杜旭东

（郑州煤矿机械制造技工学校，河南 郑州450013）

数控机床伺服系统常见故障分析与维修

杜旭东

（郑州煤矿机械制造技工学校，河南 郑州450013）

结合多年来在实习教学和生产中的操作经验，分析了数控机床伺服系统的一些常见故障，并结合实例分析故障诊断及排除的方法，对改善数控机床的加工质量和效率有积极的意义。

数控机床；伺服系统；故障分析与排除

随着科技的发展，数控技术在机械和汽车行业的市场占有率逐步提高，而随之产生的故障越来越多，越来越复杂。数控机床伺服系统，作为数控机床的执行机构，是电脑数字控制系统（简称CNC）与机床本体间的电传动联系环节。通过这个系统可使整个数控机床实现电能到机械能的转换，因此掌握它的故障排除和维修方法显得至关重要。数控机床伺服系统主要包括两大部分，即进给伺服系统与主轴伺服系统。其中，进给伺服系统的主要作用是控制CNC输出的坐标轴位置，完成进给驱动；而主轴伺服系统的主要作用是将主电动机的原动力变成切削力矩与切削速度实现主轴刀具的切削加工环节较多，因此它的故障率相对较高，并会对机床的运行状态、工件加工质量等产生直接影响。本文针对进给伺服系统与主轴伺服系统分析和研究了数控机床伺服系统的两个典型故障案列。

1　故障一

一台采用GSK980TB2系统的经济型数控车床在加工过程中时常出现“驱动器报警212 X轴驱动器未绪”，X轴驱动器“Err-13”号报警（迈信驱动器）；同时该机床X轴尺寸不稳定，忽大忽小，一般情况下尺寸误差在0.2 mm左右，偶尔会出现尺寸误差在1 mm左右。

故障分析与排除：笔者根据表1报警处理方法依次排除。首先，由于该机床是在加工过程中出现报警，故伺服驱动器故障可以排除。然后，笔者观察该机床的加工环境和通过询问操作人员得知：该机床主要加工球墨铸铁类零件，同时操作者为了降低刀具磨损，在加工过程中使了水溶性切削液，机床内部环境极差。更严重的是机床自动润滑系统近一段时间是没有加注过润滑油。最后，笔者将了解到的以上情况结合现在的故障现象，可以断定该故障是在机械方面，而且还是由于自动润滑系统损坏及其恶劣的加工环境造成机床X轴滚珠丝杠磨损和转动扭矩过大。

表1　迈信驱动器13号报警处理方法

处理方法与步骤：笔者打开X轴防护罩，卸下伺服电机，用手转动丝杠时，可以感觉到丝杠运转不平滑，明显感觉到内部滚珠有磨损。同时，防护罩下有大量的铁屑，而且丝杠上有明显的锈迹。

更换丝杠后，故障排除。随后，笔者更换了机床自动润滑泵，并检查了润滑油路，同时要求操作工将水溶性切削液更换为煤油（在加工时易产生大量烟雾）或者不使用切削液。

2　故障现象二

一台采用GSK980MDa系统的钻铣加工中心在加工过程中系统显示“运控报警：3036主轴故障”报警，主轴无法转动，同时主轴伺服驱动器（广数）显示“Err-13”报警。

故障分析与排除：该主轴伺服驱动器报警代码是一致的，都是电机运行过程中出现过负载。

通过询问操作工作了解到，这台机床已使用四年左右，在这近半年的时间内主轴噪音明显增大，时常出现“运控报警：3036主轴故障”。以前出现这个报警时，只需重新启动机床就可以使用。但是这次主轴卡死，无法转动，重新启动机床也无法使用。

对于加工中心而言，主轴卡死通常表现在以下两种情况：一是主轴轴承损坏，造成机械卡死；二是主轴箱内部传动链机械卡死。

笔者首先判断主轴轴承，具体做法是：卸下主轴，让主轴与主轴箱内部传动链脱离（此时不必让主轴完全卸下，如图1所示），然后转动轴头部分发现主轴能够转动，说明主轴轴承没有损坏。

然后打下主轴箱侧盖，察看内部传动也没有发现明显的损坏，如图2所示。

图1　主轴轴头部分

图2　主轴箱内部结构图

最后只有判断伺服电机与主轴箱的连接部分。笔者卸下锁紧电机与主轴箱的螺栓，用行车轻轻吊起电机，只听到“啪”的一声，电机被吊起。笔者发现主轴电机与主轴箱连接齿轮已完全失效，如图3所示。通过观察内部的情况，可以认定为两齿轮齿机胶合。这种失效形式主要发生高速重载传动中，因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹。

图3　主轴电机与主轴箱连接部分结构图

具体操作：首先要清理主轴箱内部的铁屑，用煤油冲洗后再加注润滑油后更换两齿轮故障排除，主轴噪声也降低了。

以上两例故障可以断定是由于机床润滑系统或润滑油失效造成的。作为一名机床操作人员或管理人员，要按照机床说明书按时更换润滑油，要经常检查机床润滑泵是否工作和油量使用情况。同时要提醒操作人员当机床在使用过程中发现异常情况要及时与机床维修人员沟通，让故障及时得到处理，避免造成重大故障出现。

［1］武汉迈信电气技术有限公司．EP100系列交流伺服驱动器使用说明书（第10版）．2012.

Analysis and Maintenance of Faults of Servo-System in CNC Machine Tools

DU Xu-dong
（Zhengzhou Coal Mine Machinery Manufacturing Technical School，Zhengzhou Henan 450013，China）

The author combined with many years of operating experience in the practice of teaching and production，analyzed some common faults of the servo-system of NC machine tools，and combining with cases，analyzed fault diagnosis and elimination methods.It has a positive significance to improve the machining quality and efficiency of NC machine tools.

NC machine tools；servo-system；fault analysis and elimination

TG659

A

1672-545X（2016）07-0260-02

2016-04-26

杜旭东（1969-），女，郑州人，本科，讲师，研究方向：数控技术、职业教育。