数控机床主轴驱动系统与维修

第五章数控机床主轴驱动系统与维修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，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。本章主要内容：——介绍数控机床主轴驱动系统组成及特点、分类等；——介绍了通用变频器及典型系统变频主轴的连接线路、相关参数等；——简介了通用变频主轴、伺服主轴的主要故障及处理方法，并介绍了一些维修实例。5．1概述数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，其功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工。它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。5.1.1

数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：1、调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。2、恒功率范围要宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要，常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。3、具有4象限驱动能力要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。4、具有位置控制能力即进给功能（C轴功能）和定向功能（准停功能），以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要。5、具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度，采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。最后一级一般用斜齿轮传动，使传动平稳。采用带传动时应采用齿型带。应采用精度高的轴承及合理的支撑跨距，以提高主轴的组件的刚性。在结构允许的条件下，应适当增加齿轮宽度，提高齿轮的重叠系数。变速滑移齿轮一般都用花键传动，采用内径定心。侧面定心的花键对降低噪声更为有利，因为这种定心方式传动间隙小，接触面大，但加工需要专门的刀具和花键磨床。6、良好的抗振性和热稳定性。数控机床加工时，可能由于持续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起冲击力和交变力，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至可能损坏刀具和主轴系统中的零件，使其无法工作。主轴系统的发热使其中的零部件产生热变形，降低传动效率，影响零部件之间的相对位置精度和运动精度，从而造成加工误差。因此，主轴组件要有较高的固有频率，较好的动平衡，且要保持合适的配合间隙，并要进行循环润滑。5.1.2

主轴系统分类及特点全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。另外根据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制，有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应（异步）电机的形式，性价比很高，这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，日本发那克公司的α系列等。1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速，由于电动机始终工作在额定转速下，经齿轮减速后，在主轴低速下输出力矩大，重切削能力强，非常适合粗加工和半精加工的要求。如果加工产品比较单一，对主轴转速没有太高的要求，配置在数控机床上也能起到很好的效果；它的缺点是噪音比较大，由于电机工作在工频下，主轴转速范围不大，不适合有色金属和需要频繁变换主轴速度的加工场合。2、普通笼型异步电动机配简易型变频器可以实现主轴的无级调速，主轴电动机只有工作在约500转/分钟以上才能有比较满意的力矩输出，否则，特别是车床很容易出现堵转的情况，一般会采用两挡齿轮或皮带变速，但主轴仍然只能工作在中高速范围，另外因为受到普通电动机最高转速的限制，主轴的转速范围受到较大的限制。这种方案适用于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合，例如数控钻铣床。国内生产的简易型变频器较多。3、通笼型异步电动机配通用变频器目前进口的通用变频器，除了具有U/f曲线调节，一般还具有无反馈矢量控制功能，会对电动机的低速特性有所改善，配合两级齿轮变速，基本上可以满足车床低速（100—200转/分钟）小加工余量的加工，但同样受最高电动机速度的限制。这是目前经济型数控机床比较常用的主轴驱动系统。4、专用变频电动机配通用变频器一般采用有反馈矢量控制，低速甚至零速时都可以有较大的力矩输出，有些还具有定向甚至分度进给的功能，是非常有竞争力的产品。以先马YPNC系列变频电动机为例，电压：三相200V、220V、380V、400V可选；输出功率：1.5-18.5KW；变频范围2-200Hz；（最高转速r/min）；30min150%过载能力；支持V/f控制、V/f+PG（编码器）控制、无PG矢量控制、有PG矢量控制。提供通用变频器的厂家以国外公司为主，如：西门子、安川、富士、三菱、日立等。中档数控机床主要采用这种方案，主轴传动两挡变速甚至仅一挡即可实现转速在100—200r/min左右时车、铣的重力切削。一些有定向功能的还可以应用与要求精镗加工的数控镗铣床，若应用在加工中心上，还不很理想，必须采用其他辅助机构完成定向换刀的功能，而且也不能达到刚性攻丝的要求。5、伺服主轴驱动系统伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的，通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置控制性能要求很高的加工。6、电主轴电主轴是主轴电动机的一种结构形式，驱动器可以是变频器或主轴伺服，也可以不要驱动器。电主轴由于电机和主轴合二为一，没有传动机构，因此，大大简化了主轴的结构，并且提高了主轴的精度，但是抗冲击能力较弱，而且功率还不能做得太大，一般在10KW以下。由于结构上的优势，电主轴主要向高速方向发展，一般在10000r/min以上。安装电主轴的机床主要用于精加工和高速加工，例如高速精密加工中心。另外，在雕刻机和有色金属以及非金属材料加工机床上应用较多，这些机床由于只对主轴高转速有要求，因此，往往不用主轴驱动器。就电气控制而言，机床主轴的控制是有别于机床伺服轴的。一般情况下，机床主轴的控制系统为速度控制系统，而机床伺服轴的控制系统为位置控制系统。换句话说，主轴编码器一般情况下不是用于位置反馈的（也不是用于速度反馈的），而仅作为速度测量元件使用，从主轴编码器上所获取的数据，一般有两个用途，其一是用于主轴转速显示；其二是用于主轴与伺服轴配合运行的场合（如螺纹切削加工，恒线速加工，G95转进给等）。注：当机床主轴驱动单元使用了带速度反馈的驱动装置以及标准主轴电机时，主轴可以根据需要工作在伺服状态。此时，主轴编码器作为位置反馈元件使用。5.2通用变频主轴驱动装置及维修随着交流调速技术的发展，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴电动机配变频器控制的方式。目前作为主轴驱动装置市场上流行的变频器有德国西门子公司、日本三肯、安川等。下面以西门子（MM420）为例，讲解模拟量控制主轴运动装置的工作原理、端部接线、功能参数的设定、相关数控系统参数的设定及维修技术。MM420西门子的供电电源电压为三相交流（380V至480V）或单相交流（200V至240V），具有现场总线接口的选件，功率范围：0.12KW～11KW

；控制：线性v/f控制特性，多点设定的v/f控制特性，FCC（磁通电流控制）。过程控制：内置PI控制器。输入：3个数字输入，1个模拟输入。输出：1个模拟输出，1个继电器输出。与自动化系统的接口：是SIMATICS7-200,SIMATIC

S7-300/400（TIA）或

SIMOTION自动化系统的理想配套设备。MM420变频器接线方框图如下：图5-1MM420变频器接线方框图1）变频器主电路主电路的功能是将固定频率（50-60HZ）的交流电转换成频率连续可调（0-400HZ）的三相交流电，包括交-直电路、制动单元电路及直交电路。MM420变频器主电路输入端子有三相或单相可选，为L、N或L1、L2、L3，输出端子为U、V、W。2）变频器控制回路功能及端子接线掌握变频器控制回路接线端子功能在维修中是非常重要的，西门子变频器的控制端子有开关量输入控制端子（5、6、7、8），主要用于控制电机的正反向运行等功能；模拟量输入端子（3、4），主要用于控制接受0-10V的模拟量信号；报警信号输出（10、11）。其中多功能端子5、6、7的具体功能是分别由变频器参数P0701、P0702、P0703等设定，以数控系统802C为例，根据西门子802CPLC程序的主轴控制输出特点，其相应的端子功能设定如下表：表5.1变频器控制端子功能设定参数3）变频器输入接线实际使用注意事项:（1）根据变频器输入规格选择正确的输入电源。（2）变频器输入侧采用断路器(不宜采用熔断器)实现保护,其断路器的整定值应按变频器的额定电流选择而不应按电动机的额定电流来选择。（3）变频器三相电源实际接线无需考虑电源的相序。（4）面板上的SDP有两个LED，用于显示变频器当前的运行状态变频器输出接线实际使用注意事项：（1）输出侧接线须考虑输出电源的相序。若相序错误，将会造成主轴电机反转，机床不能正常加工而报警。（2）实际接线时,决不允许把变频器的电源线接到变频器的输出端。若接反了，会烧毁变频器。（3）一般情况下,变频器输出端直接与电动机相连,无需加接触器和热继电器。4）通用变频器常见报警及保护为了保证驱动器的安全，可靠的运行，在主轴伺服系统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。接地保护在伺服驱动器的输出线路以及主轴内部等出现对地短路时，可以通过快速熔断器间切断电源，对驱动器进行保护。过载保护当驱动器、负载超过额定值时，安装在内部的热开关或主回路的热继电器将动作，对进行过载保护。速度偏差过大报警当主轴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，将产生报警，并进行保护。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。速度检测回路断线或短路报警当测速发电动机出现信号断线或短路时，驱动器将产生报警并进行保护。速度超过报警当检测出的主轴转速超过额定值的115%是，驱动器将发出报警并进行保护。励磁监控如果主轴励磁电流过低或无励磁电流，为防止飞车，驱动器将发出故障并进行保护。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。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。

变频器出现保护性的故障时（也叫报警），首先通过变频器自身的指示灯以报警的形式反映出内容，具体说明见表8.2。表5.2变频器常见报警报警名称报警时的LED显示动作内容对地短路对地短路故障检测到变频器输出电路对地短路时动作（一般为≥30kW）。而对≤22kW变频器发生对地短路时，作为过电流保护动作。此功能只是保护变频器。为保护人身和防止火警事故等应采用另外的漏电保护继电器或漏电短路器等进行保护。过电压加速时过电压由于再生电流增加，使主电路直流电压达到过电压检出值（有些变频器为800VDC）时，保护动作。（但是：如果由变频器输入侧错误地输入控制电路电压值时，将不能显示此报警）减速时过电流恒速时过电流欠电压欠电压电源电压降低等使主电路直流电压低至欠电压检出值（有点变频器为400VDC）以下时，保护功能动作。注意：当电压低至不能维持变频器控制电路电压值时，将不显示报警。电源缺相电源缺相连接的3相输入电源L1/R、L2/S、L3/T中任何1相缺时，有点变频器能在3相电压不平衡状态下运行，但可能造成某些器件（如：主电路整流二极管和主滤波电容器损坏），这种情况下，变频器会报警和停止运行。过热散热片过热如内部的冷却风扇发生故障，散热片温度上升，则产生的保护动作变频器内部过热如变频器内通风散热不良等，则其内部温度上升，保护动作制动电阻过热当采用制动电阻且使用频度过高时，会使其温度上升，为防止制动电阻烧损（有点会有“叭”的很大的爆炸声），保护动作外部报警外部报警当控制电路端子连接控制单元、制动电阻、外部热继电器等外部设备的报警常闭接点时，按这些节点的信号动作。过载电动机过负载当电动机所拖动的负载过大使超过电子热继电器的电流超过设定值时，按反时限性保护动作。变频器过负载此报警一般为变频器主电路半导体元件的温度保护，按变频器输出电流超过过载额定值时保护动作。通讯错误RS通信错误当通信时出错，则保护动作。

5.3西门子数控系统与主轴装置的连接802C系统的ENC最多控制3个模拟坐标轴和一个模拟主轴。1、西门子802C数控系统和MM420变频器的连接图5-2西门子802C数控系统和MM420变频器的连接802C系统通过X7轴接口中的A04/GND4模拟量输出端口可控制主轴转速，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X5口接受主轴编码器反馈回来的信号，主要用来速度检测和螺纹切削加工，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要。2、802D数控系统中变频器与611U伺服驱动的连接802D数控系统配置变频主轴时,变频器0-10V的指令电压是通过611UE的X411端口上的75.A和15给出的,正反转指令是通过X453端口上的Q0.A和Q1.A给出的，具体接线如下：图5-3802D数控系统中变频器与611U伺服驱动的连接3、802C系统主轴相关参数设置根据不同的机床类型，通过设定主轴参数，使机床具有各种丰富的功能。主轴参数正确与否，直接影响机床的正常运行如果。采用交流电机加变频器，或者采用伺服主轴；在加工螺纹或每转进给编程时，则机床数据MD30130设为1。MD30134为1时，Q0.0=伺服使能，Q0.1=负方向运行，也就是当Q0.0=1时主轴正转，Q0.0=1、Q0.1=1时，主轴反转。当MD30134=2时，Q0.0=伺服使能正方向运行，Q0.1=伺服使能负方向运行。表5.3802C系统主轴相关参数轴参数号参数名单位轴值参数定义30130CTRLOUT-TYPESP1/0有/无-10V~10V模拟量输出30134IS-UNIPOLAR-OUTPUTSP0双极性主轴Q0.0和Q0.1可以由PLC使用1单极性主轴Q0.0和Q0.1不可以由PLC使用2单极性主轴Q0.0和Q0.1不可以由PLC使用30200NUM-ENCS0主轴有/无编码器反馈30240ENC-TYPESP2主轴带测量系统类型31020ENC-RESOLSP1024编码器每转脉冲数32260RATEDVELORPMSP3000主轴额定转速36200AXVELOLIMITMM/MINSP33000主轴最大监控速度36300MAENCFPEQLIMITHZSP55000主轴监控频率除了这些主轴相关参数外，还有与主轴机械换档相关的参数设置，这里不一一表述，具体内容参看调试说明书。5.4华中世纪星HNC-21TF系统主轴的连接华中世纪星HNC-21TF系统的XS9为主轴控制接口，包括主轴速度模拟电压指令输出和主轴编码器反馈输入，其信号定义如下表图1-1。图5-4HNC-21TF系统主轴接口表5.4主轴接口引脚说明信号名说明SA+、SA-主轴编码器A相位反馈信号SB+、SB-主轴编码器B相位反馈信号SZ+、SZ-主轴编码器Z脉冲反馈+5V、-5V地DC5V电源AOUT1主轴模拟量指令-10V~+10V输出AOUT2主轴模拟量指令0~+10V输出GND模拟量输出地系统与变频器的连接如下：图5-5主轴变频器与CNC(华中世纪星)系统连接图系统通过XS9主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速，其中AOUT1的输出范围为-10V+10V，用于双极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用使能信号控制主轴的启停；AOUT2的输出范围为0+10V，用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正反转，负载电流：最大10mA；主轴编码器连接通过主轴接口XS9，可外接主轴编码器用于螺纹切割攻丝等，本数控装置可接入两种输出类型的编码器，差分TTL方波或单极性TTL方波，一般建议使用差分编码器从而确保长的传输距离的可靠性及提高抗干扰能力，主轴编码器接口电源输出：+5V最大200mA。1、主轴启停主轴启停控制由PLC承担，标准铣床PLC程序和标准车床PLC程序中关于主轴启停控制的信号如下表所示。表5.5主轴启停PLC接口信号信号说明标号（X/Y地址）所有借口信号名脚号铣车输入开关量主轴速度到达X3.1X3.1XS11I2523主轴零速X3.2I2610输出开关量主轴正转Y1.0Y1.0XS200089主轴反转Y1.1Y1.100921利用Y1.0Y1.1输出即可控制主轴装置的正、反转及停止，一般定义接通有效，这样当Y1.0接通时可控制主轴装置正转,Y1.1接通时,主轴装置反转,二者都不接通时,主轴装置停止旋转。在使用某些主轴变频器或主轴伺服单元时也用Y1.0Y1.1作为主轴单元的使能信号。2、主轴速度控制HNC-21通过XS9主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速，其中AOUT1的输出范围为-10V+10V用于双极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用使能信号控制主轴的启、停；AOUT2的输出范围为0+10V，用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正、反转和停止。3、主轴换档控制主轴自动换档通过PLC控制完成,标准铣床PLC程序和标准车床PLC程序中关于主轴换档控制的信号如下表所示。表5.6自动换档PLC接口信号信号说明标号（X/Y地址）所有借口信号名脚号铣车输入开关量主轴一档到位X2.0X2.0XS10I165主轴二档到位X2.1X2.1I1717主轴三档到位X2.2I184主轴四档到位X2.3I1916输出开关量主轴一档到位Y1.4Y1.4XS200127主轴二档到位Y1.5Y1.501319主轴三档到位Y1.60146主轴四档到位Y1.7015185.5FANUC0iMate数控系统主轴驱动的连接FANUC0iMate系统主轴控制可分为主轴串行输出/主轴模拟输出（Spindleserialoutput/Spindleanalogoutput）。用模拟量控制的主轴驱动单元（如变频器）和电动机称为模拟主轴，主轴模拟输出接口只能控制一个模拟主轴。按串行方式传送数据（CNC给主轴电动机的指令）的接口称为串行输出接口；主轴串行输出接口能够控制两个串行主轴，必须使用FANUC的主轴驱动单元和电动机。1、FANUC0iMateC数控系统模拟主轴的连接如下图：图5-6802C系统与变频器的连接系统与主轴相关的系统接口有：JA40：模拟量主轴的速度信号接口（0~10V），CNC输出的速度信号（0-10V）与变频器的模拟量频率设定端连接，控制主轴电机的运行速度。JA7A：串行主轴/主轴位置编码器信号接口，当主轴为串行主轴时，与主轴变频器的JA7B连接，实现主轴模块与CNC系统的信息传递；当主轴为模拟量主轴时，该接口又是主轴位置编码的主轴位置反馈接口。2、FANUCOiMate主轴相关参数表5.7FANUCOiMate主轴相关参数参数号符号意义0i-Mate3701/1ISI使用串行主轴O3701/4SS2用第二串行主轴O3705/0ESFS和SF的输出O3705/1GSTSOR信号用于换挡/定向3705/2SGB换挡方法A，B3705/4EVSS和SF的输出O3706/4GTT主轴速度挡数（T/M型）3706/6,7CWM/TCWM03/M04的极性O3708/0SAR检查主轴速度到达信号O3708/1SAT螺纹切削开始检查SARO3730主轴模拟输出的增益调整O3731主轴模拟输出时电压偏移的补偿O3732定向/换挡的主轴速度O3735主轴电机的允许最低速度3736主轴电机的允许最低速度3740检查SAR的延时时间O3741第一挡主轴最高速度O3742第二挡主轴最高速度O3743第三挡主轴最高速度O3744第四挡主轴最高速度O3751第一至第二挡的切换速度3752第二至第三挡的切换速度3771G96的最低主轴速度O3772最高主轴速度O4019/7主轴电机初始化O4133主轴电机代码O1）FANUC0i的模拟主轴设置和siemens802s/c的模拟主轴设置基本类似，也可以分为单极性主轴和双极性主轴。单/双极性主轴的设置首先通过CNC主轴参数3706#6、#7设置极性。TCW、CWM为主轴速度输出时电压极性。其次，通过变频器参数选择频率控制输入信号的类型，以FUJIFRENIC-Multi为例，设置F01为1。F01，C30分别是频率设定１，频率设定２选择频率设定的设定方法。通过端子12输入两极（DC0～±10V）的模拟电压时，请将功能代码C35设置为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C1通过接口印刷电路板上的开关SW7和功能代码E5的设定，可作为电流输入(C1功能)或电压输入（V2功能）使用。除了本设定以外，还有优先级较高的设定手段（通信、多段频率等）。有关详情，请参照「FRENIC-Multi用户手册」。2）参数NO.3735设定主轴电机最低箝制速度，参数NO.3736设定主轴电机最高箝制速度，设定数据的范围为：0～4095。但是，主轴电机箝制速度的设定并不是一直有效的，如果指定了恒表面速度控制功能或GTT（NO.3706.＃4），这两个参数无效。在这种情况下，不能指定主轴电机的最大箝制速度。但是可以由参数NO.3772（第一轴）、NO.3802（第二轴）、NO.3822（第三轴）设定主轴最大速度。3）数控机床一般采用手动换档和自动换档两种方式，前一种方式是在主轴停止后，根据所需要的主轴速度人工拨动机械档位至相应的速度范围；后者，首先执行S功能，检查所设定的主轴转速，然后根据所在的速度范围发出信号，一般采用液压方式换到相应的档位。所以在程序当中或使用MDI方式，S功能应该写在M3（M4）之前，在某些严格要求的场合，S指令要写在M3（M4）的前一行，使机床能够先判断、切换档位后启动主轴。对手动换档机床，当S功能设定的主轴速度和所在档位不一致时，M3（M4）若写在S功能前，可以看到主轴首先转动，然后立即停止，再报警的情况，这对机床有一定的伤害。因此，应注意书写格式。对每一个档位，都需要设置它的主轴最高转速，这是由参数NO.3741、NO.3742、NO.3743和NO.3744（齿轮档1、2、3和4的主轴最高转速）所设定的，它们的数据单位是min-1，数据范围：0～32767。显然，参数的设置是和实际机床的齿轮变比有关系，当选定了齿轮组后，相应的参数也就能够设定了。如果M系选择了T型齿轮换档（恒表面速度控制或参数GTT（NO.3706#4）设定为1），还必须设定参数NO.3744。即使如此，刚性攻丝也只能用3档速度。档位的选择，由参数NO.3751（档1～档2切换点的主轴电机速度）、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：0～4095，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：0～32767。而不由参数NO.3751、NO.3752决定。5)主轴速度到达信号SAR是CNC启动切削进给的输入信号。该信号通常用于切削进给必须在主轴达到指定速度后方能启动的场合。此时，用传感器检测主轴速度。所检测的速度通过PMC送至CNC。当用梯形图连续执行以上操作时，如果主轴速度改变指令和切削进给指令同时发出时，则CNC系统会根据表示以前主轴状态（主轴速度改变前）的信号SAR，错误启动切削进给。为避免上述问题，在发出S指令和切削进给指令后，对SAR信号进行延时监测。延迟时间由参数No.3740设定。使用SAR信号时，需将参数No.3708第0位（SAR）设定为1。当该功能使切削进给处于停止状态时，诊断画面上的No.06（主轴速度到达检测）保持为1。5.6串行数字控制的主轴驱动装置的连接不同数控系统的串行数字控制的主轴驱动装置是不同的，下面以FANUC公司产品系列为例，说明主轴驱动装置的功能连接及设定、调整。图5-7Fanuc0i主轴连接示意图5.3.1电源模块原理及作用(FANUC系统α系列图5-8电源模块主电路电源模块将L1、L2、L3输入的三相交流电（200V）整流、滤波成直流电（300V），为主轴驱动模块和伺服模块提供直流电源；200R、200S控制端输入的交流电转换成直流电（DC24V、DC5V），为电源模块本身提供控制回路电源；通过电源模块的逆块把电动机的再生能量反馈到电网，实现回馈制动。1、FANUC系统α系列电源模块的端子功能图5-9FANUC的α系列的电源模块①DCLink盒：直流电源（DC300V）输出端，该接口与主轴模块、伺服模块的直流输入端连接。②状态指示窗口（ＳＴＡＴＵＳ）：ＰＩＬ（绿色）表示电源模块控制电源工作ＡＬＭ（红色）表示电源模块故障－－表示电源模块未启动ＯＯ表示电源模块启动就绪＃＃表示电源模块报警信息③ＣＸ１Ａ控制电路电源输入200V、3.5A④ＣＸ１Ｂ：交流２００ｖ输出，该端口与主轴模块的⑤ＣＸ２Ａ/ＣＸ２Ｂ：均为ＤＣ＋２４Ｖ输出⑥直流母排电压显示（充电批示灯）：该指示灯完全熄灭后才能对模块电缆进行各种操作。⑦JX1B：模块之间的连接接口。与下一个模块的接口JX1A相连。进行各模块之间的报警住处及使能信号的传递。最后一个模块的JX1B必须用短接盒（5、6）脚短接）将模块间的使能信号短接，否则系统报警。⑧CX3：主电源MCC（常开点）控制信号接口。一般用于电源模块三相交流电源输入主接触器的控制。⑨CX4：*ESP急停信号接口。一般与机床操作面板的急停开关的常闭点相接，不用该信号时，必须将CX4短接，否则系统处于急停报警状态。⑩Ｓ１Ｓ２：再生制动电阻的选择开关检测脚的测试端：IR\IS为电源模块交流输入（L1、L2）的瞬时电流值；24V、5V分别为控制电路电压的检测端。㈧Ｌ１Ｌ２Ｌ３：三相交流２００Ｖ输入，一般与三相伺服变压器输出端连接。2、FANUC系统α系列电源模块的连接CX1A：交流200V控制电源输入，连接到机床控制变压器DCLink：DC300V输出，连接到主轴模块及进给模块CX1B：交流CX1A：交流200V控制电源输入，连接到机床控制变压器DCLink：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、FANUC系统α系列电源模块报警代码4、FANUC串行数字控制的主轴模块端口及连接α系列FANUC0i主轴模块各指示灯和接口信号的定义图8-6为SPM—15主轴模块。SPM—15主轴模块各指示灯和接口信号的定义如下：1)TBl——直流电源输入端。该接口与电源模块直流电源输出端、伺服模块的直流输入端连接。2)STATUS——表示LED状态。用于表示伺服模块所处的状态，出现异常时，显示相关的报警代码。3)CX1A——交流200V输入接口。该端口与电源模块的CXlB端口连接。4)CX1B——交流200V输出接口。5)CX2A——直流24V输入接口。一般地，该接口与电源模块地CX2B连接，接收急停信号。6)CX2B——直流24V输出接口。一般地，该接口与下一伺服模块地CX2A连接，输出急停信号。7)直流回路连接充电状态LED。在该指示灯完全熄灭后，方可对模块电缆进行各种操作，否则有触电危险。8)JX4——伺服状态检查接口。该接口用于连接主轴模块状态检查电路板。通过主轴模块状态检查电路板可获取模块内部信号的状态(脉冲发生器盒位置编码器的信号)。9)JX1A——模块连接接口。该接口一般与电源的JX1B连接，作通信用。10)JX1B——模块连接接口。该接口一般与下一个伺服模块的JX1A连接。11)JY1——主轴负载功率表和主轴转速表连接接口。12)JA7B——通信串行输入连接接口。该接口与控制单元的JA7A(SPDL—1)接口相连。13)JA7A——通信串行输出连接接口。该接口与下一主轴(如果有的话)的JA7B接口连接。14)JY2——脉冲发生器，内置探头和电动机CS轴探头连接接口。15)JY3——磁感应开关和外部单独旋转信号连接接口。16)JY4——位置编码器和高分辨率位置编码器连接接口。17)JY5——主轴CS轴探头和内置CS轴探头。18)三相交流变频电源输出端。该接口与相对应的伺服电机连接。DCLinkDCLink：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JX1BJY2：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5-11FANUC系统α系列主轴模块的连接5、FANUC系统α系列主轴模块的连接电路图5-11为α系列主轴模块的连接电路，三相动力电源通过伺服变压器（把380V电压转换成200V电压）输送到电源模块的控制电路输入端、电源模块主电路的输入端以及作为主轴电动机的风扇电源。JY2连接到内装了A、B相脉冲发生器的主轴电动机，JY2作为主轴电动机的速度反馈及主轴电动机过热检测信号接口。JY4连接到主轴位置编码器，实现主轴位置及速度的控制，完成数控机床的主轴与进给的同步控制及主轴的准停控制等。CX4连接到数控机床操作面板的系统急停开关，实现硬件系统急停信号的控制。图5-12FANUC系统α系列主轴模块的连接电路5.7通用变频主轴系统常见故障及处理表5.9通用变频主轴常见故常与处理故障现象可能原因处理方法电动机不运转CNC无速度信号输出检测速度给定信号，检查系统参数主轴驱动器故障1)是否有报警错误代码显示，如有报警，对照相关说明书解决（主要有过流、过、过压、欠压以及功率块故障等）。2)频率指定源和运行指定源的参数是否设置正确。3)智能输入端子的输入信号是否正确。变频器输出端子U、V、W不能提供电源电源是否已提供给端子运行命令是否有效？RS（复位）功能或自由运行停车功能是否处于开启状态负载过重电动机负载是否太重主轴电动机故障电机损坏电动机反转输出端子U/T1，V/T2和W/T3的连接是否正确使得电动机的相序与端子连接相对应，通常来说：正转（FWD）＝U－V－W，和反转（REV）＝U－W－V电动机正反转的相序是否与U/T1，V/T2和W/T3相对应控制端子（FW）和（RV）连线是否正确端子(FW）用于正转，（RV）用于反转电动机转速不能到达如果使用模拟输入，电流或电压“O”或“OI”检查连线检查电位器或信号发生器负载太重减少负载重负载激活了过载限定（根据需要不让此过载信号输出）系统参数设置错误检查相关参数转动不稳定负载波动过大增加电动机容量（变频器及电动机）电源不稳定解决电源问题该现象只是出现在某一特定频率下稍微改变输出频率，使用调频设定将此有问题的频率跳过过流加速中过流检查电动机是否短路或局部短路，输出线绝缘是否良好延长加速时间变频器配置不合理，增大变频器容量减低转矩提升设定值恒速中过流检查电动机是否短路或局部短路，输出线绝缘是否良好检查电动机是否堵转，机械负载是否有突变变频器容量是否太小，增大变频器容量电网电压是否有突变减速中或停车时过流输出连线绝缘是否良好，电动机是否有短路现象延长减速时间更换容量较大的变频器直流制动量太大，减少直流制动量机械故障，送厂维修。短路对地短路检查电动机连线是否有短路检查输出线绝缘是否良好送修过压停车中过压延长减速时间，或加装刹车电阻改善电网电压，检查是否有突变电压产生加速中过压恒速中过压减速中过压低压检查输入电压是否正常检查负载是否突然有突变是否缺相变频器过热检查风扇是否堵转，散热片是否有异物环境温度是否正常通风空间是否足够，空气是否能对流变频器过载连续超负载150％一分钟以上检查变频器容量是否配小，否则加大容量检查机械负载是否有卡死现象V/F曲线设定不良，重新设定电动机过载连续超负载150％一分钟以上机械负载是否有突变电动机配用太小电动机发热绝缘变差电压是否波动较大是否存在缺相机械负载增大电动机过转矩机械负载是否有波动电动机配置是否偏小主轴转速与变频器不匹配参数设置不正确1）最大频率设定是否正确。2)验证V/F设定值与主轴电机规格是否相匹配。3）确保所有比例项参数设定正确。主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主轴编码器有问题1）CRT画面有报警显示。2）通过PLC状态显示观察编码器的信号状态。3）用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，观察故障是否消失。5.3

交流伺服主轴驱动系统及故障维修5.3.1数控加工中心对主轴有较高的控制要求，首先要求在大力矩、强过载能力的基础上实现宽范围无级变速，其次要求在自动换刀动作中实现定角度停止(即准停)，这使加工中心主轴驱动系统比一般的变频调速系统或小功率交流伺服系统在电路设计和运行参数整定上具有更大的难度。主轴的驱动可以使用交流变频或交流伺服2种控制方式，交流变频主轴能够无级变速但不能准停，需要另外装设主轴位置传感器，配合CNC系统PMC(指数控系统内置PLC)的逻辑程序来完成准停速度控制和定位停止；交流伺服主轴本身即具有准停功能，其自身的轴控PLC信号可直接连接至CNC系统的PMC，配合简捷的PMC逻辑程序即可完成准停定位控制，且后者的控制精度远远高于前者。交流伺服主轴驱动系统由主轴驱动单元、主轴电动机和检测主轴速度与位置的旋转编码器3部分组成，主要完成闭环速度控制，但当主轴准停时则完成闭环位置控制。由于数控机床的主轴驱动功率较大，所以主轴电动机采用鼠笼式感应电动机结构形式，旋转编码器可以在主轴外安装，也可以与主轴电动机做成一个整体，主轴驱动单元的闭环控制、矢量运算均由内部的高速信号处理器及控制系统实现。与交流伺服驱动一样，交流主轴驱动系统也有模拟式和数字式两种型式。5.8交流伺服主轴驱动系统常见故障交流主轴驱动系统按信号形式又可分为交流模拟型主轴驱动单元和交流数字型主轴驱动单元。交流主轴驱动除了有直流主轴驱动同样的过热、过载、转速不正常报警或故障外，还有另外的故障条目，总结如下。主轴不能转动，且无任何报警显示。

产生此故障的可能原因及排除方法见表5.9。表5.9主轴不能动故障原因可能原因检查步骤排除措施机械负载过大

尽量减轻机械负载主轴与电动机连接皮带过松在停机的状态下，查看皮带的松紧程度调整皮带主轴中的拉杆未拉紧夹持刀具的拉钉(在车床上就是卡盘未夹紧工件)有的机床会设置敏感元件的反馈信号，检查次反馈信号是否到位重新装夹好刀具或工件系统处在急停状态检查主轴单元的主交流接触器是否吸合更具实际情况下，松开急停；机械准备好信号断路排查机械准好信号电路主轴动力线断线用万用表测量动力线电压确保电源输入正常电源缺相正反转信号同时输入利用PLC监查功能查看相应信号

无正反转信号通过PLC监视画面，观察正反转指示信号是否发出一般为数控装置的输出有问题，排查系统的主轴信号输出端子使能信号没有接通通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；检查外部启动的条件是否符合主轴驱动装置故障有条件的话，利用交换法，确定是否有故障更换主轴驱动装置主轴电动机故障更换电动机

2、主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min。表5.10。可能原因检查步骤排除措施动力线接线错误检查主轴伺服与电动机之间的UVW连线确保连线对应CNC模拟量输出（D/A）转换电路故障用交换法判断是否有故障更换相应电路板CNC速度输出模拟量与驱动器连接不良或断线测量相应信号，是否有输出且是否正常更换指令发送口或更换数控装置主轴驱动器参数设定不当查看驱动器参数，是否正常依照说明书，正确设置参数反馈线连接不正常查看反馈连线确保反馈连线正常反馈信号不正常检查反馈信号的波形调整波形至正确或更换编码器3、速度偏差过大指的是主轴电机的实际速度与指令速度的误差值超过允许值，一般是启动时电机没有转动或速度上不去。引起此故障的原因见表5.11。表5.11速度偏差过大报警综述可能原因检查步骤排除措施反馈连线不良不启动主轴，用手盘动主轴使主轴电动机以较快速度转起来，估计电机的实际速度，监视反馈的实际转速确保反馈连线正确反馈装置故障更换反馈装置动力线连接不正常用万用表或兆欧表检查电动机或动力线是否正常（包括相序不正常）确保动力线连接正常动力电压不正常确保动力线电压正常机床切削负荷太重，切削条件恶劣

重新考虑负载条件，减轻负载，调整切削参数机械传动系统不良

改善机械传动系统条件制动器未松开查明制动器为松开的原因确保制动电路正常驱动器故障利用交换法，判断是否有故障更换出错单元电流调节器控制板故障电动机故障

4.过载报警。削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。具体表现为主轴过热、主轴驱动装置显示过电流报警等造成此故障的可能原因见表5.12。表5.12可能原因检查步骤排除措施长时间开机后再出现此故障负载太大检查机械负载调整切削参数，干山切削条件，减轻负载频繁正、反转

减少频繁正、翻转次数开机后即出现此报警5、主轴振动或噪声过大首先要区别异常噪声及振动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。检查方法：若在减速过程中发生，一般是由驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障；若在恒转速时产生，可通过观察主轴由停车过程中是否有噪声和振动来区别，如存在，则主轴机械部分有问题；检查振动周期是否与转速有关，如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关系，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。表5.13主轴振动或噪声过大的故障综述故障部位可能原因检查步骤排除措施电气部分故障系统电源缺相、相序不正确或电压不正常测量输入的系统电源确保电源正确反馈不正确测量反馈信号确保接线正确，且反馈装置正常驱动器异常，如：增益调整电路或颤动调整电路的调整不当

根据参数说明书，设置好相关参数三相输入的相序不对用万用表测量输入电源确保电源正确机械部分故障主轴负荷过大

重新考虑负载条件，减轻负载润滑不良是否缺润滑油，加注润滑油是否润滑电路或电机故障，检修润滑电路是否润滑漏油更换润滑导油管主轴与主轴电动机的连接皮带过紧在停机的情况下，检查皮带松紧程度调整皮带的连接轴承故障、主轴和主轴电动机之间离合器故障目测，可判断这个机械连接是否正常调整轴承，轴承拉毛或损坏可拆开相关机械结构后目测更换轴承齿轮有严重损伤更换齿轮主轴部件上动平衡不好（丛最高速度向下时发生次此故障）当主轴电机最高速度时，关掉电源，惯性运转时是否仍有声音校核主轴部件上的动平衡条件，调整机械部分轴承预紧力不够或预紧螺钉松动

调紧预紧螺钉游隙过大或齿轮啮合间隙过大

调整机床间隙，

例：配套某系统的数控车床，在加工过程中，发现在端面加工时，表面出现周期性波纹。故障分析与处理过程：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，应与主轴的位置监测系统有关，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，其结构是伺服与滚珠丝杠间通过齿形带进行联接，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，则出现周期性波纹。重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。6、直流侧保险丝熔断报警。三相220V交流电经整流桥整流到直流300V，经过一个保险后给晶体管模块，控制板检测此保险两端的电压，如果太大，则产生比报警。产生此报警的原因可能见表5.14。表5.14可能原因检查步骤排除措施保险已经断开用万用表检查直流保险是否断开确保保险在可工作状态连线不良检查主控制板与主轴单元的连接插座是否紧合确保连线正常电动机电枢线短路用万用表测量各输出线，测量是否短路确保没有短路现象电动机电枢绕组短路或局部短路电动机电枢线对地短路输入电源存在缺相用万用表测量电压确保电源正常

7、主轴在加/减速时工作不正常。其可能原因见表5.15。表5.15可能原因检查步骤排除措施电动机加/减速电流预先设定、调整不当查看相关参数项是否正常正确设置参数加/减速回路时间常数设定不当反馈信号不良在可以在不通电的情况下，移交快速速度，手转动主轴，测量反馈信号，是否与主轴转动的速度成比例如果反馈装置故障，则更换反馈装置；如果反馈回路故障（如接线错误），则排查相应故障电动机/负载间的惯量不匹配

重新校核负载，机械传动系统不良

8、外界干扰，主轴转速会出现随机和无规律性的波动。具体情况见表5.16。表5.16可能原因检查步骤排除措施屏蔽和接地措施不良

处理好接地，做好屏蔽处理主轴转速指令信号受到干扰测量输出信号是否与转速对应的模拟电压匹配加抗干扰的磁环反馈信号受到干扰测量反馈信号是否与输出信号是否匹配加抗干扰的磁环9、主轴不能进行变速。可能的原因见表5.17。表5.17可能原因检查步骤排除措施CNC参数设置不当检查有关主轴的参数依照参数说明书，正确设置参数加工程序编程错误检查加工程序正确使用控制主轴的M03、M04，S指令D/A转换电路故障用交换法判断是否有故障更换相应电路板主轴驱动器速度模拟量输入电路故障测量相应信号，是否有输出且是否正常更换指令发送口或更换数控装置例：一台配套某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模转换输出（测两端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，但其输出仍然为0.5V左右的电压。由于本机床的最高转速为2250r/min，对照下表看出，当D/A转换器输出0.5V左右时，转速应为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。更换同型号的集成电路后，机床恢复正常。指令、电压、转速对应表二进制转速指令S模拟输出/V转速/（r/min）000000000000000000010110110.222500000101101100.4441001111111111119.9992250又例：配套某系统的数控车床，使用安川变频器作为主轴驱动装置，当输入指令S**M03后，主轴旋转，但转速不能改变。分析与处理过程：由于该机床主轴采用的是变频器调速，在自动方式下运行时，主轴转速是通过系统输出的模拟电压控制的。利用万用表测量变频器的模拟电压输入，发现在不同转速下，模拟电压有变化，说明CNC工作正常。进一步检查主轴的方向输入信号正确，因此初步判定故障原因是变频器的参数设定不当或外部信号不正确所引起的。经检查变频器参数设定，发现参数设定正确；检查外部控制信号，发现在主轴正传时，变频器的多级固定速度控制输入信号中有一个被固定为“1”，断开此信号后，主轴恢复正常。10、螺纹或攻丝加工出现“乱牙”故障。数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行插补，“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的。主轴的角位移是通过主轴编码器进行测量的。一般螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给动作，要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号。检查故障的具体步骤可分为：一般来说根据CRT画面有报警显示确认是“乱牙现象”（具体报警为：主轴转速与进给不匹配）；通过CRT调用机床数据或I/O状态，观察编码器的信号状态；用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，观察故障是否消失。可能原因及排除措施见下表5-19：可能原因检查步骤排除措施主轴编码器“零位脉冲”不良或受到干扰用万用表测量编码器反馈信号，检查是否正常更换编码器主轴编码器联轴器松动或断裂检查编码器连线确实反馈回路正常编码器信号线接地、屏蔽不良，被干扰

按上面的“外部干扰”故障处理主轴转速不稳，有抖动

按上面提到的“主轴转速不稳”解决加工程序有问题如：主轴转速尚未稳定，就执行了螺纹加工指令（G32），导致了主轴Z轴进给不能实现同步，造成“乱牙”。空运行程序，判断是否有此现象发生修改加工程序如：在用（G32）前加G04延时指令或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，再开始螺纹加工，即可实现正常的螺纹加工。

例：配套某系统的数控车床，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：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。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。5.9通用变频器故障维修实例例1变频器出现过流报警的维修故障现象：一台西门子802C系统数控车床，台达VFD-B变频器，主轴运行突然停止，变频器面板上出现OC-C报警。分析与处理过程：台达变频器OC-C报警的含义是过电流，造成过电流的原因可能是变频器内部、外部有短路或过载。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）电机与变频器间的连线是否有搭壳短路现象2）主轴驱动器控制板不良。3）电动机连续过载。4）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已较小。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项电阻，发现其中一相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2：主轴高速出现异常振动的故障维修故障现象：配套某系统的数控车床，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。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3：不执行螺纹加工的故障维修故障现象：配套某系统的数控车床，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。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）主轴驱动器与数控装置之间的位置反馈信号电缆连接不良。4）主轴编码器方向设置错误。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；在利用示波器检查Z、-Z信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确。根据检查，可以确定主轴位置监测系统工作正常。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FANUC0-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轴进给时不监测“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置与系统的指令指一致时，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4：变频器出现过压报警的维修故障现象：配套某系统的数控车床，主轴电动机驱动采用三菱公司的E540变频器，在加工过程中，变频器出现过压报警。分析与处理过程：仔细观察机床故障产生的过程，发现故障总是在主轴启动、制动时发生，因此，可以初步确定故障的产生与变频器的加/减速时间设定有关。当加/减速时间设定不当时，如主电动机起/制动频繁或时间设定太短，变频器的加/减速无法在规定的时间内完成，则通常容易产生过电压报警。修改变频器参数，适当增加加/减速时间后，故障消除。例5：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修故障现象：配套某系统的数控车床，开机时发现，当机床进行换刀动作时，主轴也随之转动。分析与处理过程：由于该机床采用的是安川变频器控制主轴，主轴转速是通过系统输出的模拟电压控制的。根据以往的经验，安川变频器对输入信号的干扰比较敏感，因此初步确认故障原因与线路有关。为了确认，再次检查了机床的主轴驱动器与刀架控制的原理图于实际接线，可以判定在线路连接、控制上两者相互独立，不存在相互影响。进一步检查变频器的输入模拟量屏蔽电缆布线与屏蔽线连接，发现该电缆的布线位置与屏蔽线均不合理，将电缆重新布线并对屏蔽线进行重新连接后，故障消失。例6：主轴定位出现超调的故障维修故障现象：某加工中心，配套611A主轴驱动器，在执行主轴定位指令时，发现主轴存在明显的位置超调，定位位置正确，系统无故障。分析与故障处理：由于系统无报警，主轴定位动作正确，可以确认故障是由于主轴驱动器或系统调整不良引起的。解决超调的方法有很多种，如：减小加减速时间、提高速度环比例增益、降低速度环积分时间等等。检查本机床主轴驱动器参数，发现驱动器的加减速时间设定为2s，此值明显过大；更改参数，设定加减速时间为0．5s后，位置超调消除。

附录资料：不需要的可以自行删除如何防止电脑防辐射经常在电脑面前工作,建议你用下方法进行保护:1：你可以穿防辐射服装（防辐射工作服）。2：用防辐射护肤品。3：显示器可以用电脑防辐射防护屏4:种些防辐射植物盆景（如仙人掌，石莲，孖宝）5：在电脑前放些吸波材料，如竹炭6:用电脑辐射消除仪7平时注意多饮水每天最好是6杯水。饮茶能降低辐射的危害，茶叶中的脂多糖有抗辐射的作用。吃什么东西可以降低电脑对身体的辐射？吃一些对眼睛有益的食品，如鸡蛋、鱼类、鱼肝油、胡萝卜、菠菜、地瓜、南瓜、枸杞子、菊花、芝麻、萝卜、动物肝脏等。多吃含钙质高的食品，如豆制品、骨头汤、鸡蛋、牛奶、瘦肉、虾等。注意维生素的补充：多吃含有维生素的新鲜水果、蔬菜等。注意增强抵抗力：多吃一些增强机体抗病能力的食物，如香菇、蜂蜜、木耳、海带、柑桔、大枣等。吃一些抗辐射的食品：电脑虽然对人体健康影响较小，但也应预防。饮茶能降低辐射的危害，茶叶中的脂多糖有抗辐射的作用。螺旋藻、沙棘油也具有抗辐射的作用。另外，平时应注意锻炼身体.要及时用清水洗脸，这样将使所受辐射减轻70％以上。如何防止电脑辐射使用电脑时，最好在显示器前配备质量较好的防辐射屏。注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物，经常喝些绿茶等等。对于生活紧张而忙碌的人群来说，抵御电脑辐射最简单的办法就是在每天上午喝2至3杯的绿茶，吃一个橘子。绿茶不但能消除电脑辐射的危害，还能保护和提高视力。如果不习惯喝绿茶，菊花茶同样也能起着抵抗电脑辐射和调节身体功能的作用。电脑辐射是不可避免的，但可以减少。首先，应尽可能购买新款的电脑，一般不要使用旧电脑，旧电脑的辐射一般较厉害，在同距离、同类机型的条件下，一般是新电脑的1－2倍。操作电脑时最好在显示屏上安一块电脑专用滤色板以减轻辐射的危害，室内不要放置闲杂金属物品，以免形成电磁波的再次发射。使用电脑时，要调整好屏幕的亮度，一般来说，屏幕亮度越大，电磁辐射越强，反之越小。不过，也不能调得太暗，以免因亮度太小而影响效果，且易造成眼睛疲劳。还要注意与屏幕保持适当距离。离屏幕越近，人体所受的电磁辐射越大，因此较好的是距屏幕半米以外。。针对每一种不同类型的皮肤，表现就不同：像油性肤质，就会表现出油情况很严重，或者是出油的同时面部开始发干，也就是缺乏水份，起痘痘，毛孔粗大等；干性肤质，则表现为：皮肤干燥，出现细纹，没有光泽，以及有黑斑，嗯，这些都是常期坐在电脑面前而忽略了如何防护的结果哦~还有就是混合性肤质了，这样的肤质，通常具备干性和油性两种肤质的特征，一般是T区油，两颊干。面对电脑的话，两种肤质的特点就越发明显了。再有就是眼部皮肤的加具老化，和眼部视神经的模糊化。而电脑皮肤和我们的环境又有非常大的关系，比如，坐在写字楼里的朋友，通常都是在空调环境下工作。面对电脑8个小时。而如果内调方面和防辐射、以及补水和保湿的工作，做的不到位的话，皮肤就会变得干燥，无光泽，出油，甚至严重点的会呈现敏感性肤质的特征哦！以上就是内调部分。现在根据不同环境和肤质看一下如何进行外在的改善：1，针对油性肤质，平时一定要做好充分的补水工作，无论你选择的护肤品是什么样的，重要的是以：清爽无油脂的补水。洁面的产品选择弱酸性，不要选择碱性的。因为碱性的当时是会洗的很干净，但1至2个小时以后皮肤出油的情况就会变得严重了，尤其是T区，和两颊，这也是毛孔粗大的一点哦。所以飞扬提醒大家，记得用弱酸性洁面产品~那如何来区别洁面产品的酸碱性呢，到药店去找找PH值试纸吧。2，化妆水方面，使用非酒精性的，以及保湿和补水好的。其实油性肌肤是最需要补水的了。而不是控油。也只有补水才可以帮助表面控油。油份多了，那么水份相对来说就会分泌量减小，这也是为什么油性肤质的人易变成油性缺水性肤质的关键所在了。3，那，现在第三个就是就是痘痘了。油性皮肤的人无论是内在方面也好外在方面也好，如果稍不注意，小痘痘就会趁机而入~从你美丽的肌肤内，人家是破茧而出我们是破皮而出了。针对痘痘，我们要采取内外兼攻的方法。内在的除了加强饮水量，保持每日晨便，多以粗纤维为主，还要就是以蔬菜和水果多吃，少吃肉类、油腻的、甜食等。很多朋友不知道，其实甜食是最容易长痘痘的。因为甜食会引起体内维它命B群的代谢变慢，会长出黑头，因为T区是皮脂腺最丰富的地方，B群代谢减缓，那么T区就会更油了。所以杜绝甜食，也是很重要的一点哦！外在方面，使用清爽无油脂的，弱酸性的基础护理套系，配合内调。要知道，80%的内在调养加上20%的外在保养，以及你的天天好心情，才会真正的改善皮肤。4，油性肤质，还有一点，就是每周做去角质的工作，以及清洁面膜。同时，别忘了给皮肤清爽的补水：）补水也会使毛孔收敛呢。现在说说干性肤质，坐在电脑面前如何来改善呢？干性肤质，在选择基础套系的时候注重含有长效保湿因子的成份，比如沙粒经常会和朋友们分享一些保湿的明星成份，像：粘多糖、胶原蛋白、透明质酸。啊，这个秀明质酸应该算是新晋的保湿明星了：）现在很多种护肤品中都含有它呢~保湿效果也对来说不错哦！除了保湿，就是补水。而补水与保湿是完全不同的两个概念。皮肤是要先补水，帮助细胞喝饱水份，再来进行保湿，帮助水份长效留住水份。水份充足了，皮肤首先避免了敏感。而且为保湿做好了充足的准备。同时，皮肤补水的工作做的好，也不容易引起，干性肤质的脂肪粒的产生哦！说到脂肪粒，其实它的形成有一种原因就是因为皮肤干燥，有了小创口，而我们再使用保养皮的时候，引起了毛囊角质化，也就是脂肪粒了。再说说保湿，选择长效保湿因子，比如透明质酸、尿囊素等。别看尿囊素这名字不好听，可它是干性和敏感性肤质的救星呢，可以起到非常好的安抚效果哦！还有洋甘菊这种菊类物质，也是抗敏的。为什么要把干性和敏感性肤质放在一起说呢？就是因为干性非常容易变成敏感性肤质：）在此，外在保养方面注意补水和保湿。内调方面，注意多多补充胶原蛋白的物质，无论你是从水果的果胶中摄取，还是骨头汤，或者是肉皮中摄取，都是非常好的。帮助皮肤有光泽，和保湿：）而混合性肤质，偏油，就参照油性的做法，注意加上清爽补水；偏干，就参照干性肤质的方法，注意长效保湿：）现在重点说一说，敏感性肤质吧。这样的肤质最受不了干燥，和空调的环境了。皮肤会发干，而且容易遇冷和热面部潮红。起斑斑和痘痘。而对付这样肤质最关键的一点还是补水及保湿。因为敏感性肤质的皮肤角质偏薄，不太建议使用去角质的东西，而注意补水和保湿，帮助细胞进强抵抗能力，这样即使面对空高和电脑，也不怕了~再配个喷雾吧：）舒缓和保湿类型的非常不错。无论你是什么肤质，喷上一喷，即可释放你紧张的情绪哦。以上四种不同的肤质，都不要忘了使用眼霜：）因为眼部肌肤的老化程度也是很快的。可以在眼部使用无酒精无香精不刺激的保湿和柔肤效果的水来打底，帮助眼部保湿。效果会非常好。这几点都是要注意的：）其实还有一些也是很关键的，比如你可以买一些小的仙人掌放在辐射源旁边可以帮助我们吸收一些辐射；每天使用隔离霜，可以帮助皮肤创造良好的环境，以及隔离脏空气和彩妆；还有就是适当吃一些海产品如海带啊和螺旋藻之类的，都是非常好的抗辐射的食物呢。平时在食物中多以绿色为主，养成多吃弱碱性食物的好习惯：）用电脑时，化妆时用隔离霜，用完电脑要洗脸，补水。1.面部防护上网虽不致如临大敌，但对厉害的电磁辐射还是应做足面部功夫。屏幕辐射产生静电，最易吸附灰尘，长时间面对面，更容易导致斑点与皱纹。因此上网前不妨涂上护肤乳液后加一层淡粉，以略增皮肤抵抗力。2.彻底洁肤上网结束后，第一项任务就是洁肤，用温水加上洁面液彻底清洗面庞，将静电吸附的尘垢通通洗掉，涂上温和的护肤品。久之可减少伤害，润肤养颜。这对上网的女性真可谓是小举动大功效。3.养护明眸如果你不希望第二天见人时双目红肿、黑眼圈加上面容憔悴，切勿长时间连续作战，尤其不要熬夜上网。平时准备一瓶滴眼液，以备不时之需。上网之后敷一下黄瓜片、土豆片或冻奶、凉茶也不错。其方法：将黄瓜或土豆切片，敷在双眼皮上，闭目养神几分钟；或将冻奶凉茶用纱布浸湿敷眼，可缓解眼部疲劳，营养眼周皮肤。4.增加营养对经常上网的人，增加营养很重要。维生素B群对脑力劳动者很有益，如果睡得晚，睡觉的质量也不好，应多吃动物肝、新鲜果蔬，它们富含维生素B族；肉类、鱼类、奶制品增加记忆力；巧克力、小麦面圈、海产品、干果可以增强神经系统的协调性，是上网时的最佳小零食。此外，不定时地喝些枸杞汁和胡萝卜汁，对养目、护肤功效显著。如果你在乎自己的容貌，就赶紧抛弃那些碳酸饮料，而改饮胡萝卜汁或其他新鲜果汁。5.常做体操长时间上网，你可能会感觉到头晕、手指僵硬、腰背酸痛，甚至出现下肢水肿、静脉曲张。所以，平时要做做体操，以保持旺盛精力，如睡前平躺在床上，全身放松，将头仰放在床沿以下，缓解用脑后脑供血供氧之不足；垫高双足，平躺在床或沙发上，以减轻双足的水肿，并帮助血液回流，预防下肢静脉曲张；在上网过程中时不时伸伸懒腰，舒展筋骨或仰靠在椅子上，双手用力向后，以伸展紧张疲惫的腰肌；做抖手指运动，这是完全放松手指的最简单方法。记住，此类体操运动量不大，但远比睡个懒觉来得效果显著。电脑对皮肤的3大致命伤害电脑对皮肤的伤害——第一：皮肤干燥有细纹肤色变黄。第二：长有斑点。第三：眼部有细纹、黑眼圈严重。许多朋友一直向我提出，长期的电脑工作，使皮肤出现了以上3点皮肤问题，希望得到解决。－－－－－－－－－－－－－－－－－－怎么保养自己的身体呢？面部防护上网虽不致如临大敌，但对厉害的电磁辐射还是应做足面部功夫。屏幕辐射产生静电，最易吸附灰尘，长时间面对面，更容易导致斑点与皱纹。因此上网前不妨涂上护肤乳液后加一层淡粉，以略增皮肤抵抗力。2.彻底洁肤上网结束后，第一项任务就是洁肤，用温水加上洁面液彻底清洗面庞，将静电吸附的尘垢通通洗掉，涂上