第四章主轴驱动系统的故障诊断与维修

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.学习情境四 数控机床主轴故障维修学习情境描述：数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，它结构复杂，机、电、气联动，故障率较高，它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。维修人员根根据维修修单，到到现场进进行故障障询问调调查，确确定维修修方案、拟定维修工作计划、计划工时和费用；通过查阅数控机床PLC的相关显示界面和电路原理图、数控系统和就变频器说明书等维修资料，分析

2、故障原因；使用通用工具及万用表，检测判断故障部位，在机床现场快速排除故障，填写维修记录并交接验收。学习任务：1、主轴不不能转动动故障维维修2、主轴速速度慢、主主轴振动动等故障障维修 3、变频器器故障维维修学习目标：1、学会数数控机床床维修方方法：隔隔离法。2、具备数数控机床床主轴系统统的故障障诊断能能力和排排除故障障能力。3、能使用用所配置置的主轴轴变频器器及参数数设置方方法，会会检测判判断并修修理变频频器简单单故障。4、在故障障诊断、检检测及更更换中能能严格执执行相关关技术标标准规范范和安全全操作规规程，有有纪律观观念和团团队意识识，以合合作方式式拟定诊诊断与修修理计划划，并具具备环境境保护

3、和和文明生生产的基基本素质质。5、能撰写写维修工工作报告告，总结结、反思思、改进进工作过过程。 学习内容： 1、学习主主轴系统统的基本本构造和和运行特特点及工工作原理理。2、学习数数控机床床主轴相相关变频频器的功功能及使使用方法法、电气气原理图图、主轴轴装配图图、气动动系统图图。3、学习主主轴相关关梯形图图并据此此分析说说明M、SS功能、主主轴正反反转、倍倍率调节节等工作作原理。4、学习主主轴相关关参数含含义及设设置。5、学习主主轴故障障维修流流程图的的画法。完整的工作作过程：获得信信息（维维修任务务单、图图纸、说说明书等等）制订计计划（原原因分析析/确定定流程/费用估估算）实施施计划（检检查

4、与更更换）检查查（自检检、验收收、总结结与工作作过程反反馈）；4.1 主主轴相关关知识数控机床主主轴驱动动系统是是数控机机床的大大功率执执行机构构，其功功能是接接受数控控系统(CNCC)的SS码速度度指令及及M码辅辅助功能能指令，驱驱动主轴轴进行切切削加工工。它包包括主轴轴驱动装装置、主主轴电动动机、主主轴位置置检测装装置、传传动机构构及主轴轴。通常常主轴驱驱动被加加工工件件旋转的的是车削削加工，所所对应的的机床是是车床类类；主轴轴驱动切切削刀具具旋转的的是铣削削加工，所所对应的的机床是是铣床类类。4.1.11 主轴系系统分类类及特点点 全功能数控控机床的的主传动动系统大大多采用用无级变变速。

5、目目前，无无级变速速系统根根据控制制方式的的不同主主要有变变频主轴轴系统和和伺服主主轴系统统两种，一一般采用用直流或或交流主主轴电机机，通过过带传动动带动主主轴旋转转，或通通过带传传动和主主轴箱内内的减速速齿轮(以获得得更大的的转矩)带动主主轴旋转转。另外外根据主主轴速度度控制信信号的不不同可分分为模拟拟量控制制的主轴轴驱动装装置和串串行数字字控制的的主轴驱驱动装置置两类。模模拟量控控制的的的主轴驱驱动装置置采用变变频器实实现主轴轴电动机机控制，有有通用变变频器控控制通用用电机和和专用变变频器控控制专用用电机两两种形式式。目前前大部分分的经济济型机床床均采用用数控系系统模拟拟量输出出+变频频器

6、+感感应（异异步）电电机的形形式，性性价比很很高，这这时也可可以将模模拟主轴轴称为变变频主轴轴。串行行主轴驱驱动装置置一般由由各数控控公司自自行研制制并生产产，如西西门子公公司的6611系系列，日日本发那那克公司司的系列等等。1、普通笼笼型异步步电动机机配齿轮轮变速箱箱 这是最经济济的一种种方法主主轴配置置方式，但但只能实实现有级级调速，由由于电动动机始终终工作在在额定转转速下，经经齿轮减减速后，在在主轴低低速下输输出力矩矩大，重重切削能能力强，非非常适合合粗加工工和半精精加工的的要求。如如果加工工产品比比较单一一，对主主轴转速速没有太太高的要要求，配配置在数数控机床床上也能能起到很很好的效效

7、果；它它的缺点点是噪音音比较大大，由于于电机工工作在工工频下，主主轴转速速范围不不大，不不适合有有色金属属和需要要频繁变变换主轴轴速度的的加工场场合。2、普通笼笼型异步步电动机机配简易易型变频频器 可以实现主主轴的无无级调速速，主轴轴电动机机只有工工作在约约5000转/分分钟以上上才能有有比较满满意的力力矩输出出，否则则，特别别是车床床很容易易出现堵堵转的情情况，一一般会采采用两挡挡齿轮或或皮带变变速，但但主轴仍仍然只能能工作在在中高速速范围，另另外因为为受到普普通电动动机最高高转速的的限制，主主轴的转转速范围围受到较较大的限限制。这种方案适适用于需需要无级级调速但但对低速速和高速速都不要要求

8、的场场合，例例如数控控钻铣床床。国内内生产的的简易型型变频器器较多。3、通笼型型异步电电动机配配通用变变频器 目前进口的的通用变变频器，除除了具有有U/ff曲线调调节，一一般还具具有无反反馈矢量量控制功功能，会会对电动动机的低低速特性性有所改改善，配配合两级级齿轮变变速，基基本上可可以满足足车床低低速（11002000转/分分钟）小小加工余余量的加加工，但但同样受受最高电电动机速速度的限限制。这这是目前前经济型型数控机机床比较较常用的的主轴驱驱动系统统。4、专用变变频电动动机配通通用变频频器 一般采用有有反馈矢矢量控制制，低速速甚至零零速时都都可以有有较大的的力矩输输出，有有些还具具有定向向甚

9、至分分度进给给的功能能，是非非常有竞竞争力的的产品。以以先马YYPNCC系列变变频电动动机为例例，电压压：三相相2000V、2220VV、3880V、4400VV可选；输出功功率：11.5-18.5KWW；变频频范围22-2000Hzz；（最最高转速速r/mmin）；30mmin1150%过载能能力；支支持V/f控制制、V/f+PPG（编编码器）控控制、无无PG矢矢量控制制、有PPG矢量量控制。提提供通用用变频器器的厂家家以国外外公司为为主，如如：西门门子、安安川、富富士、三三菱、日日立等。中档数控机机床主要要采用这这种方案案，主轴轴传动两两挡变速速甚至仅仅一挡即即可实现现转速在在100020

10、00r/mmin左左右时车车、铣的的重力切切削。一一些有定定向功能能的还可可以应用用与要求求精镗加加工的数数控镗铣铣床，若若应用在在加工中中心上，还还不很理理想，必必须采用用其他辅辅助机构构完成定定向换刀刀的功能能，而且且也不能能达到刚刚性攻丝丝的要求求。5、伺服主主轴驱动动系统 伺服主轴驱驱动系统统具有响响应快、速速度高、过过载能力力强的特特点，还还可以实实现定向向和进给给功能，当当然价格格也是最最高的，通通常是同同功率变变频器主主轴驱动动系统的的2-3倍以以上。伺伺服主轴轴驱动系系统主要要应用于于加工中中心上，用用以满足足系统自自动换刀刀、刚性性攻丝、主主轴C轴轴进给功功能等对对主轴位位置

11、控制制性能要要求很高高的加工工。6、电主轴轴 电主轴是主主轴电动动机的一一种结构构形式，驱驱动器可可以是变变频器或或主轴伺伺服，也也可以不不要驱动动器。电电主轴由由于电机机和主轴轴合二为为一，没没有传动动机构，因因此，大大大简化化了主轴轴的结构构，并且且提高了了主轴的的精度，但但是抗冲冲击能力力较弱，而而且功率率还不能能做得太太大，一一般在110KWW以下。由由于结构构上的优优势，电电主轴主主要向高高速方向向发展，一一般在1100000r/minn以上。安装电主轴轴的机床床主要用用于精加加工和高高速加工工，例如如高速精精密加工工中心。另另外，在在雕刻机机和有色色金属以以及非金金属材料料加工机机

12、床上应应用较多多，这些些机床由由于只对对主轴高高转速有有要求，因因此，往往往不用用主轴驱驱动器。就电气控制制而言，机机床主轴轴的控制制是有别别于机床床伺服轴轴的。一一般情况况下，机机床主轴轴的控制制系统为为速度控控制系统统，而机机床伺服服轴的控控制系统统为位置置控制系系统。换换句话说说，主轴轴编码器器一般情情况下不不是用于于位置反反馈的（也也不是用用于速度度反馈的的），而而仅作为为速度测测量元件件使用，从从主轴编编码器上上所获取取的数据据，一般般有两个个用途，其其一是用用于主轴轴转速显显示；其其二是用用于主轴轴与伺服服轴配合合运行的的场合（如如螺纹切切削加工工，恒线线速加工工，G995转进进给

13、等）。 注：当机机床主轴轴驱动单单元使用用了带速速度反馈馈的驱动动装置以以及标准准主轴电电机时，主主轴可以以根据需需要工作作在伺服服状态。此此时，主主轴编码码器作为为位置反反馈元件件使用。4.1.22 通用变变频主轴轴驱动装装置 一、主轴变变频器随着交流调调速技术术的发展展，目前前数控机机床的主主轴驱动动多采用用交流主主轴电动动机配变变频器控控制的方方式。目目前作为为主轴驱驱动装置置市场上上流行的的变频器器有德国国西门子子公司、日日本三肯肯、安川川等。下下面以西西门子（MMM4220）为为例，讲讲解模拟拟量控制制主轴运运动装置置的工作作原理、端端部接线线、功能能参数的的设定等等。MM4200西

14、门子子的供电电电源电电压为三三相交流流（3880V至至4800V）或或单相交交流（2200VV至2440V），具具有现场场总线接接口的选选件，功功率范围围：0.12KKW111KWW；控制制：线性性v/ff控制特特性，多多点设定定的v/f控制制特性，FFCC（磁磁通电流流控制）。过过程控制制：内置置PI控控制器。输输入：33个数字字输入，11个模拟拟输入。输输出：11个模拟拟输出，11个继电电器输出出。与自自动化系系统的接接口：是是SIMMATIICSS7-2200,SIMMATIICS7-3000/4000（TTIA）或或SIMMOTIION自自动化系系统的理理想配套套设备。MM420变频器

15、接线方框图如下： 图4-1 MM4420变变频器接接线方框框图1、变频器器主电路路主电路的功功能是将将固定频频率（550-660HZZ）的交交流电转转换成频频率连续续可调（00-4000HZZ）的三三相交流流电，包包括交-直电路路、制动动单元电电路及直直交电路路。MMM4200变频器器主电路路输入端端子有三三相或单单相可选选，为LL、N或或L1、LL2、LL3，输输出端子子为U、VV、W。2、变频器器控制回回路功能能及端子子接线 掌握变频器器控制回回路接线线端子功功能在维维修中是是非常重重要的，西西门子变变频器的的控制端端子有开开关量输输入控制制端子（55、6、77、8），主主要用于于控制电电

16、机的正正反向运运行等功功能；模模拟量输输入端子子（3、44），主主要用于于控制接接受0-10VV的模拟拟量信号号；报警警信号输输出（110、111）。其其中多功功能端子子5、66、7的的具体功功能是分分别由变变频器参参数P007011、P007022、P007033等设定定，以数数控系统统8022C为例例，根据据西门子子8022C PPLC程程序的主主轴控制制输出特特点，其其相应的的端子功功能设定定如下表表：表4.1 变频器器控制端端子功能能设定参参数3、变频器器输入接接线实际际使用注注意事项项: （1）根据据变频器器输入规规格选择择正确的的输入电电源。（2）变频频器输入入侧采用用断路器器(不

17、宜宜采用熔熔断器)实现保保护,其其断路器器的整定定值应按按变频器器的额定定电流选选择而不不应按电电动机的的额定电电流来选选择。（3） 变变频器三三相电源源实际接接线无需需考虑电电源的相相序。（4）面板板上的SSDP 有两个个 LEED，用用于显示示变频器器当前的的运行状状态变频器输出出接线实实际使用用注意事事项： （1）输出出侧接线线须考虑虑输出电电源的相相序。若若相序错错误，将将会造成成主轴电电机反转转，机床床不能正正常加工工而报警警。 （2）实际际接线时时,决不不允许把把变频器器的电源源线接到到变频器器的输出出端。若若接反了了，会烧烧毁变频频器。 （3）一般般情况下下,变频频器输出出端直接

18、接与电动动机相连连,无需需加接触触器和热热继电器器。 4、通用变变频器常常见报警警及保护护 为了保证驱驱动器的的安全，可可靠的运运行，在在主轴伺伺服系统统出现故故障和异异常等情情况时，设设置了较较多的保保护功能能，这些些保护功功能与主主轴驱动动器的故故障检测测与维修修密切相相关。当当驱动器器出现故故障时，可可以根据据保护功功能的情情况，分分析故障障原因。接地保护 在伺服驱动动器的输输出线路路以及主主轴内部部等出现现对地短短路时，可可以通过过快速熔熔断器间间切断电电源，对对驱动器器进行保保护。过载保护 当驱动器、负负载超过过额定值值时，安安装在内内部的热热开关或或主回路路的热继继电器将将动作，对

19、对进行过过载保护护。速度偏差过过大报警警 当主轴的速速度由于于某种原原因，偏偏离了指指令速度度且达到到一定的的误差后后，将产产生报警警，并进进行保护护。瞬时过电流流报警 当驱动器中中由于内内部短路路、输出出短路等等原因产产生异常常的大电电流时，驱驱动器将将发出报报警并进进行保护护。速度检测回回路断线线或短路路报警 当测速发电电动机出出现信号号断线或或短路时时，驱动动器将产产生报警警并进行行保护。速度超过报报警 当检测出的的主轴转转速超过过额定值值的1115%是是，驱动动器将发发出报警警并进行行保护。励磁监控 如果主轴励励磁电流流过低或或无励磁磁电流，为为防止飞飞车，驱驱动器将将发出故故障并进进

20、行保护护。短路保护 当主回路发发生短路路时，驱驱动器可可以通过过相应的的快速熔熔断器进进行短路路保护。相序报警 当三相输入入电源相相序不正正确或缺缺相状态态时，驱驱动器将将发出报报警。变频器出现现保护性性的故障障时（也也叫报警警），首首先通过过变频器自自身的指指示灯以以报警的的形式反反映出内内容，具具体说明明见表44.2。表4.2 变频器器常见报报警报警名称报警时的LED显示示动作内容对地短路对地短路故故障检测到变频频器输出出电路对对地短路路时动作作（一般般为30kkW）。而而对22kkW变频频器发生生对地短短路时，作作为过电电流保护护动作。此此功能只只是保护护变频器器。为保保护人身身和防止止

21、火警事事故等应应采用另另外的漏漏电保护护继电器器或漏电电短路器器等进行行保护。过电压加速时过电电压由于再生电电流增加加，使主主电路直直流电压压达到过过电压检检出值（有有些变频频器为8800VVDC）时时，保护护动作。（但但是：如如果由变变频器输输入侧错错误地输输入控制制电路电电压值时时，将不不能显示示此报警警）减速时过电电流恒速时过电电流欠电压欠电压电源电压降降低等使使主电路路直流电电压低至至欠电压压检出值值（有点点变频器器为4000VDDC）以以下时，保保护功能能动作。注注意：当当电压低低至不能能维持变变频器控控制电路路电压值值时，将将不显示示报警。电源缺相电源缺相连接的3相相输入电电源L1

22、1/R、LL2/SS、L33/T中中任何11相缺时时，有点点变频器器能在33相电压压不平衡衡状态下下运行，但但可能造造成某些些器件（如如：主电电路整流流二极管管和主滤滤波电容容器损坏坏），这这种情况况下，变变频器会会报警和和停止运运行。过热散热片过热热如内部的冷冷却风扇扇发生故故障，散散热片温温度上升升，则产产生的保保护动作作变频器内部部过热如变频器内内通风散散热不良良等，则则其内部部温度上上升，保保护动作作制动电阻过过热当采用制动动电阻且且使用频频度过高高时，会会使其温温度上升升，为防防止制动动电阻烧烧损（有有点会有有“叭”的很大大的爆炸炸声），保保护动作作外部报警外部报警当控制电路路端子连

23、连接控制制单元、制制动电阻阻、外部部热继电电器等外外部设备备的报警警常闭接接点时，按按这些节节点的信信号动作作。过载电动机过负负载当电动机所所拖动的的负载过过大使超超过电子子热继电电器的电电流超过过设定值值时，按按反时限限性保护护动作。变频器过负负载此报警一般般为变频频器主电电路半导导体元件件的温度度保护，按按变频器器输出电电流超过过过载额额定值时时保护动动作。通讯错误RS通信错错误当通信时出出错，则则保护动动作。二、主轴轴电机三、主轴编编码器四、主轴箱箱4.1.33 数控系系统与主主轴装置置的电路路连接一、西门门子8002C数数控系统统和MMM4200变频器器的连接接图4-2 西西门子880

24、2CC数控系系统和MMM4220变频频器的连连接802C系系统通过过X7轴轴接口中中的A004/GGND44模拟量量输出端端口可控控制主轴轴转速，当系统接受主轴旋转指令后，在输出口输出0-10V的模拟量电压，同时PLC输出Q0.0、Q0.1控制主轴装置的正反转及停止，一般定义高电平有效，这样当Q0.0输出高电平时可控制主轴装置正转, Q0.0、 Q0.1 同时为高电平时,主轴装置反转,二者都为低电平时,主轴装置停止停转。数控系统XX5口接接受主轴轴编码器器反馈回回来的信信号，主主要用来来速度检检测和螺螺纹切削削加工，对于普通主轴变频器和系统的连接除了硬件上接线外，系统和变频器的参数设置也非常重

25、要。二、8022D数控控系统中中变频器器与6111U伺伺服驱动动的连接接802D数数控系统统配置变变频主轴轴时,变变频器00-100V的指指令电压压是通过过6111UE的的X4111端口口上的775.AA和155给出的的,正反反转指令令是通过过X4553端口口上的QQ0.AA和Q11.A给给出的，具具体接线线如下：图4-3 8022D数控控系统中中变频器器与6111U伺伺服驱动动的连接接三、华中世世纪星HHNC-21TTF系统统主轴的连接华中世纪星星HNCC-211TF系系统的XXS9为为主轴控控制接口口，包括括主轴速速度模拟拟电压指指令输出出和主轴轴编码器器反馈输输入，其其信号定定义如下下表

26、图44-4。 图图4-4 HNCC-211TF 系统主主轴接口口 表表4.4 主轴接接口引脚脚说明 信号名说 明SA+、SSA-主轴编码器器A相位位反馈信信号SB+、SSB-主轴编码器器B相位位反馈信信号SZ+、SSZ-主轴编码器器Z脉冲冲反馈+5V、-5V地地DC5V电电源AOUT11主轴模拟量量指令-10VV+110V输输出AOUT22主轴模拟量量指令00+110V输输出GND模拟量输出出地 系统与变频频器的连连接如下下：图4-5 主轴变变频器与与CNCC(华中中世纪星星)系统统连接图图系统通过XXS9 主轴接接口中的的模拟量量输出可可控制主主轴转速速，其中中AOUUT1 的输出出范围为为

27、-100V +10VV ，用用于双极极性速度度指令输输入的主主轴驱动动单元或或变频器器，这时时采用使使能信号号控制主主轴的启启停；AAOUTT2 的的输出范范围为00+100V， 用于单单极性速速度指令令输入的的主轴驱驱动单元元或变频频器，这这时采用用主轴正正转、主主轴反转转信号控控制主轴轴的正反反转，负负载电流流： 最最大100mA；主轴编编码器连连接通过过主轴接接口XSS9， 可外接接主轴编编码器用用于螺纹纹切割攻攻丝等，本本数控装装置可接接入两种种输出类类型的编编码器，差差分TTTL方波波或单极极性TTTL 方方波，一一般建议议使用差差分编码码器从而而确保长长的传输输距离的的可靠性性及提

28、高高抗干扰扰能力，主主轴编码码器接口口电源输输出： +5VV 最大大2000mA 。1、主轴启启停主轴启停控控制由PPLC承承担，标标准铣床床PLCC 程序序和标准准车床PPLC 程序中中关于主主轴启停停控制的的信号如如下表所所示。表4.5 主轴启启停PLLC接口口信号信号说明标号（X/Y地址址）所有借口信号名脚号铣车输入开关量量主轴速度到到达X3.1X3.1XS11I2523主轴零速X3.2I2610输出开关量量主轴正转Y1.0Y1.0XS200089主轴反转Y1.1Y1.100921利用Y1.0 YY1.11 输出出即可控控制主轴轴装置的的正、反反转及停停止，一一般定义义接通有有效，这这样

29、当YY1.00 接通通时可控控制主轴轴装置正正转,YY1.11 接通通时,主主轴装置置反转,二者都都不接通通时,主主轴装置置停止旋旋转。在在使用某某些主轴轴变频器器或主轴轴伺服单单元时也也用Y11.0 Y1.1 作作为主轴轴单元的的使能信信号。2、主轴速速度控制制HNC-221通过过XS99主轴接接口中的的模拟量量输出可可控制主主轴转速速，其中中AOUUT1的的输出范范围为-10VV +110V用用于双极极性速度度指令输输入的主主轴驱动动单元或或变频器器，这时时采用使使能信号号控制主主轴的启启、停；AOUUT2的的输出范范围为00+100V，用用于单极极性速度度指令输输入的主主轴驱动动单元或或

30、变频器器，这时时采用主主轴正转转、主轴轴反转信信号控制制主轴的的正、反反转和停停止。3、主轴换换档控制制主轴自动换换档通过过PLCC 控制制完成, 标准准铣床PPLC程程序和标标准车床床PLCC程序中中关于主主轴换档档控制的的信号如如下表所所示。表4.6 自动换换档PLLC接口口信号信号说明标号（X/Y地址址）所有借口信号名脚号铣车输入开关量量主轴一档到到位X2.0X2.0 XSS10I165主轴二档到到位X2.1X2.1I1717主轴三档到到位X2.2I184主轴四档到到位X2.3I1916输出开关量量主轴一档到到位Y1.4Y1.4 XSS200127主轴二档到到位Y1.5Y1.501319

31、主轴三档到到位Y1.60146主轴四档到到位Y1.701518四、 FAANUCC 0ii Maate 数控系系统主轴轴驱动的连连接FANUCC 0ii Maate系系统主轴轴控制可可分为主主轴串行行输出/主轴模模拟输出出（Sppinddle serriall ouutpuut/SSpinndlee annaloog ooutpput）。用用模拟量量控制的的主轴驱驱动单元元（如 HYPERLINK /post/inverter.html 变频器器）和电电动机称称为模拟拟主轴，主主轴模拟拟输出接接口只能能控制一一个模拟拟主轴。按按串行方方式传送送数据（CCNC给给主轴电电动机的的指令）的的接口称

32、称为串行行输出接接口；主主轴串行行输出接接口能够够控制两两个串行行主轴，必必须使用用FANNUC的的主轴驱驱动单元元和电动动机。1、FANNUC 0i MatteC 数控系系统模拟拟主轴的的连接如如下图：图4-6 8022C系统统与变频频器的连连接系统与主轴轴相关的的系统接接口有：JA40：模拟量量主轴的的速度信信号接口口（010VV），CCNC输输出的速速度信号号（0-10VV）与变变频器的的模拟量量频率设设定端连连接，控控制主轴轴电机的的运行速速度。JA7A：串行主主轴/主主轴位置置编码器器信号接接口，当当主轴为为串行主主轴时，与与主轴变变频器的的JA77B连接接，实现现主轴模模块与CCN

33、C系系统的信信息传递递；当主主轴为模模拟量主主轴时，该该接口又又是主轴轴位置编编码的主主轴位置置反馈接接口。五、FANNUC串串行数字字控制的的主轴驱驱动装置置的连接接不同数控系系统的串串行数字字控制的的主轴驱驱动装置置是不同同的，下下面以FFANUUC公司司产品系系列为例例，说明明主轴驱驱动装置置的功能能连接及及设定、调调整。图5-7 Fannuc 0i主主轴连接接示意图图1、电源模模块原理理及作用用(FAANUCC系统系列)图5-8 电源模模块主电电路电源模块将将L1、LL2、LL3输入入的三相相交流电电（2000V）整整流、滤滤波成直直流电（3300VV），为为主轴驱驱动模块块和伺服服

34、模块块提供直直流电源源；2000R、2200SS控制端端输入的的交流电电转换成成直流电电（DCC24VV、DCC5V），为为电源模模块本身身提供控控制回路路电源；通过电电源模块块的逆块块把电动动机的再再生能量量反馈到到电网，实实现回馈馈制动。2、FANNUC系系统系列电电源模块块的端子子功能图5-9 FFANUUC 的的系列的的电源模模块DC LLinkk盒：直直流电源源（DCC3000V）输输出端，该该接口与与主轴模模块、伺伺服模块块的直流流输入端端连接。状态指示示窗口（）：（绿绿色）表表示电源源模块控控制电源源工作（红红色）表表示电源源模块故故障表示电电源模块块未启动动表示电电源模块块启动

35、就就绪表示电电源模块块报警信信息 控制制电路电电源输入入2000V、33.5AA：交流流输出出，该端端口与主主轴模块块的/：均为输输出直流母排排电压显显示（充充电批示示灯）：该指示示灯完全全熄灭后后才能对对模块电电缆进行行各种操操作。JX1BB：模块块之间的的连接接接口。与与下一个个模块的的接口 JX11A相连连。进行行各模块块之间的的报警住住处及使使能信号号的传递递。最后后一个模模块的JJX1BB必须用用短接盒盒（5、66）脚短短接）将将模块间间的使能能信号短短接，否否则系统统报警。CX3：主电源源MCCC（常开开点）控控制信号号接口。一一般用于于电源模模块三相相交流电电源输入入主接触触器的

36、控控制。CX4：*ESSP急停停信号接接口。一一般与机机床操作作面板的的急停开开关的常常闭点相相接，不不用该信信号时，必必须将CCX4短短接，否否则系统统处于急急停报警警状态。：再再生制动动电阻的的选择开开关检测脚的测测试端：IRIS为为电源模模块交流流输入（LL1、LL2）的的瞬时电电流值；24VV、5VV分别为为控制电电路电压压的检测测端。：三三相交流流输入入，一般般与三相相伺服变变压器输输出端连连接。2、FANNUC系系统系列电电源模块块的连接接CX1A：交流200V控制电源输入，连接到机床控制变压器DC Link：DC300V输出，连接到主轴模块及进给模块CX1B：交流200V电压输出

37、，连接到主轴模块的CX1AJX1B：模块之间信息连接，连接到主轴模块的JX1ACX4：系统急停信号，连接到机床面板的急停开关L1、L2、L3CX1A：交流200V控制电源输入，连接到机床控制变压器DC Link：DC300V输出，连接到主轴模块及进给模块CX1B：交流200V电压输出，连接到主轴模块的CX1AJX1B：模块之间信息连接，连接到主轴模块的JX1ACX4：系统急停信号，连接到机床面板的急停开关L1、L2、L3：三相交流电源输入，经接触器连接到伺服变压器CX2A、CX2B：直流电压DC24V输出，连接到主轴模块的CX2ACX3：MCC动作确认信号，连接到主接触器的控制线圈回路中3、F

38、ANNUC系系统系列电电源模块块报警代代码4、 FAANUCC串行数数字控制制的主轴轴模块端端口及连连接 系列FAANUCC 0ii主轴模模块各指指示灯和和接口信信号的定定义 图图8-66为SPPM15主主轴模块块。 SSPM15主主轴模块块各指示示灯和接接口信号号的定义义如下： 1)TBll直流流电源输输入端。该该接口与与电源模模块直流流电源输输出端、 伺服模模块的直直流输入入端连接接。 22)STTATUUS表示LLED状状态。用用于表示示伺服模模块所处处的状态态，出现现异常时时，显示示相关的的报警代代码。 3)CCX1AA交流流2000 V输输入接口口。该端端口与电电源模块块的CXXlB

39、端端口连接接。 44)CXX1B交流流2000 V输输出接口口。 55)CXX2A直流224 VV输入接接口。一一般地，该该接口与与电源模模块地CCX2BB连接，接接收急停停信号。 6)CCX2BB直流流24 V输出出接口。一一般地，该该接口与与下一伺伺服模块块地CXX2A连接接，输出出急停信信号。 7)直直流回路路连接充充电状态态LEDD。在该该指示灯灯完全熄熄灭后，方方可对模模块电缆缆进行各各种操作作，否则则有触电电危险。 8)JJX4伺服服状态检检查接口口。该接接口用于于连接主主轴模块块状态检检查电路路板。通通过主轴轴模块状状态检查查电路板板可获取取模块内内部信号号的状态态(脉冲冲发生器

40、器盒位置置编码器器的信号号)。 9)JJX1AA模块块连接接接口。该该接口一一般与电电源的JJX1BB连接，作作通信用用。 110)JJX1BB模块块连接接接口。该该接口一一般与下下一个伺伺服模块块的JXX1A连接接。 111)JJY1主轴轴负载功功率表和和主轴转转速表连连接接口口。 112)JJA7BB通信信串行输输入连接接接口。该该接口与与控制单单元的JJA7AA(SPPDL1)接接口相连连。 113)JJA7AA通信信串行输输出连接接接口。该该接口与与下一主主轴(如如果有的的话)的的JA77B接口口连接。 14)JY22脉冲冲发生器器，内置置探头和和电动机机CS轴轴探头连连接接口口。 1

41、15)JJY3磁感感应开关关和外部部单独旋旋转信号号连接接接口。 16)JY44位置置编码器器和高分分辨率位位置编码码器连接接接口。 17)JY55主轴轴CS轴轴探头和和内置CCS轴探探头。 18)三相交交流变频频电源输输出端。该该接口与与相对应应的伺服服电机连连接。DC LinkDC Link：DC300V输入，连接到电源模块的直流电压输出JA7B：主轴信息输入信号，连接到CNC系统的JA7AJY4：主轴位置和速度检测信号，连接到主轴位置编码器CX2A：DC24V输入接口与电源模块的CX2B相连CX1A：交流200V电压输入连接到电源模块的CX2BJX1A：模块之间信息接口连接到电源模块的J

42、X1BJY2：主轴电动机内装传感器信号及定子绕组温度开关信号CX2B：DC24V输出，连接到伺服模块的CX2AU、V、W：连接到主轴电动机，为动力电源图5-111 FFANUUC系统统系列主主轴模块块的连接接5、 FAANUCC系统系列主主轴模块块的连接接电路 图图5-111为系列主主轴模块块的连接接电路，三三相动力力电源通通过伺服服变压器器（把3380VV电压转转换成2200VV电压）输输送到电电源模块块的控制制电路输输入端、电电源模块块主电路路的输入入端以及及作为主主轴电动动机的风风扇电源源。JYY2连接接到内装装了A、BB相脉冲冲发生器器的主轴轴电动机机，JYY2作为为主轴电电动机的的速

43、度反反馈及主主轴电动动机过热热检测信信号接口口。JYY4连接接到主轴轴位置编编码器，实实现主轴轴位置及及速度的的控制，完完成数控控机床的的主轴与与进给的的同步控控制及主主轴的准准停控制制等。CCX4连连接到数数控机床床操作面面板的系系统急停停开关，实实现硬件件系统急急停信号号的控制制。图5-122 FFANUUC系统统系列主主轴模块块的连接接电路4.1.44 主轴轴相关参参数一、8022C系统统主轴相相关参数数设置根据不同的的机床类类型，通通过设定定主轴参参数，使使机床具具有各种种丰富的的功能。主主轴参数数正确与与否，直直接影响响机床的的正常运运行如果果。采用用交流电电机加变变频器，或或者采用

44、用伺服主主轴；在在加工螺螺纹或每每转进给给编程时时，则机机床数据据MD3301330设为为1。MMD3001344为1时时，Q00.0=伺服使使能，QQ0.11=负方方向运行行，也就就是当QQ0.00=1时时主轴正正转，QQ0.00=1、QQ0.11=1时时，主轴轴反转。当当MD3301334=22时，QQ0.00=伺服服使能正正方向运运行，QQ0.11=伺服服使能负负方向运运行。表4.6 8002C系系统主轴轴相关参参数轴参数号参数名单位轴值参数定义301300CTRLOOUT-TYPPESP1/0有/无-110V10VV模拟量量输出3013 44IS-UNNIPOOLARR-OUUTPUU

45、TSP0双极性主轴轴Q0.0和QQ0.11可以由由PLCC使用1单极性主轴轴Q0.0和QQ0.11不可以以由PLLC使用用2单极性主轴轴Q0.0和QQ0.11不可以以由PLLC使用用302000NUM-EENCSS0主轴有/无无编码器器反馈302400ENC-TTYPEESP2主轴带测量量系统类类型310200ENC-RRESOOLSP1024编码器每转转脉冲数数322600RATEDD VEELORPMSP3000主轴额定转转速362000AX VEELO LIMMITMM/MIINSP330000主轴最大监监控速度度363000MA EENC FPEEQ LLIMIITHZSP550000

46、主轴监控频频率除了这些主主轴相关关参数外外，还有有与主轴轴机械换换档相关关的参数数设置，这这里不一一一表述述，具体体内容参参看调试试说明书书。二、FAANUCC Oii Maate主主轴相关关参数表4.7 FANNUC Oi Matte主轴轴相关参参数参数号符号意义0i-Maate3701/1ISI使用串行主主轴O3701/4SS2用第二串行行主轴O3705/0ESFS和SF的的输出O3705/1GSTSOR信号号用于换换挡/定定向3705/2SGB换挡方法AA，B3705/4EVSS和SF的的输出O3706/4GTT主轴速度挡挡数（TT/M型型）3706/6,77CWM/TTCWM03/MM

47、04的的极性O3708/0SAR检查主轴速速度到达达信号O3708/1SAT螺纹切削开开始检查查SARRO3730主轴模拟输输出的增增益调整整O3731主轴模拟输输出时电电压偏移移的补偿偿O3732定向/换挡挡的主轴轴速度O3735主轴电机的的允许最最低速度度3736主轴电机的的允许最最低速度度3740检查SARR的延时时时间O3741第一挡主轴轴最高速速度O3742第二挡主轴轴最高速速度O3743第三挡主轴轴最高速速度O3744第四挡主轴轴最高速速度O3751第一至第二二挡的切切换速度度3752第二至第三三挡的切切换速度度3771G96的最最低主轴轴速度O3772最高主轴速速度O4019/7

48、主轴电机初初始化O4133主轴电机代代码O1）FANNUC 0i的的模拟主主轴设置置和 HYPERLINK /post/812.html siiemeens8802ss/c的的模拟主主轴设置置基本类类似，也也可以分分为单极极性主轴轴和双极极性主轴轴。单/双极性性主轴的的设置首首先通过过CNCC主轴参参数37706#6、#7设置置极性。TCW、CCWM为为主轴速速度输出出时电压压极性。其次，通过过变频器器参数选选择频率率控制输输入信号号的类型型，以FFUJII FRRENIIC-MMultti为例例，设置置F011为1。F01，CC30 分别是是频率设设定，频频率设定定选择频率设设定的设设定方法

49、法。通过端子 12 输入两两极（DDC010VV）的模模拟电压压时，请请将功能能代码 C355 设置置为0。C35 的数据为 1 时仅 DC0+10V 有效，负极输入 DC0-10V 视为 0(零)V。端子 C11 通过过接口印印刷电路路板上的的开关 SW77 和功功能代码码 E55 的设设定，可可作为电电流输入入(C11 功能能)或电电压输入入（V22 功能能）使用用。除了本设定定以外，还还有优先先级较高高的设定定手段（通通信、多多段频率率等）。有有关详情情，请参参照FFRENNIC-Mullti 用户手手册。2）参数 NO.37335设定定主轴电电机最低低箝制速速度，参参数 NNO.337

50、366设定主主轴电机机最高箝箝制速度度，设定定数据的的范围为为：040995。但是，主轴轴电机箝箝制速度度的设定定并不是是一直有有效的，如如果指定定了恒表表面速度度控制功功能或GGTT（NNO.337066.44），这这两个参参数无效效。在这这种情况况下，不不能指定定主轴电电机的最最大箝制制速度。但但是可以以由参数数NO.37772（第第一轴）、NO.3802（第二轴）、NO.3822（第三轴）设定主轴最大速度。3）数控机机床一般般采用手手动换档档和自动动换档两两种方式式，前一一种方式式是在主主轴停止止后，根根据所需需要的主主轴速度度人工拨拨动机械械档位至至相应的的速度范范围；后后者，首首先执

51、行行S功能能，检查查所设定定的主轴轴转速，然然后根据据所在的的速度范范围发出出信号，一一般采用用液压方方式换到到相应的的档位。所所以在程程序当中中或使用用MDII方式，SS功能应应该写在在M3（MM4）之之前，在在某些严严格要求求的场合合，S指指令要写写在M33（M44）的前前一行，使使机床能能够先判判断、切切换档位位后启动动主轴。对对手动换换档机床床，当SS功能设设定的主主轴速度度和所在在档位不不一致时时，M33（M44）若写写在S功功能前，可可以看到到主轴首首先转动动，然后后立即停停止，再再报警的的情况，这这对机床床有一定定的伤害害。因此此，应注注意书写写格式。对对每一个个档位，都都需要设

52、设置它的的主轴最最高转速速，这是是由参数数 NOO.37741 、NOO.37742、NNO.337433和NOO.37744（齿齿轮档11、2、33和4的的主轴最最高转速速）所设设定的，它它们的数数据单位位是miin-11，数据据范围：03327667。显显然，参参数的设设置是和和实际机机床的齿齿轮变比比有关系系，当选选定了齿齿轮组后后，相应应的参数数也就能能够设定定了。如如果M系系选择了了T型齿齿轮换档档（恒表表面速度度控制或或参数GGTT（NNO.337066#4）设设定为11），还还必须设设定参数数NO.37444。即即使如此此，刚性性攻丝也也只能用用3档速速度。档档位的选选择，由由参

53、数 NO.37551（档档1档档2切换换点的主主轴电机机速度）、参数 NO.3752（档2档3切换点的主轴电机速度）决定，其数据范围：04095，其设定值为：这两个参数的设定要考虑到主轴电机转速和扭矩。另外，要注意在攻丝循环时的档位切换有专用的参数：参数 NO.3761（攻丝循环时档1档2切换点的主轴电机速度）、参数 NO.3762（攻丝循环时档1档2切换点的主轴电机速度），其数据单位：rpm，数据范围：032767。而不由参数 NO.3751、 NO.3752决定。5)主轴速速度到达达信号SSAR是是CNCC启动切切削进给给的输入入信号。 该信号通常常用于切切削进给给必须在在主轴达达到指定定

54、速度后后方能启启动的场场合。 此时，用传传感器检检测主轴轴速度。所检测的速度通过PMC 送至CNC。 当用梯形图图连续执执行以上上操作时时，如果果主轴速速度改变变指令和和切削进进给指令令同时发发出时，则则CNCC 系统统会根据据表示以以前主轴轴状态（主主轴速度度改变前前）的信信号SAAR，错错误启动动切削进进给。为为避免上上述问题题，在发发出S指指令和切切削进给给指令后后，对SSAR 信号进进行延时时监测。延延迟时间间由参数数No.37440 设设定。 使用SARR 信号号时，需需将参数数No.37008 第第0 位位（SAAR）设设定为11。 当该功能使使切削进进给处于于停止状状态时，诊诊断

55、画面面上的NNo.006（主主轴速度度到达检检测）保保持为11。4.2 主轴故故障维修修4.2.11任务11：CJJK60032数数控车床床主轴不不转故障障维修一、维修前前调查 序号调查项目内容1机床 系统802C basse llinee 数控控系统变频器MM4200变频器器电机普通三相交交流异步步电机2有无异常声声、音、味味无3故障发生时时报警号号和报警警提示无4变频器上有有 报警警指示无5在何种工作作方式下下发生开机，自动动或手动动方式下下运行主主轴6二、 故障障原因分分析表4 -88 主轴轴不转故故障可能能原因分分析故障现象可能原因处理方法主轴不转电气CNC无速速度信号号输出检测速度给

56、给定信号号，检查查系统相相关参数数主轴变频器器故障1)是否有有报警错错误代码码显示，如如有报警警，对照照相关说说明书解解决（主主要有过过流、过过、过压压、欠压压以及功功率块故故障等）。2)频率指指定源和和运行指指定源的的参数是是否设置置正确。 3)智能输输入端子子的输入入信号是是否正确确。变频器输出出端子UU、V、WW不能提提供电源源电源是否已已提供给给端子运行命令是是否有效效？RS（复位位）功能能或自由由运行停停车功能能是否处处于开启启状态负载过重电动机负载载是否太太重主轴电动机机故障电机损坏机械主轴与电机机连接传传动带过过松调整传带松松架紧伟动带表面面有油造造成打滑滑用汽油清洗洗传动带失效

57、效断裂更换三、维修流流程根据主轴结结构、相相关电路路原理图图（如图图4-22）及参参数，维维修流程程如下： 电源正常？电源正常？ 开始观察主轴电机运行情况查机械连接部件查看变频器电源指示或用万用表测量变频器工作电源电机转？Y查看PLC输出端Q0.0、Q0.1正反转控制信号输出状态NY查强电控制回路NNQ0.0=1 N查系统参数MD1451211Y查变频器5号端子是否为高电平 CNC至变频器线路断NY测量变频器模拟量输入端3、4NN34号端子有0-10的电压？ 查CNC参数30130YY变频器UVW有无电压输出 N主轴负载过载1、变频器参数错误2、变频器损坏四、故障测测试与排排除首先观测主主轴电

58、机机旋转情情况，电电机不转转。观察察变频器器上电正正常，查查看系统统PLCC输出状状态正常常，查看看变频器器正反转转控制信信号，发发现正转转信号线线断落。接接回后，主主轴正常常旋转。4.2.22 任务务2：主主轴转速速慢故障障维修表4.100。 可能原因检查步骤排除措施动力线接线线错误检查主轴伺伺服与电电动机之之间的UUVW连连线确保连线对对应CNC模拟拟量输出出（D/A）转转换电路路故障用交换法判判断是否否有故障障更换相应电电路板CNC速度度输出模模拟量与与驱动器器连接不不良或断断线测量相应信信号，是是否有输输出且是是否正常常更换指令发发送口或或更换数数控装置置主轴驱动器器参数设设定不当当查

59、看驱动器器参数，是是否正常常依照说明书书，正确确设置参参数反馈线连接接不正常常查看反馈连连线确保反馈连连线正常常反馈信号不不正常检查反馈信信号的波波形调整波形至至正确或或更换编编码器4.2.33 其它它故障实实例分析析例1：故障障现象：一台西西门子8802CC系统数数控车床床，台达达VFDD-B变变频器，主主轴运行行突然停停止，变变频器面面板上出出现OCC-C报报警。 分析与处处理过程程：台达达变频器器OC-C报警警的含义义是过电电流，造造成过电电流的原原因可能能是变频频器内部部、外部部有短路路或过载载。经查查交流主主轴驱动动器主回回路，发发现再生生制动回回路、主主回路的的熔断器器均熔断断，经

60、更更换后机机床恢复复正常。但但机床正正常运行行数天后后，再次次出现同同样故障障。 由于故故障重复复出现，证证明该机机床主轴轴系统存存在问题题，根据据报警现现象，分分析可能能存在的的主要原原因有：1）电机与与变频器器间的连连线是否否有搭壳壳短路现现象2）主轴驱驱动器控控制板不不良。3）电动机机连续过过载。4）电动机机绕组存存在局部部短路。在以上几点点中，根根据现场场实际加加工情况况，电动动机过载载的原因因可以排排除。考考虑到换换上元器器件后，驱驱动器可可以正常常工作数数天，故故主轴驱驱动器控控制板不不良的可可能性已已较小。因因此，故故障原因因可能性性最大的的是电动动机绕组组存在局局部短路路。维修