,定位准确度高且无超调,位置伺服控制效果突出。     

基于MATLAB的高压腔电液压力伺服控制系统设计及仿真

电液压力伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液压力伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定。通过设计高压润滑拉拔机的高压腔压力伺服控制系统,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益。同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求且可靠的电液伺服系统参数,设计出符合要求的稳定电液压力伺服控制装置。     

某试验机高频伺服液压缸设计与分析

以某试验机技术指标为基础,按其技术要求来设计高频伺服液压缸。通过建立高频缸系统AMESim模型,并进行仿真,分析了活塞组件的质量、活塞宽度、活塞与缸筒配合间隙、油液容积对高频伺服液压缸位移响应的影响,结论对高频伺服液压缸的设计具有一定的参考价值。