摘 要：本文主要从数控机床概述、数控机床对进给伺服系统的要求、数控机床伺服系统故障类型、完善数控机床及伺服系统的措施等方面进行了全面的阐述。
关键词：数控机床;伺服系统;故障
前言
随着我国科技的不断发展，数控机床应用越来越广泛，本文就数控机床及其伺服系统方面内容进行了探讨。
1.数控机床概述
所谓数控机床，即数字控制机床（Computer numerical con-trol machine tools），是一种安装了自动化控制系统的机床。与普通机床相比较，数控机床带有数控系统（程序控制系统），它可以按照事先编制的程序实现自动化加工过程，而普通机床却没有该特性。数控的机床的全面使用，可以降低工人的劳动强度，减少工装和用工成本，能够缩短新产品试制周期和生产周期，有利于企业对市场需求做出快速反应。除此之外，随着科技的进步，信息化技术不断完善，FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）技术得到越来越广泛的应用。机床数控化是运用上述技术实现企业信息化改造的基础，数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
2.数控机床对进给伺服系统的要求
数控机床的数控系统所发出的数字控制指令，是经过进给伺服系统驱动机械执行部分，最终实现精确的进给运动。进给伺服系统的性能决定了数控机床的许多性能，例如：最高移动速度，轮廓跟踪精度、定位精度等，数控机床对进给伺服系统有以下要求：
2.1定位精度高、轮廓跟踪精度高
进给伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度，从而达到较高的定位精度，以保证数控机床具有较小的定位误差与重复定位误差。同时，伺服系统还要具有较好的动态性能，以保证数控机床具有较高的轮廓跟踪精度。
2.2迅速响应，无超调
为了提高生产效率和保证加工质量，在系统启动、系统制动时，要求加、减加速度足够大，以缩短伺服系统的过渡过程时间， 减少轮廓过渡误差。但是，一般电动机从零变到最高转速，或者从最高转速降至零的时间应该小于Zoom。。这就要求伺服系统要能够快速响应，但是又不能超调，否则将形成过切影响加工质量。同时，当负载突变时，要求速度的恢复时间尽量短，并且不能有振荡，这样才能得到光滑的表面。
2.3调速范围要宽
数控机床在加工过程中， 由于所需要的刀具、被加工材料、主轴转速以及进给速度等加工工艺要求各有不同，为了保证在任何情况下都能得到最佳的切削条件。
3.数控机床伺服系统故障类型
数控机床伺服系统故障类型既可按故障部位分类又可以按故障形式分类，具按故障部位可分为传动装置故障、驱动系统故障和检测部件故障。传动装置故障主要表现为电机等装置的动力不能传递到执行元件，故障大多发生在联轴器、丝杠、轴承、机床导轨等部件。当这些部件发生如间隙过大，振动、磨损等故障时，就会出现机床精度降低、爬行、过载等问题。驱动系统故障是指伺服电机等驱动装置出现的故障，主要包括驱动控制单元故障、伺服电机故障等。检测部件故障主要是指编码器、光栅尺等检测部件出现故障，主要表现为反馈数据误差过大或无反馈。
伺服系统常见故障按表现形式可分为： 伺服轴窜动、伺服轴爬行、伺服轴振动、过载、超行程、返回参考点故障、伺服电机不转等。伺服轴窜动是指在切削加工过程中，进给速度本应保持均匀，却突然出现加速的现象。当机床的伺服进给电机和丝杠匀速旋转时，工作台却忽快忽慢甚至是忽跳忽停地运动，这种故障称为“爬行”。机床爬行故障通常都发生在低速进给或启动加速时期。振动一般都发生在机床高速运行时，一般都是由于进给系统参数设置不当，传动机构出现故障引起的。超程故障一般分为软件超程故障和硬件超程故障。硬限位有干扰，加工程序不妥都会造成超程故障。负载过大，参数设定错误及进给传动链润滑不良等情况都会引起过载报警。伺服电机不转一般都是由于电机没有接到运动信号 （如数控系统没有使能信号） ，机床处于锁紧状态或者电机自身故障造成的。
4.完善数控机床及伺服系统的措施
4.1加工精度
精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。
4.2提高可靠性
数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等.平均故障（失效）间隔时间（MTBF）是指发生故障经修理或更换零件还能继续工作的可修复设备或系统，从一次故障到下一次故障的平均时间，数控机床常用它作为可靠性的定量指标。
4.3宽范围调速
在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。伺服系统在低速情况下实现平稳进给，则要求速度必须大于“死区”范围。所谓“死区”指的是由于静摩擦力的存在使系统在很小的输入下，电机克服不了这摩擦力而不能转动。此外，还由于存在机械间隙，电机虽然转动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。加强对其宽范围的调节是非常必要的。
5.结束语
加强对数控机床及其伺服系统的研究，可以延长数控机床的使用年限，更好的保障其正常运行，是非常具有现实意义的研究。
参考文献：
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