伺服轴驱动器在数控机床中对伺服电机的调整与控制

刘宁

【摘要】：本文阐述了伺服轴驱动器在数控机床上对伺服电机进行控制和调整的方法，运行中特点，以及一些故障的维修与解决的技巧

【关键词】进给轴伺服驱动器的结构 伺服驱动器在加工中对伺服电机的控制 连接 故障解决

1引言

数控机床中，零件的加工过程需要有电机进行配合，在进给轴的电机运行中，进给轴电机在数控机床中基本都是由伺服驱动器来控制的，伺服驱动器又由数控系统来进行控制，进给轴电机要想在加工运行中保持恒定的输出，就离不开伺服驱动器的控制和调节，本文主要讲述伺服驱动器在数控机床上对进给轴伺服电机进行控制和调整的一些方法和技巧，通过一些故障现象来说明伺服驱动器的一些维修方法。

2进给轴伺服驱动器的结构

在普通机床当中，机床上面的进给轴X轴和Z轴的移动是通过手动的方式完成的，移动时需要观看刻度尺，加工要求移动多少量，就相应的转动手轮进行转动，观看刻度尺的刻度，移动到想要的刻度位置进行加工，这样操作主要是通过操作者对轴进行移动操作，操作起来费时费力，但是机床的成本低廉，有优势，在一些要求自动加工的场合，现在要求的也越来越多的用起了数控系统控制的伺服电机，在加工的应用场合里和普通机床占有的比例接近。在数控机床当中，进给轴的移动是靠伺服驱动器来进行控制的，伺服驱动器的动作又是由数控系统发出的指令进行控制的，所以数控机床的X轴，Z轴的控制电机也称为进给轴伺服电机，进给轴伺服电机的动作输出收到伺服驱动器的控制，伺服电机在加工过程中的运行特性受伺服驱动器的影响，受伺服驱动器的控制，伺服驱动器的参数设置也对伺服电机产生特性上面的影响，所以，要想伺服电机输出特性能够有好的扭矩表现，在电机规格一定的情况下，调整好伺服驱动器的参数，对伺服电机的运行也有很大的帮助，当然，要想输出更大扭矩，更大功率的力的情况下，可以更换更大型号更大规格的伺服电机，但是当伺服电机一定时，那么需要在伺服驱动器里面做好相应的设置。在一些大功率的场合可以更换电机和伺服驱动器，在一些场合可以只更换大规格的伺服驱动器，这个只是根据特殊要求来进行的配置。在实际机床的标准配置中，伺服电机的规格是和伺服驱动器想匹配的。伺服驱动器是用来控制伺服电机的运行和输出的装置，在数控机床中，伺服驱动器被放置在数控机床的电箱内部，不同的数控系统配置的伺服驱动器大小不一样，习惯上把体积较小的伺服驱动器放置在上面，把体积较大的伺服驱动器放置在下面，来合理布置电盘的空间。伺服驱动器有电源的进线端口，电源的出现端口，编码器接口等组成，电源的进线端口是连接外部电源的接口，这个接口的电源电压一般是220伏的供电电压，应用场合比较多，而在有些应用场合里，用380伏供电的电源输入也会有，在数控机床上，特别是小型机床上面应用220伏电压作为供电电压的场合会比较多，比较常见，在变压器的选择上，要在变压器上给出相应的抽头，通过这个抽头给伺服电机进行供电，在供电线路当中，可以设置断路器对电路中进行电流保护，保护伺服驱动器和伺服电机的运行安全。在供电电源给到伺服驱动器上面以后，伺服驱动器内部会有不同的电压转换，上面还有储能电容，这个储能电容能在伺服驱动器没有电源供给的情况下，把上一次刚下电之前正在运行的电量进行存储，这个存储只能在系统刚下电后给伺服驱动器提供大约几秒的时间进行数据存储，保护伺服驱动器的数据，防止伺服驱动器的数据丢失，能够在数据的完整性上给伺服电机带来更好的使用保护。伺服驱动器上面有数码管显示，上面会显示伺服驱动器的一些运行数据，这个显示界面可以通过参数进行调整，通过参数的调整，这个数码管可以显示代表不同意义的值，有的可以显示伺服电机的实际转速，有的可以显示伺服电机在加工时输出扭矩的百分比数值，有的可以显示伺服电机在加工当中的电流，这些都可以通过参数来进行显示切换。伺服驱动器控制伺服电机时，首先要对电机的型号进行匹配，找到伺服电机的电机码，把电机码输入到相应的参数里面，有的伺服驱动器可以用参数设置来完成伺服电机的初始化，让伺服驱动器来自动去检查电机的参数，读取伺服电机的参数，进行电机参数的标准设置，这个设置是对伺服电机的基本配置，在加工之前还要对伺服电机的一些参数进行设置，在伺服驱动器的上面有伺服电机的编码器接口，这个接口用来连接伺服电机上面的编码器电缆，如果有光栅尺的情况，还需要把光栅尺连接到系统对应的编码器接口，或者连接到伺服驱动器上面的对应的编码器接口上面。在伺服驱动器里面还要对伺服驱动配置的编码器情况进行设定，通过参数来选择伺服驱动器配置的编码器数量和编码器使用的种类，有些伺服驱动器的设置编码器信息是通过数控系统来设置的，这里在设置时要注意了解参数设置的位置。伺服驱动器里面能够对伺服电机进行加减速控制，能够对伺服电机进行增益和刚性的调节，通过调节伺服电机的刚性和增益的参数，调节积分数值，比例数值等参数，可以对伺服电机实行闭环控制，使伺服电机输出的特性更好。

3伺服驱动器在加工中对伺服电机的控制

伺服驱动器控制伺服电机在加工中运行，伺服电机需要对刀具进行移动，在加工过程中，刀具加工零件所反馈回来的力会影响电机的稳定性，这时需要用伺服驱动器来进行控制，保证伺服电机在加工当中持续稳定性输出，伺服电机上面安装的位置编码器可以检测伺服电机的移动位置，在设置好传动部件丝杠的螺距和传动比后，伺服电机移动的距离通过编码器反馈给伺服系统，伺服驱动器反馈给数控系统，数控系统在进行运算，输出给伺服驱动器，伺服驱动器再把位置信号与指令信号作比较，消除误差后输出，当误差过大时，驱动器会报警，并且停止工作，必须检修后才能正常的再去工作，伺服驱动器不仅要对伺服电机进行速度的控制，还要对伺服电机实行位置的控制，在加工当中，伺服电机受到的反馈力很大时，伺服电机容易被损坏，这时需要在伺服驱动器里面设置保护的参数，设置加工过程中扭矩输出的保护值，设置承受最大力的保护值，当加工中超过这个数值时，伺服驱动器要对伺服电机进行保护，也是对欺负驱动器的保护，防止伺服驱动器内部的原件损坏，保证了伺服电机和伺服驱动器在加工中的运行安全。

4伺服驱动器的连接

伺服驱动器在运行之前要对驱动器上面的接口进行连接，要检查供电线路和控制线路的连接可靠性，当伺服驱动器规格比较大的时候，在伺服驱动器上面还要连接制动电阻来对伺服驱动器进行保护，在连接电源时要注意就电源的电压等级，这个在连接的时候一定要特别加以注意，防止烧毁伺服驱动器的情况。带有两个编码器接口的伺服驱动器上面，在连接编码器电缆时要注意连接编码器电缆的位置口，不要把位置口接错，如果接错了位置口，反馈的位置信息会出现不准确的现象，在连接时一定要注意连接口的功能设置。

5 伺服驱动器的故障与报警解决方法

伺服驱动器在控制伺服电机进行零件的加工时，当遇到故障的情况时会触发相应的报警，及时的切断伺服驱动器对伺服电机的动作输出，保证了加工的安全性，在对故障的排查中要先断开电源进行检查，然后再通电检查，这样可以减少零部件的损坏，节约了维修和修复的时间。

6结论

通过伺服驱动器对伺服电机的调整和控制后，伺服电机能够发挥出更好的工作特性，对伺服电机有了更好的保护，更有利于零件加工的稳定性。

参考文献：

1. 《自动控制原理》张冬妍 主编 机械工业出版社 2011-7-1

2. 《GR-L系列总线式交流伺服驱动单元使用手册》系统系列资料 2019-09