（一）伺服電機(jī)問題

(1)電機(jī)竄動：在進(jìn)給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象，測速信號不穩(wěn)定，如編碼器有裂紋;接線端子接觸不良，如螺釘松動等;當(dāng)竄動發(fā)生在由正方向運(yùn)動與反方向運(yùn)動的換向瞬間時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向問隙或伺服驅(qū)動增益過大所致。

(2) 電機(jī)爬行：大多發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良，伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動忽快忽慢。

(3)電機(jī)振動：機(jī)床高速運(yùn)行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會產(chǎn)生過流報警。機(jī)床振動問題一般屬于速度問題，所以應(yīng)尋找速度環(huán)問題。

(4)電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低：伺服電動機(jī)從額定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩到高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩會突然降低，這時因為電動機(jī)繞組的散熱損壞和機(jī)械部分發(fā)熱引起的。高速時，電動機(jī)溫升變大，因此，正確使用伺服電動機(jī)前一定要對電動機(jī)的負(fù)載進(jìn)行驗算。

(5) 電機(jī)位置誤差：當(dāng)伺服軸運(yùn)動超過位置允差范圍時(KNDSD100出廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置PA17：400，位置超差檢測范圍)，伺服驅(qū)動器就會出現(xiàn)“4”號位置超差報警。主要原因有：系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍小;伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng);位置檢測裝置有污染;進(jìn)給傳動鏈累計誤差過大等。

(6)電機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)到伺服驅(qū)動器除了聯(lián)結(jié)脈沖+方向信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24 V繼電器線圈電壓。伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有脈沖信號輸出;檢查使能信號是否接通;通過液晶屏觀測系統(tǒng)輸入/出狀態(tài)是否滿足進(jìn)給軸的起動條件;對帶電磁制動器的伺服電動機(jī)確認(rèn)制動已經(jīng)打開;驅(qū)動器有故障;伺服電動機(jī)有故障;伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)聯(lián)軸節(jié)失效或鍵脫開等。

（二）增益問題

首先，機(jī)械本身的結(jié)構(gòu)對伺服增益的調(diào)整有重要影響。如果機(jī)械本身的剛性比較好（磨床絲桿傳動），伺服的相關(guān)增益則可以設(shè)置較高。如果接卸本身的剛性偏柔（包裝機(jī)同步帶），伺服的相關(guān)增益則設(shè)置的不要太高。

伺服驅(qū)動器包括三個反饋環(huán)節(jié)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。最內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）的反應(yīng)速度最快，中間環(huán)節(jié)（速度環(huán)）的反應(yīng)速度必須高于最外環(huán)（位置環(huán)）。如果不遵守此原則，將會造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的震動或反映不良。伺服驅(qū)動器的設(shè)計可盡量確保電流環(huán)具備良好的反應(yīng)性能，故用戶只需調(diào)整位置位置環(huán)、速度環(huán)的增益即可。

位置環(huán)的反應(yīng)不能快于速度環(huán)的反應(yīng)。因此，若需增加位置環(huán)的增益，必須先增加速度環(huán)的增益。如果只增加位置環(huán)的增益，電機(jī)很可能產(chǎn)生震動，從而將會造成速度指令及定位時間的增加，而非期望的減少。

速度環(huán)增益：

增大速度環(huán)比例增益，則能降低轉(zhuǎn)速脈動的變化量，提高伺服驅(qū)動系統(tǒng)的硬度，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)運(yùn)行時的性能。但是在實際系統(tǒng)中，速度環(huán)比例增益不能過大，否則將引起整個伺服驅(qū)動系統(tǒng)振蕩。

速度環(huán)參數(shù)調(diào)節(jié)與負(fù)載慣量的關(guān)系

當(dāng)負(fù)載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比較大，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩比較大時，宜增大速度環(huán)比例增益和速度環(huán)積分時間常數(shù)，以滿足運(yùn)行穩(wěn)定性的要求。

當(dāng)負(fù)載對象的轉(zhuǎn)動慣量與電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比較小，以及負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩較小時，宜減小速度環(huán)比例增益和速度換積分時間常數(shù)，保證低速運(yùn)行時的速度控制精度。

位置環(huán)增益：

位置環(huán)增益與伺服電機(jī)以及機(jī)械負(fù)載有著密切的聯(lián)系，通常伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益越高，電機(jī)速度對于位置指令響應(yīng)的延時減小，位置跟蹤誤差愈小，定位所需時間越短，但要求對應(yīng)的機(jī)械系統(tǒng)的剛性與自然頻率也必須很高。而且當(dāng)輸入的位置突變時，其輸出變化劇烈，機(jī)械負(fù)載要承受較大的沖擊。此時，驅(qū)動器必須進(jìn)行升降速處理或通過上位機(jī)用編程措施來緩沖這種變化。

當(dāng)伺服系統(tǒng)位置環(huán)增益相對較小時，調(diào)整起來比較方便，因為位置環(huán)增益小，伺服系統(tǒng)容易穩(wěn)定，對大負(fù)載對象，調(diào)整要簡單些。同時，低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)頻帶叫窄，對噪音不敏感。因此，作為伺服進(jìn)給用時，位置的微觀變化小，但低位置環(huán)增益的伺服系統(tǒng)位置跟蹤誤差較大。

（三）慣量問題

伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié)，它能提供最高水平的動態(tài)響應(yīng)和扭矩密度，所以拖動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅(qū)動取替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調(diào)速驅(qū)動，以便使系統(tǒng)性能達(dá)到一個全新的水平，包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率、更好的可靠性和更長的壽命。為了實現(xiàn)伺服電機(jī)的更好性能，就必須對伺服電機(jī)的一些使用特點(diǎn)有所了解。

慣性匹配

在伺服系統(tǒng)選型及調(diào)試中，常會碰到慣量問題，具體表現(xiàn)為：

1、在伺服系統(tǒng)選型時，除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等因素外，我們還需要先計算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量，再根據(jù)機(jī)械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī);

2、在調(diào)試時(手動模式下)，正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前題，此點(diǎn)在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)由為突出。這樣，就有了慣量匹配的問題。

那到底什么是“慣量匹配”呢?

1、根據(jù)牛頓第二定律：進(jìn)給系統(tǒng)所需力矩T=系統(tǒng)傳動慣量J×角加速度θ

角加速度θ影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，θ越小，則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時間越長，系統(tǒng)反應(yīng)越慢。如果θ變化，則系統(tǒng)反應(yīng)將忽快忽慢，影響加工精度。由于馬達(dá)選定后最大輸出T值不變，如果希望θ的變化小，則J應(yīng)該盡量小。

2、進(jìn)給軸的總慣量“J=伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性動量JM+電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性動量JL

負(fù)載慣量JL由(以工具機(jī)為例)工作臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動件的慣量折合到馬達(dá)軸上的慣量組成。JM為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，伺服電機(jī)選定后，此值就為定值，而JL則隨工件等負(fù)載改變而變化。如果希望J變化率小些，則最好使JL 所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”。

知道了什么是慣量匹配，那慣量匹配具體有什么影響又如何確定？

影響：

傳動慣量對伺服系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性，動態(tài)響應(yīng)都有影響，慣量大，系統(tǒng)的機(jī)械常數(shù)大，響應(yīng)慢，會使系統(tǒng)的固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應(yīng)速度，慣量的適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時有利，因此，機(jī)械設(shè)計時在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應(yīng)盡量減小慣量。

確定：

衡量機(jī)械系統(tǒng)的動態(tài)特性時，慣量越小，系統(tǒng)的動態(tài)特性反應(yīng)越好;慣量越大，馬達(dá)的負(fù)載也就越大，越難控制，但機(jī)械系統(tǒng)的慣量需和馬達(dá)慣量相匹配才行。不同的機(jī)構(gòu)，對慣量匹配原則有不同的選擇，且有不同的作用表現(xiàn)。例如，CNC中心機(jī)通過伺服電機(jī)作高速切削時，當(dāng)負(fù)載慣量增加時，會發(fā)生：

(1)控制指令改變時，馬達(dá)需花費(fèi)較多時間才能達(dá)到新指令的速度要求;

(2)當(dāng)機(jī)臺沿二軸執(zhí)行弧式曲線快速切削時，會發(fā)生較大誤差：

①一般伺服電機(jī)通常狀況下，當(dāng)JL≦JM，則上面的問題不會發(fā)生

②當(dāng)JL=3×JM，則馬達(dá)的可控性會些微降低，但對平常的金屬切削不會有影響。(高速曲線切削一般建議JL≦JM)

③當(dāng)JL≧3×JM，馬達(dá)的可控性會明顯下降，在高速曲線切削時表現(xiàn)突出

不同的機(jī)構(gòu)動作及加工質(zhì)量要求對JL與JM大小關(guān)系有不同的要求，慣性匹配的確定需要根據(jù)機(jī)械的工藝特點(diǎn)及加工質(zhì)量要求來確定。

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