數(shù)控機床編碼器的誤差分析與診斷

編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖編碼器，是數(shù)控機床上廣泛使用的位置檢測裝置。編碼器故障與同一服務器系統(tǒng)的故障交織在一起，故障排除非常困難。在研究之后，總結(jié)了編碼器的五種典型誤差，并描述了誤差分析和診斷的過程。

檢測裝置是半閉環(huán)和閉環(huán)協(xié)同服務系統(tǒng)的重要組成部分。其功能是檢測致動器的位置和速度，執(zhí)行信號處理并發(fā)送反饋信號，以形成半閉環(huán)和閉環(huán)控制。脈沖編碼器是一種能將機械旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為脈沖的角動量編碼器。有兩種類型：增量型和絕對型，可以測量角位移和速度。它是半閉環(huán)控制數(shù)控機床上廣泛使用的位置檢測裝置。



作為檢測元件，脈沖編碼器在發(fā)生故障時直接影響數(shù)控機床的定位精度。編碼器最常見的故障主要如下：@編碼器損壞。編碼器中的組件性能故障。3-編碼器組件有故障或松動@連接編碼器的電纜有故障，例如短路、斷路、接觸不良和屏蔽不良。編碼器的內(nèi)部組件被污染。

通過幾個例子對此進行了分析。

編碼器損壞

（1） 故障設備KMC-3000SD龍門加工中心，F(xiàn)ANUC 16i-M CNC系統(tǒng)。

（2） 故障現(xiàn)象Z軸移動時偶爾會出現(xiàn)警報，表明實際位置與命令不匹配。

（3） 故障診斷基于報警信息。考慮到門戶編輯中心剛剛安裝調(diào)試完畢，可能是接觸不良所致。仔細檢查電纜和插座的連接，未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸編碼器的外殼因碰撞而變形，因此懷疑編碼器損壞。

（4） 故障排除更換新編碼器后，故障已修復。

編碼器內(nèi)部組件性能故障

（1） 故障設備Rui DIIXI CNC機床

（2） 故障現(xiàn)象數(shù)字顯示不規(guī)則閃爍，機床無法正常工作。

單擊是保存系統(tǒng)配置文件。系統(tǒng)可以根據(jù)您選擇的后處理文件處理NC程序代碼。

3.小結(jié)

數(shù)控編程軟件需要編輯和設置后處理文件。然而，正常用戶往往忽略這一點，在每次生成后都會更改NC程序，這不僅浪費時間，而且容易出錯和發(fā)生意外。本文對MasterCAD軟件的后處理文件進行了修改，以期對相關(guān)人員進行教育。

（3） 故障排除編碼器是一個絕對位置檢測設備，它有兩個碼盤：粗碼盤和細碼盤。粗編碼器用于檢測機床坐標位置顯示器上顯示的坐標的dm和cm位，而細編碼器可以顯示坐標的mm位和0.1mm位。機床報警信息后，檢查報警說明。消除不良連接后，確認編碼器的內(nèi)部組件有故障。經(jīng)過分析，對應于16個代碼通道的磁阻狀態(tài)的工作頻率非常高。機床應用一定時間后，磁阻狀態(tài)的使用壽命結(jié)束，導致其輸出電壓經(jīng)常偏離正常值，從而導致輸出邏輯故障（4）故障排除拆除編碼器，替換16個代碼通道的磁阻狀態(tài)并消除誤差。

編碼器裝配故障

（1） 故障設備配備FANUC OT-A2系統(tǒng)的數(shù)控車床。

（2） 因此，當加工端面時，在加工端面時表面上會出現(xiàn)周期波。

（3） 故障排除數(shù)控車床端面加工時，表面產(chǎn)生振動線的原因很多。在機械方面，例如刀具、主軸和其他部件的安裝不良，以及機床的精度不足，這些都會導致上述問題。然而，機床定期出現(xiàn)并有一定的規(guī)則。根據(jù)一般情況，應該是主軸的位置檢測系統(tǒng)。然而，在仔細檢查機床主軸的所有部件后，沒有發(fā)現(xiàn)任何故障。確保振動模式與X軸的主軸傾角相對應，以便在維護期間再次檢查X軸。機床的機械傳動結(jié)構(gòu)是伺服電機和滾珠絲杠由同步同步帶連接，位置反饋編碼器采用單獨布置。通過檢查發(fā)現(xiàn)，可拆卸X軸編碼器的安裝位置與導螺桿不同心，存在偏心問題，即：，編碼器軸線和導螺桿中心不在同一條線上，這導致編碼器在X軸運動期間旋轉(zhuǎn)不均勻，并反映在處理中，這是周期性波動。

（4） 故障排除重新安裝和調(diào)整編碼器后，故障得到解決。

屏蔽線不良故障

（1） 故障設備配有FAGOR 8030數(shù)控系統(tǒng)的立式加工中心。

（2） 故障現(xiàn)象當您返回參考點時，參考點的位置不穩(wěn)定，并且參考點的定位精度較差。

（3） 故障診斷通過檢查，機床通常以手動模式工作，參考點延遲速度和位置環(huán)路增益設置正確，傳感器+5V電壓正常，返回參考點的動作過程正確。因此，可以預先確定誤差是由編碼器零脈沖的故障引起的。進一步調(diào)查顯示，軸編碼器連接電纜的屏蔽線已脫落。

（4） 故障排除重新連接網(wǎng)線后，參考點定位穩(wěn)定，定位精度滿足原機床要求，誤差消除。

編碼器內(nèi)部元器件被污染產(chǎn)生的故障

（1） 故障設備是帶有DYNAPATH 20M系統(tǒng)的數(shù)控銑床。

（2） 誤差現(xiàn)象加工零件時，Y方向加工尺寸與編程尺寸之間存在較大誤差，誤差值與Y軸的移動距離成正比。距離越長，誤差越大。

（3） 為了進一步確認故障原因，在維護期間仔細測量了機床Y軸的定位精度。測量后發(fā)現(xiàn)，機床的Y軸在每個斜面上的實際移動距離將偏離約0.1mm，并且存在固定規(guī)則。根據(jù)誤差現(xiàn)象，機床出現(xiàn)上述問題的原因似乎與系統(tǒng)的參數(shù)設置有關(guān)，即，系統(tǒng)的命令乘法器、檢測乘法器、反饋脈沖數(shù)等的參數(shù)設置誤差，因為機器參數(shù)存儲在EPROM存儲器中。對機床Y軸運動的進一步觀察和測量表明，當機床的Y軸伺服電機以固定角度運動時，發(fā)生撞擊動作。在無沖擊范圍內(nèi)，測量的實際移動距離與命令值相對應。根據(jù)上述現(xiàn)象，暫時確定誤差的原因與位置檢測系統(tǒng)有關(guān)。由于機床使用半閉環(huán)系統(tǒng)，因此在維護期間，伺服電機的內(nèi)置編碼器被移除以進行檢查。

考慮到更換編碼器的成本和時間，在維護期間，使用酒精仔細清潔編碼器，以去除軸承潤滑脂熔化造成的黑色污漬。重新安裝編碼器后，機床可以正常工作，Y軸的影響消失，精度恢復，誤差消除。

數(shù)控機床編碼器的誤差分析與診斷總結(jié)

編碼器是數(shù)控機床的重要組成部分，直接影響和反映數(shù)控機床的精度。在安裝、調(diào)試和維護過程中應特別注意。

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