伺服系統作為數控機床的核心，保障機床正常運轉，一旦發生故障，影響范圍及后果極大。文章介紹了數控機床伺服系統的組成和分類以及伺服系統故障類型，闡述了數控機床伺服系統常見故障的基本維修流程和常用維修方法，最后歸納總結了數控機床伺服系統常見故障處理措施。

數控機床的工作核心是伺服系統，數控機床伺服系統是機床機械傳動部件與數控系統的樞紐，伺服系統在機床動態運行中處于頻繁的啟動、制動等動作過程，故障率是最高的，因此伺服系統的穩定性、可靠性，直接影響零件加工的質量和效率。如何解決數控機床維修技術難題是數控機床維修領域面臨的重大問題。

數控機床伺服系統故障分析與維修

1、數控機床伺服系統

數控機床伺服系統由驅動單元、執行件、機械傳動部件和檢測反饋環節等組成

[1]數控機床伺服系統的類型，按數控系統的進給伺服子系統有無位置測量裝置，可分為開環數控系統和閉環數控系統；按使用直流伺服電動機和交流伺服電動機分類，可分為直流伺服系統和交流伺服系統；按進給驅動和主軸驅動分類，可分為進給伺服和主軸伺服系統；按反饋比較控制方式分類有脈沖數字比較伺服系統、相位比較伺服系統、幅值比較伺服系統和全數字伺服系統。

[2]伺服系統將接收到的位移等信號，經過轉換、放大處理后，由機械傳動系統驅動相應的機床主軸和刀架進行工作，從而完成相應精度動作。

2、數控機床伺服系統的故障類型

伺服系統的故障一般分為進給伺服系統故障和主軸伺服系統故障[3]。

2.1進給伺服系統故障

（1）超程：運動行程超過軟限位或開關限位設定范圍時，會發生超程報警。

（2）電機不轉：使能控制信號丟失、無速度控制信號外，均可導致伺服電機不轉。

（3）竄動：信號不穩、接線端子接觸不良、速度控制信號不穩或受干擾，均可引起竄動現象。

（4）過載：頻繁正反轉、潤滑不良、負載過大時，均會引起過載報警。

（5）機床振動：機床高速運動，導致振動，振動問題源于速度問題，可查詢速度環。

（6）爬行：外加負載過大、伺服系統增益低、傳動鏈潤滑不良、聯軸器聯接松動、聯軸器本身的缺陷，均可造成爬行現象。

2.2主軸伺服系統故障

（1）過載：頻繁正反轉、輸入電源缺相、切削用量過大等。

（2）干擾：屏蔽和接地不良、外界電磁干擾、反饋信號或主軸轉速指令信號受干擾。

（3）運動不匹配：編碼器脈沖反饋信號不準確等。

（4）轉速異常：主軸轉速超出規定范圍值。

（5）噪聲異常：主軸在運行中有振動和異常聲響。

（6）準停抖動：換刀和退刀時，主軸定位抖動。

（7）主軸不轉：主軸電動機在運行中不轉。

3、數控機床伺服系統常見故障的基本維修流程

數控機床伺服系統在進行故障維修時，與機床維修的基本思路是一樣的，基本上采取“望、聞、問、切、施"維修流程步驟，“望、聞、問"是為了了解故障現象，“切"是為了分析故障原因，查找故障部件，“施"是為了解決實際故障問題。

具體實施流程如下：

（1）望：故障出現時，人們首先習慣性采用肉眼進行初步查看，判定看到的機床運行情況和報警信息。

（2）聞：電氣元件在承載超負荷時，可能會發生元件的燒毀，用嗅覺感知故障問題所在，也是故障診斷的方式之一。

（3）問：維修人員到達現場，當看到的或嗅到的不能判明故障所在時，維修技術人員有必要詢問現場操作人員的基本機床問題，包括聽到的機床異常響聲或異常運行狀況等。

（4）切：在進行前些步驟的初步診斷后，為了進一步了解故障問題，維修技術人員可操作相關檢測儀器儀表，深度把脈故障原因，最終明確故障所在。

（5）施：故障問題明確后，準備維修方案，準備數據資料，準備相應維修工具，采取相應匹配的維修方法對故障進行處理，最后進行功能測試，解決故障問題。

4、伺服系統常見故障的常用維修方法

（1）部件替換法。部件替換法又稱模塊交換法，由于伺服系統環節都是模塊化設計，模塊之間具有互換性，可采取部件替換法進行故障的預判斷。

（2）線路短接法。系統電路中某一元件燒毀時可能造成短路，可采用萬用表檢測元件的進線端和出線端，查找是否短接，從而找出故障原因。

（3）使能條件法。伺服電機需要滿足使能條件才能工作，可通過改變使能條件進行檢查，判斷和排除故障原因。

（4）參考電壓法。如某軸發生故障時，為判定驅動模塊或電機模塊故障，可脫開速度環，檢查位置環。

（5）參數試驗法。如數控機床出現爬行故障時，可能是由于伺服系統增益過低，需要通過改變參數來驗證問題。

（6）測量法。當系統中各元件經過檢查后發現無物理結構問題，可選擇檢查其電壓和電流值，判定是否因電壓與電流不足，造成的故障問題。

5、數控機床伺服系統的常見故障處理

5.1進給伺服系統故障處理

（1）TMP指示燈紅：檢查驅動器是否過熱，電動機是否過載。

（2）DIS指示燈黃：檢查驅動器使能信號（+ENA/-ENA）是否連接正確。

（3）LED指示燈綠，電機不動：檢查+INHIBIT和-INHIBIT端口是否接錯，命令信號地和驅動器信號地是否相連。

（4）電機轉動，LED燈閃爍：檢查電機相位設定開關是否正確，傳感器電壓值是否在范圍值內。

（5）驅動器LED燈不亮：檢查供電電壓是否小于最小電壓值。

（6）LED燈保持紅色：檢查驅動器輸入電壓是否過壓、欠壓，電動機相間是否短路，電動機是否過載發熱。

（7）傳動系統定位精度不穩：檢查絲杠螺母是否安裝正確。

（8）傳動系統定位誤差較大：檢查絲杠螺距是否誤差過大，電機與絲杠之間的連接是否松動。

（9）電機失速：檢查速度反饋極性是否接反，編碼器電源是否失電。

（10）參考點定位誤差過大：檢查接近開關是否安裝正確，接近開關與檢測體之間的間隙是否足夠，接近開關是否出現故障。

（11）螺紋加工不能重復：檢查主軸與主軸編碼器間的機械連接是否正常。

（12）電機高速旋轉時出現偏差計數器溢出錯誤：檢查電機、電纜是否有破損，動力電纜和編碼器電纜的配線是否正確，電機偏差計數器溢出是否錯誤，增益設置是否正確，電機負載是否在允許范圍內。

（13）返回參考點動作不正確：檢查邏輯接近開關是否要更換，觸點開關是否復位。

（14）電機在一個方向上比另一個方向跑得快：檢查無刷電機相位是否搞錯，測試/偏差開關是否打在測試位置，偏差電位器位置是否正確。

（15）伺服電機在有脈沖輸出時不運轉：檢查控制模式是否處于位置控制模式，編碼器電纜線是否配置錯誤，帶制動器的伺服電機其制動器是否已經打開，Run指令是否正常，監視控制器面板確認脈沖指令是否輸入，監視控制器脈沖是否正常輸出，輸入脈沖與指令脈沖的設置是否一致，偏差計數器復位信號是否輸入。

5.2主軸伺服系統故障處理

（1）主軸不動且無任何報警：檢查機械負載是否過大，主軸與電動機的連接是否過松，刀具或工件是否裝夾好，動力線是否連接正常，使能信號是否正常，驅動器或電動機是否損壞。

（2）主軸速度指令無效：檢查動力連線是否正常，CNC電路板是否損壞；檢查反饋信號是否正常，反饋線連接是否正常，主軸驅動器參數是否設定不當。

（3）速度偏差過大：檢查反饋連線是否正常，反饋裝置是否損壞，動力線連線是否正常，動力電壓是否正常，機床切削負載是否過大，制動電路是否正常，電機、驅動器是否損壞。

（4）主軸振動或噪聲過大：檢查電源系統是否斷相或電壓不正常，負載是否過大或潤滑不良，傳動帶是否過緊，軸承、齒輪是否損壞，機床間隙是否正常，預緊螺釘是否松動。

（5）主軸在加/減速時工作不正常：檢查相關參數設置是否正常，反饋裝置是否正常，電動機與負載間的慣量是否匹配。

（6）主軸轉速出現隨機波動：檢查屏蔽和接地是否正常，主軸轉速指令信號、反饋信號是否受到干擾。

（7）主軸不能進行變速：檢查CNC參數設置是否不當，加工程序編程是否錯誤，D-A轉換電路、速度模擬輸入電路是否出故障。

（8）螺紋亂牙：檢查編碼器是否正常，聯軸器是否松動或斷裂，主軸轉速是否不穩，加工程序是否有問題。

（9）主軸定位點不穩定：檢查限位開關是否損壞，反饋線連接是否不良，編碼器是否正常。

（10）主軸出力不足：檢查傳動帶間隙，主軸電動機是否有故障。

（11）主軸不能正常工作：檢查松緊刀檢測是否到位，主軸齒輪檔位是否到達，切削是否過載，驅動器是否過熱，主軸電動機模塊是否出錯、主機機械部分是否損壞。

6、結語

數控機床是國家制造業發展保障，解決好機床維修問題可極大助推國家經濟發展，本文簡單介紹了數控機床伺服系統故障類型、故障維修方法，著重講述了數控機床伺服系統的常見故障維修措施，為數控機床故障維修提供一些借鑒。