FANUC_故障实例.doc

fanuc 主轴驱动系统的故障诊断与维修 fanuc公司生产的主轴驱动系统，主要可以分为直流主轴驱动系统与交流主轴驱动系统两大类。直流主轴驱动系统通常用于20世纪80年代以前的数控机床上，多与fanuc 5、6、7系统配套使用。此类机床由于其使用时间己较长，一般都到了故障多发期，但由于当时数控机床的价格通常都比较昂贵，在用户中属于大型、精密、关键设备，保养、维护通常都较好，因此在企业中继续使用的情况比较普遍，维修过程中遇到的也较多。在交流主轴驱动系统方面，fanuc公司作为全世界最早开发交流主轴驱动系统的厂家之一，自1980年成功开发交流主轴系统以来，已经生产了多个系列的交流主轴驱动系统产品。作为数控机床维修中的常见产品，主要有以下几种：1)a06b10*(ac model 1-40)系列交流主轴电动机与a06b-6044系列交流主轴驱动器配套组成的模拟式交流主轴驱动系统系列产品。该系列主轴驱动系统为fanuc公司80年代初期的常用产品，主要配套的系统有fanucll、fanuc0、fanuc 6等。该系列产品驱动器主回路采用pwm控制、大功率晶体管驱动的型式，输出功率范围为1.537kw。驱动器采用了微处理器数字控制技术，带有速度、方向、起停控制信号接口与d/a转换器、实际转速/转矩信号输出、电气主轴定向准停(附加功能)等功能。驱动器具有良好的响应特性，在整个速度范围内工作平稳、振动和噪声较小，其中5.5kw以上的驱动器采用了回馈制动技术，可有效节能。 主轴电动机全封闭的结构型式，硅钢片直接空气冷却，结构紧凑，可以在浮尘、切削液飞溅的场合安全、可靠地工作。2)a06b-10“(acmodell-40)系列交流主轴电动机与a06-6055系列数字式交流主轴驱动器配套组成的数字式交流主轴驱动系统系列产品。该系列产品所使用的主轴电动机与模拟式交流主轴系统相同，但驱动器为数字式。驱动系统在攻螺纹、定位刚性、快速性与操作性能上有了较大的改进，其余性能与模拟式交流主轴系统相似。3)a06b-07*系列交流主轴电动机与a06-6059系列数字式交流主轴驱动器配套组成的交流主轴驱动系统系列产品。该系列主轴驱动系统为fanuc公司20世纪80年代中期开发的交流主轴改进型产品，主要配套的系统有fanucll、fanuc0、fanucl5等。该系列产品可分为s系列(标准型)、p系列(广域恒功率调速)、h系列(高速润滑脂)、vh系列(高速油雾润滑)、hv系列(高电压输入)等几个系列。产品一般与a06-6059系列数字式交流主轴驱动器配套使用，其中，s系列为常用产品，在数控机床上使用最广。该系列产品主电动机采用了电磁心定子直冷的冷却型式，与早期的主轴驱动系统相比，提高了输出功率与转速，减小了系统的体积与重量；驱动器采用了更先进的控制技术和电子元器件，进一步提高了系统的性能。驱动系统功能强、可靠性好，在数控机床上得到了广泛应用，是数控机床维修过程中常见的主轴驱动系统之一。4)fanuc /ai系列主轴驱动系统，它是fanuc公司的最新产品，其中i系列主轴驱动系统为本世纪初开发的最新数控机床主轴驱动系统系列产品，是系列的改进型。/i系列产品共有标准型/i系列、广域恒功率输出型p/pi系列、经济型c/ci系列、中空型(t/ti系列、强制冷却型l/li系列、高电压输入型(hv)/(hv)i系列、高电压输入广域恒功率输出型p(hv)/p(hv)i系列、高电压输入中空型t(hv)/t(hv)i系列、高电压输入强制冷却型l(hv)/l(hv)i系列等产品。其中li系列最高输出转速为20000r/min、(hv)i系列最大额定输出功率可达l00kw，可满足绝大多数数控机床的主轴要求。该系列产品的主要特点如下：通过绕组转换功能，进一步增加了高速输出范围，缩短了加/减速时间，对于pi系列，其恒功率输出范围比系列扩大了1.5倍。采用了最新的定子直接冷却方式，进一步减小了电动机外型尺寸，提高了输出功率和转矩。通过精密的铝合金转子和严格的动平衡，使电动机在高速时振动级达到了v3级。可以选择不同的排风方向，尽可能减小机床热变形，同时通过最优的冷却通道设计，进一步改善了冷却性能。根据不同的使用要求，主电动机可以选用两种不同类型的内装式位置/速度测量装置。即：具有a/b两相输出的mi型编码器与具有a/b两相输出及零脉冲输出的mzi型编码器，以满足不同用户的使用要求。i系列产品与系列相比，其主要性能在以下两个方面作了改进：通过使用高速绕组，提高了高速区的输出功率，解决了系列在高速区域(8000-12000r/min)输出功率下降的问题。广域恒功率输出型(pi系列)的电动机额定转速由750r/min降至为500r/min，使恒功率调速范围扩大了1.5倍(从1:10.6提高到1:16)。fanuc /i系列数字式主轴驱动系统(驱动器型号为a06-6078/6072系列)一般与fanuc 0c、fanuc l5、fanuc l6/18/20等系列数控系统配套使用。fanuc直流主轴驱动系统的保护功能为了保证驱动器的安全、可靠运行，fanuc直流主轴伺服系统在出现故障和异常等情况时，设置了较多的保护功能，这些保护功能与直流主轴驱动器的故障检测与维修密切相关。当驱动器出现故障时，可以根据保护功能的情况，分析故障原因。(1)接地保护 在伺服单元的输出线路以及主轴电动机内部等出现对地短路时，可以通过快速熔断器瞬间切断电源，对驱动器进行保护。(2)过载保护 当驱动器、电动机负载超过额定值时，安装在电动机内部的热开关或主回路的热继电器将动作，对电动机进行过载保护。(3)速度偏差过大报警 当主轴电动机的速度由于某种原因，偏离了指令速度且达到一定的误差后，将产生警报，并进行保护。(4)瞬时过电流报警 当驱动器中由于内部短路、输出短路等原因产生异常的大电流时，驱动器将发出报警并进行保护。(5)速度检测回路断线或短路报警 当测速发电机出现信号断线或短路时，驱动器将产生报警并进行保护。(6)速度超过报警 当检测出的主轴电动机转速超过额定值的115时，驱动器将发出报警并进行保护。(7)励磁监控 如果主轴电动机励磁电流过低或无励磁电流，为防止飞车，驱动器将发出报警并进行保护。(8)短路保护 当主回路发生短路时，驱动器可以通过相应的快速熔断器进行短路保护。(9)相序报警 当三相输入电源相序不正确或缺相状态时，驱动器将发出报警。fanuc直流主轴驱动系统使用注意点(1)安装注意事项 fanuc直流主轴伺服系统对安装有较高的要求，这些要求是保证驱动器正常工作的前提条件，在维修时必须引起注意。1)安装驱动器的电柜必须密封。为了防止电柜内温度过高，电柜设计时应将温升控制在15c以下。电柜的外部空气引入口，应设置过滤器，并防止从排气口侵入尘埃或烟雾：电缆出入口、柜门等部分应进行密封，冷却电扇不要直接吹向驱动器，以免粉尘附着。维修过程中，必须保证以上部分的完好，确保机床长期可靠工作。2)电动机维修完成后，进行重新安装时，要遵循下列原则：电动机安装面要平，且有足够的刚性。电刷应定期维修及更换，安装位置应尽可能使其检修容易。电动机冷却进风口的进风要充分，安装位置要尽可能使冷却部分的检修容易。电动机应安装在灰尘少、湿度不高的场所，环境温度应在40c以下。电动机应安装在切削液和油不能直接溅到的位置上。(2)使用检查 在对主轴驱动系统进行维修前，应进行如下驱动系统工作前的检查：检查伺服单元和电动机的信号线、动力线等的连接是否正确、牢固，绝缘是否良好。驱动器、电柜和电动机是否可靠接地。电动机电刷的安装是否牢靠，电动机安装螺栓是否完全拧紧。在维修完成、动作正常后，还应对主轴驱动系统进行工作时的检查：检查速度指令与电动机转速是否一致，负载指示是否正常。电动机是否有异常声音和异常振动。轴承温度是否急剧上升等不正常现象。电刷上是否有显著的火花发生痕迹。对于工作正常的主轴驱动系统，应进行如下日常维护：电柜的空气过滤器每月应清扫一次。电柜及驱动器的冷却风扇应定期检查。建议操作人员每天都应注意主轴电动机的旋转速度、异常振动、异常声音、通风状态、轴承温度、外表温度和异常臭味。建议使用单位维护人员，每月应对电刷、换向器进行检查。建议使用单位维护人员，每半年应对测速发电机、轴承、热管冷却部分、绝缘电阻进行检测。3fanuc直流主轴驱动系统的故障诊断(1)主轴电动机不转 引起主轴不转的原因主要有：印制电路板不良或表面太脏。触发脉冲电路故障，晶闸管无触发脉冲产生。主轴电动机动力线断线或电动机与主轴驱动器连接不良。机械联接脱落，如高/氐档齿轮切换用的离合器啮合不良。机床负载太大。控制信号未满足主轴旋转的条件，如转向信号、速度给定电压未输入。(2)电动机转速异常或转速不稳定 引起电动机转速异常或转速不稳定的原因有：d/a转换器故障。测速发电动断线或测速机不良。速度指令电压不良。电动机不良，如：励磁丧失等。电动机负荷过重。驱动器不良。3)主轴电动机振动或噪声太大引起主轴电动机振动或噪声太大故障的原因有：电源缺相或电源电压不正常。驱动器上的电源开关设定错误(如：50/60hz切换开关设定错误等驱动器上的增益调整电路或颤动调整电路的调整不当。电流反馈回路调整不当。三相电源相序不正确。电动机轴承存在故障。主轴齿轮啮合不良或主轴负载太大。(4)发生过流报警 引起过流报警可能的原因有：驱动器电流极限设定错误。触发电路的同步触发脉冲不正确。主轴电动机的电枢线圈内部存在局部短路。驱动器的+15v控制电源存在故障。(5)速度偏差过大 引起速度偏差的原因有：机床切削负荷太重。速度调节器或测速反馈回路的设定调节不当。主轴负载过大、机械传动系统不良或制动器未松开。电流调节器或电流反馈回路的设定调节不当。(6)熔断器熔丝熔断 引起熔断器熔丝熔断的原因主要有：驱动器控制印制电路板不良(此时，通常驱动器的报警指示灯ledl亮)。电动机不良，如：电枢线短路、电枢绕组短路或局部短路，电枢线对地短路等等。测速发电机不良(此时，通常驱动器的报警指示灯ledl亮)。输入电源相序不正确(此时，通常驱动器的报警指示灯led3亮)。输入电源存在缺相。(7)热继电器保护 这时驱动器的led4灯亮，表示电动机存在过载。(8)电动机过热 这时驱动器的led4灯亮，表示电动机连续过载，导致电动机温升超过。(9)过电压吸收器烧坏 通常情况下，它是由于外加电压过高或瞬间电网电压干扰弓起的。(10)运转停止 这时驱动器的led5灯亮，可能的原因有电源电压太低、控制电源存在故障等。(11)led2灯亮 驱动器的led2灯亮，表示主电动机励磁丧失，可能的原因是励磁断线、励磁回路不良等。(12)速度达不到最高转速 引起电动机速度达不到最高转速的原因主要有：电动机励磁电流调整过大。励磁控制回路存在不良。晶闸管整流部分太脏，造成直流母线电压过低或绝缘性能降低。(13)主轴在加/减速时工作不正常 造成此故障的原因主要有以下几种：电动机加/减速电流极限设定、调整不当。电流反馈回路设定、调整不当。加/减速回路时间常数设定不当或电动机/负载间的惯量不匹配。机械传动系统不良。(14)电动机电刷磨损严重或电刷面上有划痕造成电动机电刷磨损严重或电刷面上有划痕的原因有：主轴电动机连续长时间过载工作。主轴电动机换向器表面太脏或有伤痕。电刷上有切削液进入。驱动器控制回路的设定、调整不当。6sc650系列产品简介6sc650系列交流主轴驱动系统是siemens公司20世纪80年代末开发的产品，p它与1ph5/6系列三相感应式主轴电动机配套，可组成完整的数控机床的主轴驱动系统，实现自动变速，主轴定向准停控制和c轴控制功能。6sc650系列主轴驱动系统采用数字控制、闭环调节，并通过磁场定向、矢量变换控制系统，将电动机的三相定子电流解耦成励磁电流和转矩电流，进行独立的闭环控制，使之具有与直流电动机控制系统相媲美的准确、快速稳定的控制特性。驱动器通过选择功能组件还可以实现c轴的进给控制和独立的主轴定向准停控制。驱动器可以直接连接三相380v，50/60hz电源。整流主回路由6只晶闸管，组成三相全控桥式整流电路，通过对晶闸管导通角的控制，可以工作在整流方式，向直流母线供电；制动时也可工作于逆变方式，实现能量回馈电网的再生制动。驱动器正常工作时，控制电路将整流直流母线电压调节在575v2范围，在再生制动逆变工作时，由控制电路完成对整流电路的极性变换，实现能量的回馈。逆变主回路采用6只反并联带续流二极管的功率晶体管，通过控制电路对磁场矢量的运算与控制，可输出具有精确的频率、幅值和相位的三相正弦波脉宽调制(spwm)电压，使主电动机获得所需的转矩电流和励磁电流。输出的三相spwm电压的幅值范围为0430v，频率控制范围为0300hz。在再生制动时，电动机能量通过该变流器的6只续流二极管对直流母线的耦合电容充电，当电容上的电压超过600v时，就通过控制调节器和整流主回路触发角，使整流回路工作在逆变状态上的电能逆变回馈到电网。6只逆变晶体管有独立的驱动电路，通过对各只功率管的uce：和ube：进行监控，可以有效防止电动机超载并对电动机绕组短路进行保护。驱动器的闭环转速和转矩控制由两只16位微处理器(80186)为核心控制组件完成，动机的实际转速检测通过装在电动机轴上的编码器进行。6sc650系列主轴驱动器主要组成部件6sc650系列交流主轴驱动器对于不同的规格，其主要组件基本相同，但在结构上，根据其功率大小分为两种规格，即小功率的6sc6502/3(输出电流20/30a)系列，其功率部件直接安装在功率模块a1上；大功率的6sc6504至6sc6520系列(输出电流40-200a)，其功率部件安装在散热器上，散热器直接装配在机柜内壁。整个驱动器主要由以下模块构成。(1)控制器模块n1 它用于对驱动器的调节与控制，主要包括两只cpu (80186)，以及必要的软件(5片eprom)。在驱动器中，控制器模块的作用主要是形成整流主回路的触发脉冲控制信号，以及进行矢量变换计算，产生pwm调制信号。(2)输入/输出(i/o)模块u1 此模块通过u/f转换器用于进行各种模拟信号的处理。(3)电源模块g01和电源控制模块g02 g01和g02用于产生控制电路所需的各种辅助电源电压，在g02上还可以输出各种继电器信号(如超温、速度、监视等信号)，以便nc或plc进行控制。(4) c轴驱动模块选件a73 通过此选择功能，可以控制交流主轴驱动系统在低速下(0.01375r/min)进行位置控制，此时主轴电动机必须装备18000脉冲/r的正、余弦编码器。(5)主轴定向准停模块a74(选件) 使用本功能，可以使主轴驱动系统在不使用nc的位置控制功能的前提下，实现主轴的定向准停控制。主轴位置给定可由内部参数设定或通过接口从外部输入16位位置给定信号。(6)主轴定向准停与定位模块a75(选件) 它是集成了a73与a74功能的组件，同时具有以上a73与a74的功能。(7)整流模块a0 该模块安装在机架上，主要为主电路晶闸管及相应的阻容保护电路。(8)功率晶体管模块a1 该模块安装在机架上，主要为逆变晶体管及相应的阻容保护电路。6sc650系列主轴驱动器的故障诊断及其维修(1)开机时显示器无任何显示 6sc650交流主轴驱动系统发生故障时，通常可以通过驱动器面板上的数码管显示器显示故障代码，根据故障代码，即可判断故障原因(详见下述)。若接通电源后，显示器上所有数码管均不亮，则可能的故障原因如下1)主电路进线断路器跳闸。2)主回路进线电源至少有两相以上存在缺相。3)驱动器至少有两个以上的输入熔断器熔断。4)电源模块ao中的电源熔断器熔断。5)显示模块h1和控制器模块n1之间连接故障。6)辅助控制电压中的5伏电源故障。7)控制模块n1故障。(2)开机时显示器显示888888 若接通电源时，数码管上所有数码位均显示8，即显示状态为888888，则可能的故障原因有：1)控制器模块n1故障。2)控制模块n1上的eprom安装不良或软件出错3)输入/输出模块中的“复位”信号为“1”。(3)根据报警号的故障诊断与维修 对于数码管显示的报警信号，可以按表fanuc主轴驱动系统故障维修22例例301机床剧烈抖动、驱动器显示al-04报警故障现象：一台配套fanuc 6系统的立式加工中心, 在加工过程中，机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示al-04报警。分析与处理过程：fanuc交流主轴驱动系统al-04报警的含义为“交流输入电路中的p1、f2、f3熔断器熔断”，故障可能的原因有：1)交流电源输出阻抗过高。2)逆变晶体管模块不良。3)整流二极管(或晶闸管)模块不良。4)浪涌吸收器或电容器不良。针对上述故障原因，逐一进行检查。检查交流输入电源，在交流主轴驱动器的输入电源，测得r、s相输入电压为220v，但t相的交流输入电压仅为120v，表明驱动器的三相输入电源存在问题。进一步检查主轴变压器的三相输出，发现变压器输入、输出，机床电源输入均同样存在不平衡，从而说明故障原因不在机床本身。检查车间开关柜上的三相熔断器，发现有一相阻抗为数百欧姆。将其拆开检查，发现该熔断器接线螺钉松动，从而造成三相输入电源不平衡；重新连接后，机床恢复正常。例302驱动器出现报警“a”的故障维修故障现象：一台配套fanuc 0t的数控车床，开机后，系统处在“急停”状态，显示“notready”，操作面板上的主轴报警指示灯亮。分析与处理过程：根据故障现象，检查机床交流主轴驱动器，发现驱动器显示为“a”。根据驱动器的报警显示，由本章前述可知，驱动器报警的含义是“驱动器软件出错”，这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现，解决的方法通常是对驱动器进行初始化处理。在本机床按如下步骤进行了参数的初始化操作：1)切断驱动器电源，将设定端s1置test。2)接通驱动器电源。3)同时按住mode、up、down、dataset4个键4)当显示器由全暗变为“fffff”后，松开全部键, 并保持1s以上。5)同时按住mode、up键，使参数显示fc-22。6)按住dataset键1s以上，显示器显示“good”，标准参数写入完成。7)切断驱动器电源，将s1(sh)重新置“drive” 。通过以上操作，驱动器恢复正常，报警消失，机床恢复正常工作。例303驱动器出现过电流报警的故障维修故障现象：一台配套fanuc 11m系统的卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路、主回路的熔断器均熔断，经更换后机床恢复正常。但机床正常运行数天后，再次出现同样故障。由于故障重复出现，证明该机床主轴系统存在问题，根据报警现象，分析可能存在的主要原因有：1)主轴驱动器控制板不良。2)电动机连续过载。3)电动机绕组存在局部短路。在以上几点中，根据现场实际加工情况，电动机过载的原因可以排除。考虑到换上元器件后，驱动器可以正常工作数天，故主轴驱动器控制板不良的可能性亦较小。因此，故障原因可能性最大的是电动机绕组存在局部短路。维修时仔细测量电动机绕组的各相电阻，发现u相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路。拆开电动机检查发现，电动机内部绕组与引出线的连接处绝缘套已经老化；经重新连接后，对地电阻恢复正常。再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现。例304主轴驱动器al-12报警的维修故障现象：一台配套fanuc 11m系统的卧式加工中心, 在加工过程中，主轴运行突然停止，驱动器显示12号报警。分析与处理过程：交流主轴驱动器出现12号报警的含义是“直流母线过电流”，由本章前述可知，故障可能的原因如下：1)电动机输出端或电动机绕组局部短路。2)逆变功率晶体管不良。3)驱动器控制板故障。 根据以上原因，维修时进行了仔细检查。确认电动机输出端、电动机饶组无局部短路。然后断开驱动器(机床)电源，检查了逆变晶体管组件。通过打开驱动器，拆下电动机电枢线，用万用表检查逆变晶体管组件的集电极(c1、c2)和发射极(e1、e2)、基极(b1、b2)之间，以及基极(b1、b2)和发射极(el、e2)之间的电阻值，与正常值(表7-25所示)比较，检查发现c1-e1之间短路，即晶体管组件己损坏。为确定故障原因，又对驱动器控制板上的晶体管驱动回路进行了进一步的检查。检查方法如下：1)取下直流母线熔断器f7，合上交流电源，输入旋转指令。2)按表7-26、表7-27的引脚，通过驱动器的连接插座cn6、cn7，测定8个晶体管(型号为etl91)的基极b与发射极e间的控制电压，并根据cn6、cn7插脚与各晶体管管脚的对应关系逐一检查(以发射极为参考，测量b-e正常值一般在2v左右)。检查发现1clb之间电压为0v，证明cb极击穿，同时发现二极管d27也被击穿。在更换上述部件后，再次起动主轴驱动器，显示报警成为al-19。根据本章前述，驱动器al-19报警为u相电流检测电路过流报警。为了进一步检查al-19报警的原因，维修时对控制回路的电源进行了检查。检查驱动器电源测试端子，交流输入电源正常；直流输出+24v、+15v、+5v均正常，但-15v电压为“0”。进一步检查电源回路，发现集成稳压器(型号：7915)损坏。更换7915后，-15v输出电压正常，主轴al-19报警消除，机床恢复正常。例305主轴驱动器al-01报警的维修故障现象：一台配套fanuc 21系统的立式加工中心，在加工过程中，主轴运行突然停止，系统显示alm2001、alm4 09报警，交流主轴驱动器显示al-01报警。分析与处理过程：该机床配套的系统为fanuc 21系统，crt上显示的报警含义如下：alm2001：spdl servoal (主轴驱动器报警)。alm409：servo alarm (seriac err)(伺服驱动器报警)。主轴驱动器al-01：主轴电动机过热报警。上述报警可以通过复位键清除，清除后系统能够起动，主轴无报警，但在正常执行各轴的手动参考点返回动作后，当z轴向下移动时，又发生上述报警。由于实际机床发生报警时，只是z轴向下移动，主轴电动机并没有旋转，同时也不发热。考虑到主轴电动机是伴随着z轴一起上下移动，据此可以大致判定故障是由于z轴移动，引起主轴电动机电缆弯曲，产生接触不良所致。打开主轴电动机接线盒检查，发现接线盒内插头上的主轴电动机热敏电阻接线松动；重新连接后，故障排除，机床恢复正常。例306主轴高速出现异常振动的故障维修故障现象：某配套fanuc 0ta2系统的数控车床，当主轴在高速(3000r/min以上)旋转时，机床出现异常振动。 分析与处理过程：数控机床的振动与机械系统的设计、安装、调整以及机械系统的固有频率、主轴驱动系统的固有频率等因素有关，其原因通常比较复杂。但在本机床上，由于故障前交流主轴驱动系统工作正常，可以在高速下旋转；且主轴在超过3000r/min时，在任意转速下振动均存在，可以排除机械共振的原因。检查机床机械传动系统的安装与连接，未发现异常，且在脱开主轴电动机与机床主轴的连接后，从控制面板上观察主轴转速、转矩显示，发现其值有较大的变化，因此初步判定故障在主轴驱动系统的电气部分。经仔细检查机床的主轴驱动系统连接，最终发现该机床的主轴驱动器的接地线连接不良，将接地线重新连接后，机床恢复正常。例307主轴声音沉闷并出现过电流报警的故障维修故障现象：一台配套fidia l2系统、fanuc l5型直流主轴驱动的数控仿型铣床，主轴在起动后，运转过程中声音沉闷；当主轴制动时，crt显示“feed hold”，主轴驱动装置的“过电流”报警指示灯亮。分析与处理过程：为了判别主轴过电流报警产生的原因，维修时首先脱开了主轴电动机与主轴间的联接，检查机械传动系统，未发现异常，因此排除了机械上的原因。接着又测量、检查了电动机的绕组、对地电阻及电动机的连接情况，在对换向器及电刷进行检查时，发现部分电刷已到达使用极限，换向器表面有严重的烧熔痕迹。针对以上问题，维修时首先更换了同型号的电刷；并拆开电动机，对换向器的表面进行了修磨处理，完成了对电动机的维修。重新安装电动机后再进行试车，当时故障消失；但在第二天开机时，又再次出现上述故障，并且在机床通电约30min之后，故障就自动消失。根据以上现象，由于排除了机械传动系统、主轴电动机、连接方面的原因，故而可以判定故障原因在主轴驱动器上。 对照主轴伺服驱动系统的原理图，重点针对电流反馈环节的有关线路，进行了分析检查；对电路板中有可能虚焊的部位进行了重新焊接，对全部接插件进行了表面处理，但故障现象仍然不变。由于维修现场无驱动器备件，不可能进行驱动器的电路板互换处理，为了确定故障的大致部位，针对机床通电约30min后，故障可以自动消失这一特点，维修时采用局部升温的方法。通过吹风机在距电路板810cm处，对电路板的每一部分进行了局部升温，结果发现当对触发线路升温后，主轴运转可以马上恢复正常。由此分析，初步判定故障部位在驱动器的触发线路上。通过示波器观察触发部分线路的输出波形，发现其中的一片集成电路在常温下无触发脉冲产生，引起整流回路u相的4只晶闸管(正组与反组各2只)的触发脉冲消失：更换此芯片后故障排除。维修完成后，进一步分析故障原因，在主轴驱动器工作时，三相全控桥整流主回路，有一相无触发脉冲，导致直流母线整流电压波形脉动变大，谐波分量提高，产生电动机换向困难，电动机运行声音沉闷。当主轴制动时，由于驱动器采用的是回馈制动，控制线路首先要关断正组的触发脉冲，并触发反组的晶闸管，使其逆变。逆变时同样由于缺一相触发脉冲，使能量不能及时回馈电网，因此电动机产生过流，驱动器产生过流报警，保护电路动作。例308例311主轴只有漂移转速的故障维修例308故障现象：一台配套fanuc 7系统的数控铣床，主轴在自动或手动操作方式下，转速达不到指令转速，仅有12r/min，正、反转情况相同，系统无任何报警。分析与处理过程：由于本机床具有主轴换档功能，为了验证机械传动系统动作，维修时在mdi方式下进行了高、低换档动作试验，发现机床动作正常，说明机械传动系统的变速机构工作正常，排除了档位啮合产生的原因。检查主轴驱动器的电缆连接以及主轴驱动器上的状态指示灯，都处于正常工作状态，可以初步判定主轴驱动器工作正常。进一步测量主轴驱动器的指令电压输入vcmd，发现在任何s指令下，vcmd总是为“0”，即驱动器无转速指令输入。检查cnc控制柜，发现位置控制板上的主轴模拟输出的插头xn松动；重新安装后，机床恢复正常。例309故障现象：一台配套fanuc ll系统的进口卧式加工中心，s指令无效，主轴转速仅为12r/min，无任何报警。分析与处理过程：测量主轴驱动器的速度指令pcmd信号，发现在o-4500r/min的任何s指令下，vcmd总是为0，进一步测量cnc的s模拟输出，其值亦为“0”，表明cnc的主轴速度控制指令未输出。由于cnc无报警显示，故主轴速度控制指令未输出可能的原因是主轴未满足转速输出的条件。对照系统的接口信号，通过对plc程序梯形图的分析发现：plc程序中主轴高/低速换档的标志位、机床的高/低落速档检测开关输入信号均为“0”，这与实际情况不符。通过手动控制电磁阀，使机床换到低速档后，机床的低速档检测开关输入信号正确，plc中主轴低速换档的标志位随之变为正确的状态，满足了主轴条件。在此条件下再次启动主轴，机床恢复正常。为了进一步判断机床故障的原因，通过mdi方式，执行m42(换高速档指令)后，发现m42指令不能完成。检查高速档电磁阀已经得电，但高速档到位信号为“0”，由此判定故障原因在机床的机械或液压部分。检查主轴箱内部，发现机床的换档机构的拨叉松动，在低速档时，由于拨叉向下动作，可以通过自重落下，因此机床可以正常工作；换高速档时，拨叉向上运动，拔出后不能插入齿轮。经重新安装后，机床恢复正常。例310故障现象：一台配套fanuc 0m的二手数控铣床，采用fanuc s系列主轴驱动器，开机后，不论输入s*m03或s*m04指令，主轴仅仅出现低速旋转，实际转速无法达到指令值。分析与处理过程：在数控机床上，主轴转速的控制，一般是数控系统根据不同的s代码，输出不同的主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速的。在本机床上，检查主轴驱动器无报警，且主轴出现低速旋转，可以基本确认主轴驱动器无故障。根据故障现象，为了确定故障部位，利用万用表测量系统的主轴模拟量输出，发现在不同的s*指令下，其值改变，由此确认数控系统工作正常。分析主轴驱动器的控制特点，主轴的旋转除需要模拟量输入外，作为最基本的输入信号还需要给定旋转方向。在确认主轴驱动器模拟量输入正确的前提下，进一步检查主轴转向信号，发现其输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致；交换模拟量极性后重新开机，故障排除，主轴可以正常旋转。例311故障现象：一台配套fanuc 0t的二手数控车床，采用fanuc s系列主轴驱动器，开机后，不论输入s*m03或s*m04指令，主轴仅仅出现低速旋转，转速无法达到指令值。分析与处理过程：由于主轴驱动器无报警显示，故故障分析过程同上例。在本机床上，经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确，因此排除了系统不良、主轴输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致的可能性。考虑到本机床为二手机床，机床的主轴出厂设定参数已经遗失，在主轴调试前已经进行了参数的初始化处理，因此主轴驱动器参数设定不当的可能性较大。对照主轴驱动器的实际连接，检查主轴参数，发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器的情况下，主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效，因此主轴转速倍率被固定在“0”，引起了上述故障。修改参数后，主轴工作恢复正常，故障排除。例312主轴不能旋转的故障维修故障现象：一台配套fanuc 6m系统的卧式加工中心, 手动、自动方式下，主轴均不旋转，驱动器、cnc无报警显示。分析与处理过程：用mdi方式，执行s100m03指令，系统“循环起动”指示灯亮，检查nc诊断参数，发现系统已经正常输出s代码与sf信号，说明nc工作正常。检查plc程序，对照主轴起动条件以及内部信号的状态，主轴起动的条件已满足。进一步检查主轴驱动器的信号输入，亦已经满足正常工作的条件。因此可以确认故障在主轴驱动器本身。根据主轴驱动器的测量、检测端的信号状态，逐一对照检查信号的电压与波形，最后发现驱动器d/a转换器有数字信号输入，但其输出电压为“0”。将d/a转换器集成电路芯片(芯片型号：dac80-0b1)拔下后检查，发现有一插脚已经断裂：修复后，机床恢复正常。例313主轴引起的程序段无法继续执行的故障维修故障现象：一台配套fanuc 6系统的卧式加工中心，在进行自动加工时，程序执行到m03s*程序段后，主轴能起动，转速正确，但无法继续执行下一程序段，系统、驱动器无任何报警。分析与处理过程：现场检查，该机床在mdi方式下，手动输入m03或m04指令，主轴可以正常旋转，但修改s指令值，新的s指令无法生效；而用m05指令停止主轴或按复位键清除后，可执行任何转速的指令。检查机床诊断参数dgn700.0=1，表明机床正在执行m、s、t功能；进一步检查plc程序梯形图，发现主轴正转信号sfr或主轴反转信号srv可以为“1”，即：m指令已经正常输出，但s功能完成信号sfin(诊断号为dgn208.3)为0，导致了机床处于等待状态。继续检查梯形图，发现该机床sfin=1的条件是：s功能选通信号sf(诊断号为dgn66.2)为“1”、主轴速度到达信号sar(诊断号为dgn35.7)为“1”、主轴变速完成信号spe(诊断号为dgn208.1)为“1”。而实际状态是sf=1，sar=0，spe=0，故sfin=0。从系统手册可知sf、spe、sfln为cnc到plc的内部信号，sar与外部条件有关。检查sar信号输入发现，故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平，但数控系统i/o板上对应的sar信号却为低电平。检查信号连接发现电缆中存在断线，重新连接后，机床恢复正常。例314机床无法完成“换档”的故障维修故障现象：某配套fanuc 0ta2系统的数控车床，在机床执行主轴传动级交换指令m41/42时，主轴一直处于抖动状态，无法完成“换档”动作。 分析与处理过程：根据故障现象，很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令m41/42无法执行完成引起的。检查电磁阀信号与液压缸动作，发现换档动作实际已经完成，但滑移齿轮换档到位信号仍然为“0”，原因是检测用无触点开关不良。通过更换无触点开关后，机床恢复正常。例315螺纹加工出现“乱牙”的故障维修故障现象：某配套大森r2j50l系统的数控车床，在g32车螺纹时，出现起始段螺纹“乱牙”的故障。分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与z轴进给之间进行的插补，“乱牙”是由于主轴与z轴进给不能实现同步引起的。由于该机床使用的是变频器作为主轴调速装置，主轴速度为开环控制，在不同的负载下，主轴的起动时间不同，且起动时的主轴速度不稳，转速亦有相应的变化，导致了主轴与z轴进给不能实现同步。解决以上故障的方法有如下两种：1)通过在主轴旋转指令(m03)后、螺纹加工指令(g32)前增加g04延时指令，保证在主轴速度稳定后，再开始螺纹加工。2)更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度稳定后，再真正接触工件，开始螺纹的加工。通过采用以上方法的任何一种都可以解决该例故障，实现正常的螺纹加工。例316表面出现周期性振纹的故障维修故障现象：某配套fanuc ot-a2系统的数控车床，在加工过程中，发现在端面加工时，表面出现周期性波纹。分析与处理过程：数控车床端面加工时，表面出现振纹的原因很多，在机械方面如：刀具、丝杠、主轴等部件的安装不良、机床的精度不足等等都可能产生以上问题。但该机床为周期性出现，且有一定规律，根据通常的情况，应与主轴的位置检测系统有关，但仔细检查机床主轴各部分，却未发现任何不良。仔细观察振纹与x轴的丝杠螺距相对应，因此维修时再次针对x轴进行了检查。检查该机床的机械传动装置，其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过同步齿形带进行联接，位置反馈编码器采用的是分离型布置。检查发现x轴的分离式编码器安装位置与丝杠不同心，存在偏心，即：编码器轴心线与丝杠中心不在同一直线上，从而造成了x轴移动过程中的编码器的旋转不均匀，反映到加工中，则是出现周期性波纹。重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。例317不执行螺纹加工的故障维修故障现象：某配套fanuc 0-td系统的数控车床，在自动加工时，发现机床不执行螺纹加工程序。分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主轴的转角与z轴进给之间进行的插补。主轴的角度位移是通过主轴编码器进行测量的。在本机床上，由于主轴能正常旋转与变速，分析故障原因主要有以下几种：1)主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不良。2)主轴编码器故障。3)主轴驱动器与数控之间的位置反馈信号电缆连接不良。经查主轴编码器与主轴驱动器的连接正常，故可以排除第1项；且通过crt的显示，可以正常显示主轴转速，因此说明主轴编码器的a、*a、b、*b信号正常；再利用示波器检查z、*z信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确。根据检查，可以确定主轴位置检测系统工作正常。根据数控系统的说明书，进一步分析螺纹加工功能与信号的要求，可以知道螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给动作，因此它与主轴的速度到达信号有关。在fanuc 0-td系统上，主轴的每转进给动作与参数prm24.2的设定有关，当该位设定为“0”时，z轴进给时不检测“主轴速度到达”信号；设定为“1”时，z轴进给时需要检测“主轴速度到达”信号。在本机床上，检查发现该位设定为“1”，因此只有“主轴速度到达”信号为“1”时，才能实现进给。通过系统的诊断功能，检查发现当实际主轴转速显示值与系统的指令值一致时，“主轴速度到达”信号仍然为“0”。进一步检查发现，该信号连接线断开；重新连接后，螺纹加工动作恢复正常。例318主轴慢转、“定向准停”不能完成的故障维修故障现象：一台采用fanuc 10t系统的数据车床，在加工过程中，主轴不能按指令要求进行正常的“定向准停”，主轴驱动器“定向准停”控制板上的error(错误)指示灯亮，主轴一直保持慢速转动，定位不能完成。分析与处理过程：由于主轴在正常旋转时动作正常，故障只是在进行主轴“定向准停”时发生，由此可以初步判定主轴驱动器工作正常，故障的原因通常与主轴“定向准停”检测磁性传感器、主轴位置编码器等部件，以及机械传动系统的安装联接等因素有关。根据机床与系统的维修说明书，对照故障的诊断流程，检查了plc梯形图中各信号的状态，发现在主轴360范围旋转时，主轴“定向准停”检测磁性传感器信号始终为“0”，因此，故障原因可能与此信号有关。检查该磁性传感器，用螺钉旋具作为“发信挡铁”进行试验，发现信号动作正常，但在实际发信挡铁靠近时，检测磁性传感器信号始终为“0”。重新进行检测磁性传感器的检测距离调整后，机床恢复正常，例319“定向准停”控制板熔断器熔断的故障维修故障现象：一台配套fanuc 6m系统的卧式加工中心，在正常加工时，经常出现主轴驱动器上的熔断器s3.2a熔断现象。 分析与处理过程：该机床使用的是fanuc模拟式交流主轴驱动系统，且具有主轴“定向准停”(定位)选择功能，主轴驱动器上的熔断器s3.2a为主轴“定向准停”选择功能板的外部5v保护熔断器。考虑到机床上主轴“定向准停”检测磁性传感器随机床主轴箱频繁上下运动，是最容易引起故障的部位，若连接不良较容易引起磁性传感器的5v短路，并引起集成电路损坏，导致s3.2熔断器的熔断。维修时经过认真检查，逐一测量5v回路，最终发现主轴驱动器中的一片sn74148n集成电路已经损坏。在对磁性传感进行重新连接，测量无短路后，更换sn74148n集成电路，故障排除。例320主轴定位速度偏差过大的故障维修故障现象：一台配套fanuc llm系统的卧式加工中心，当执行m06换刀指令时，在主轴定向过程中，主轴驱动器发生al-02报警。分析与处理过程：主轴驱动器al-02报警的含义是“速度偏差过大”。为了判定故障原因，在mdi方式下，单独执行m19主轴定向准停指令，发现驱动器也存在同样故障。据操作者介绍，此机床在不同的y轴位置，故障发生的情况有所不同；通常在y轴的最低点，故障不容易发生。为了验证，维修时把主轴箱下降到了最低点，在mdi方式下，执行m19定向准停指令，发现确实主轴工作正常。根据以上现象分析，可以初步判定故障可能的原因是驱动器与电动机之间的信号电缆连接不良的可能性较大。维修时拆下电动机编码器的连接器检查，发现接头松动，内部有部分线连接不良。经重新焊接后，主轴恢复正常。例321主轴不能进行变速的故障维修故障现象：一台配套fanuc 6系统的立式加工中心，主轴在低速时(低于120r/min)时，s指令无效，主轴固定以120r/min转速运转。分析与处理过程：由于主轴在低速时固定以120r/min转速运转，可能的原因是主轴驱动器有120r/min的转速模拟量输入，或是主轴驱动器控制电路存在不良。为了判定故障原因，检查cnc内部s代码信号状态，发现它与s指令值一一对应；但测量主轴驱动器的数摸转换输出(测量端ch2)，发现即使是在s为0时，d/a转换器虽然无数字输入信号，但其输出仍然有0.5v左右的电压。由于本机床的最高转速为2250 r/min，对照表7-28可以看出，当d/a转换器输出0.5v左右时，电动机转速应在120r/min左右，因此可以判定故障原因是d/a转换器(型号：dac80)损坏引起的。例322变频器出现过压报警的维修故障现象：某配套fanuc 0-td系统的数控车床，主轴电动机驱动采用三菱公司的e540变