主轴驱动系统故障诊断与维修

第9章学习情境七主轴驱动系统故障诊断与维修数控机床的主轴驱动系统的性能直接决定了加工工件的表面质量，主轴控制只是一个速度控制系统，实现主轴的旋转运动，提供切削过程中的转矩和功率，保证任意转速的调节，完成在转速范围内无级变速。在具有C轴控制的主轴与进给伺服系统一样，为位置控制伺服系统。9.1主轴驱动系统概述主轴驱动系统通过传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，完成主运动的动力装置部分，配合进给运动加工出合格的零件。主运动是零件加工的成形运动，其精度对零件的加工精度影响较大。数控机床主轴的工作运动通常是旋转运动，与进给轴的进给共同实现刀具与工件的快速相对切削运动。早期的数控机床的主轴一般采用三相感应电动机，通过配多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。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级调速为保证加工时能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，特别是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30min。主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速3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通型数控机床，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，常采用分段无级变速的方法，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1s内从静止加速到6000r／rnin。4．具有位置控制能力即具有进给功能(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、螺纹切削及车削中心的某些加工工艺的需要。5．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。为提高主轴组件的刚性，应采用精度高的轴承及合理的支撑跨距。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，但需要采用专门的刀具和花键磨床加工。棒6恭．报良好的抗振兽性和热稳定丹性屈在长时间持和续切削、加莫工余量不均岩匀、运动部拖件不平衡及继切削过程中量的自振等引拥起冲击力和初交变力，会叼使主轴产生聪振动，影响柴加工精度和学表面粗糙度构，甚至损坏猎刀具和主轴锡系统中的零烦件，使其无因法工作。主狐轴系统的发吵热使其中的生零部件产生缩热变形，降突低传动效率赚，影响零部有件之间的相按对位置精度保和运动精度堆，从而造成堪加工误差。绪因此，主轴驻组件要有较炭高的固有频赖率，较好的惜动平衡，且夜要保持合适堂的配合间隙刑，并要进行捆循环润滑。纵9厘.2棉项不同类型主沙轴系统的特渠点和使用范音围让1床．斥普通鼠笼式抚异步电动机变配齿轮变速舍箱矩这是最经济储的一种主轴谅配置方式，宇但只能实现锋有级调速。摇由于电动机肺始终工作在王额定转速下蝶，经齿轮减话速后，在主衫轴低速下输酬出力矩大，唱重切削能力汉强，非常适叙合粗加工和盏半精工的要姿求。如果加危工产品比较奔单煮一，对主轴芒转速没有太御高的要求，微配置在数控挡机床上也能耐起到很好的转效果；它的浑缺点是噪音妥比较大，由茅于电机工作引在工频下，嘴主轴转速范来围不大，不舞适合有色金饿属切削和需忙要频繁变换衡主轴速度的浴加工场合。池2钓．剂普通鼠笼式画异步电动机型配简易型变掘频器散可实现主轴下的无级调速茎，主轴电机垮只有工作在取500节r/揉min以上言时才能有比室较满意的力捷矩输出，否矮则，特别是奉车床很容易主出现堵转的姻情况；一般番采用两档齿以轮或皮带变锻速，主轴仍史然只能工作是在中高速范四围。另外，哥因为受到普它通电机最高悼转速的限制垮，主轴的转希速范围受到络较大的限制居。这种方案乡适用于需要押无级调速但白对低速和高惕速都无要求畏的场合。袄3倾．味普通鼠笼式匹异步电动机径配通用变频舌器终进口的通用若变频器，除液了具有u／讨f阔曲线调节外杜，虏一般还具有足无反馈矢量仅控制功能，陡会对电动机去的低速特性烈有所改善；歇配合两级齿近轮变速，基谢本上可以满疯足车床低速质(100～斑200r／泪min)小妻加工余量的框加工，但同蚊样受电动机虚最高转速的讨限制。这是播目前经济型谎数控机床比府较常用的主躁轴驱动系统废。将4忍．猜专用变频电赵动机配通用跃变频器晴一棒般采用有反论馈矢量控制苦，低速甚至烦零速时都可兔以有较大的令力矩输出，均有些还具有呆定向甚至分御度进给的功拔能，是非常逃有竞争力的临产品。以Y走PNC系列句变频电动机饿为例：电压室，三相20蔽0V、2犹20V、门380V步、400挡V可选；输与出功率1．妈5～18．客5kW：变废频范围2～作200Hz岁：则30min纱1脂50％过载为能力；支持刮V／f。控崇制、V／f秋+PG(编涨码器)控制武、无PG矢骄量控制、有弟PG矢量控甩制。提供通想用变频器的相厂家以国外球公司为主，群如西门子、照安川、富士兆、三菱佳、日立等。呢中档数控机窜床主要采用僚这种方案，自主轴传动两羞档变速甚至刚仅鬼一档即可实扑现转速在1汽00～20毒0r／mi逃n时车、铣腰的重力切削瘦。一些有定贱向功能的还踪可以应用于预要求精镗加蜘工的数控镗鸽铣床；若应农用在加工中通心上，必须富采用其他辅换助机构完成漆定向换刀的绕功能，也不野能满足刚性垒攻丝的要求屈。已5册．有伺服主轴驱国动系统工交流伺服主千轴驱动系统弊保持了直流羞驱动系统的锡优越性，而段且交流电动召机无需维护沾，便于制造幕，不受恶劣培环境影响，煌目前直流伺争服主轴驱动锤系统已逐步筹被交流电动烟机所取代。声交流伺服主个轴驱动系统批通常采用感惕应电动机作龄为驱动电动订机，由伺服瘦驱动器实施未闭环控制。鹅交流主轴电族动机均采用榆交流感应电时动机，并且疗通常多采用骄不带换向器捷的三相感应习电动机。其使定子由对称脾的三相绕组缎组成。圆柱折体的转子铁丽芯上是由均滔匀分布的斜陷槽、铸铝结途构笼条与端蹄部的金属环主构成的笼式萝转子(故也期称笼式电动搞机)。疗定子的铁芯谊具有轴向孔详而无外壳，旷以利通风，澡所以交流电背机往往是非免封闭式的电矮机)。为了裁提高输出功子率，防止主意轴的热变形萝，也有在电傲动机外壳与乘前端盖中通煮有循环油路匠，实现液体寸冷却绕组与俭主轴轴承。誉交流主轴控冒制单元，是际一种转差频剩率矢量控制裹系统，用来心控制交流感遥应电机的。他交流电动机避的尾部大多梁同轴安装有似脉冲编码器朱或脉冲发生脾器。此时，茅速度反馈可星以有两种方烘式，如果主潜轴放大器是直数字式，则速可接受反馈能。如果主轴诸放大器是模治拟式，则直块接反馈给C杠NC主轴伺衰服接口。采裤用永磁式同悲步交流伺服麦电动机作为鸣驱动电动机肚，由伺服驱召动器实现速饺度环的矢量坑控制，具有独快速的动态纷响应特性，系但其恒功率匪调速范围较吨小。软交流主轴驱功动系统分模职拟式和数字膨式两种，具喉有以下特点弊：图９－１主轴伺服电机暴全数字式主其轴驱动系统奏，可直接使虚用CNC的疗数字量输出怖信号控制驱汪动器，不需少要经过D／伍A转换，转祥速控制精度竟高。主轴转旺速的提高不桃受换向器的帅限制，其最神高转速通常初比直流主轴浙的更高，可犯达到每分钟娘数万转。采伟用微处理器搅和现代控制触理论进行控打制，运行平控稳、振动和键噪声小。数恢字式主轴驱也动系统中，生可采用参数蝇设置方法对礼系统进行静潮态调整与动捐态优化，系傅统设置灵活墨、调整准确帝。由于交流暴主轴无换向撞器，主轴通穴常不需要进任行维修。使具有诱再生制动功抵能，在制动炉时，既可将厨能量反馈回熄电网，起节税能效果，又箩能加快启动陵，制动速度受。洁伺服主轴驱佣动系统具有脊响应快、速羞度高、过载辽能力强的特弯点，还可以畏实现定向和间进给功能，命通常价格是锅同功率变频垮器主轴驱动棚系统的2～湿3倍。伺服畅主轴驱动系绝统主要应用荡于加工中心弱上，用以满向足系统自动狭换刀、刚性惊攻丝、主轴膊C轴进给功馋能等对主轴誓位置控制性康能要求很高担的加工。妥如图９－１沟为主轴伺服图９－１主轴伺服电机6．电主轴图９－２电主轴物电主轴是主求轴电动机的湾一种结构形问式，驱动器狡可以是变频裳器或主轴伺棍服，也可以吨不要驱动器贡。由于电笼主轴将电动粮机和主轴合炭二为一拳，没有传动撑机构，因此钞大大简化了弦主轴的结构孙并且提高了届主轴的精度吹，但是抗冲掘击能力较弱贷，而且功率始还不能太大唤，一般在蒙10kw赤以下漫，如图９－族２吼。由于结构产上的优势，何电主轴主要峰向高速方向幅发展，一般愈在横8改000r／惰min以上砖，现在最高侧可达150拴000r泡／min。涉安装电主轴药的机床主要玉用于精加工戚和高速加工狐，例如高速昼精密加工中急心。另外，偏在雕刻机和吩有色金属以疑及非金属材肥料加工机床浪上应用较多初。这些机床铃由于只对主先轴谈高转速有要可求，因此，识往往不用主勇轴驱动器。图９－２电主轴膝墨衰用洪茄挽擦灌惧9机.3丹FANU科C主轴驱动偷系统纤介绍败FANUC岂公司在从2古0世纪80僵年代开始已钩使用了交流通主轴驱动系功统，并逐步例取代了直流随主轴驱动系懂统。目前有穷三大系列：允s系列电动刮机，额定输五出功率范围日1．5～3限7kW；堡H系列电动背机，额定输端出功率范围仅1．5～2腥2kW；叠P系列电动浅机，额定输附出功率范围昆3．7～3肯7kW。该手公司交流主亦轴驱动系统丰有以下主要伍特点。丈（1）矩采用微处理绸器控制技术惩，进行矢量没计算，从而真实现最佳控倍制。伤（2）索主回路采用武晶体管PW滔M逆变器，广使电动机电愁流非常接近喊正弦波性。即（3）屿具有主轴定全向控制、数洪字和模拟输傲入接口等功另能。非例如，FA咱N涂U桐CS系列桐主轴单元伺略服系统的基掉本配置。S轧系列主轴单菌元伺服系统易的连接方法抽如图耳9殊—猜3始所示，其中面K1为从变喇压器副边输夺出的AC2用00V的三梦相电，电源装电缆应接到元主轴伺服单南元的R、S佩、T和G端教。K2为从单主轴单元的青U、V、党W障和G端输出待到电动机的机动力线，应毒与接线盒内材的指示相符卖。K3为主角轴伺服单元类的端子T上旱的：R0、言S邻0找和T0输加出到主轴风锯扇电动机的企动力线，应舰使风扇向外触排风。K4爪．为主轴电允动机的编码扇器反馈电缆候，其中PA王、PB、R绍A、RB用意作速度反馈裤信号，OH咏l、OH2腔为电动机的躬温控开关接山点，SS为意屏蔽线。K蓬5为从NC填和PMC输裳出到主轴伺晶服单元的控蝴制信号电缆蒙，接到主轴懒伺服单元的技50芯插座爷CNl，其浴中的信号含饲义见表仓9-1贱。K6电缆芦从主轴伺服匹单元的20漆芯插座CN为3输出主轴烛故障识别信料号。该信号研由AL8、岔AL4、A窃L2、AL钉l以及CO束M组成，由饲它们产生的榆16种二进帜制状态表示司相应的故障烧类型，这些卷信号进入P耀MC后，由袍相应的译码哲程序理后显脖示在CRT叙上。虫爷哀鸣悦叔开圣图馒9搭—浅３机主轴伺服骂驱动器犯葛咽百幼表9-1诞K5接口户主轴信号表乓插头信号革信号名称原功能筑1，2仗SAR1，锐2避主轴速度到俱达信号（输番出）核3，4滋SST1，卫2赢主轴零速信厕号（输出）兵5蝇TLML兔主轴扭矩限更制信号（输铃出）惑6碧OT隔TLML\剖TMLH信倾号地线侦7，8逗MRDY1吗，2利主轴速运行仙准备信号（渐输出）抱9，10稠TLM5，狡6架主轴扭矩限衔制信号（输蛮出）熄11，12铁ALM1，眉2霞主轴故障（软输出）暴13令OR廊主轴故障报千警公共线菊14涨OS云主轴速度连夜续修调，正眼反转信号地储线勒15，16念STD1，经2短主轴速度检觉测信号（输钟出）淡17持CTH业主轴高速挡鬼信号（输入悦）炸18脸OM震主轴转速表逃／功率表地佣线迹19，20堂ARST1返，2翁主轴报警复心位信号（输螺入）仆21喂TLMH奶主轴扭矩限恋制信号（大阁扭矩）（输影入）掉22，23插ORAR1香，2杜主轴定向完检成信号（输升出）席24北CTM或主轴中挡信俭号（输入）闭25，26字ORCM1情，2登主轴定向命蕉令信号（输奶入）缠27，28物OVR1，孤2粗主轴速度连芬续修调命令梁（信号）轨29除+15泡＋１５V电工源潜30，31予DA2，E卫主轴速度命洞令（模拟电桥压）（输入饲）多45恋SFR后主轴正转命随令（输入）毫46手SRV竿主轴反转命渴令（输入）途47，48荣EPS1，艰2央主轴急停命亦令（输入）瞎49喊LM1寻主轴功率表理信号（输出趣）痰50烂SM1简主轴转速表鼠信号（输出迁）援9母.4它悼主轴电动机扁驱动方式道1．控制电策路铸控制回路采塔用电流反馈旗和速度反馈往的双闭环调沾速系统，其软中内环是电碑流环，外环委是速度环。萝主轴电动机珠为他励式直奋流电动机，陪励磁绕组与餐电枢盘绕主组无连接关街系，由另一钻路直流电源榜供电。滤双闭环调速毅系统的特点驾是，速度调蓬节器的输出桶作为电流调严节器的给定塑信号来控制盲电动机的电狡流和转矩。掀其优点在于塘：可以根据呆速度指令的待模拟电压信迅号与实际转顾速反馈电压阻的差值及时渴控制电动机售的转矩，在洪速度差值大狐时，电动机购转矩大，速碗度变化快，朋以便尽快地木使电动机的纽转速达到给外定值；而当唉转速接近给缺定值时，又聪能使电动机伶的转矩自动省地减小，这领样可以避免故过大的超调映，使转速很缘快达到给定泥值，保证转器速稳态无静推差。电流环遭的作用是，离当系统受到营外来干扰时挪，能迅速做钥出抑制干扰控的响应，保份证系统具有泡最佳的加速鸡和制动的时石间特性。另翼外，双闭环个调速系统以盆速度调节器用的输出作为席电流调节器迟的输入给定刊值，速度调惜节的输出限依幅值就限定炒了电流环中宪的电称流。在电动雾机启动或制配动过程中，隔电动机转矩魔和电枢电流和急剧增加，也电枢电流达海到限定值，税使电动机以谷最大转矩加桥速，转速直玩线上升。当卧电动机的转筝速达到甚至行超过了给定菜值时，导致始速度反馈电笔压大于速度琴给定电压，姓速度调节器搬的输出从限圈幅值降下来盼，作为电流阳调节器的输最入给定值将但使电枢电流富下降，随之淹电动机的转讨矩也将下降弟，开始减速母。当电动机蹲的转矩小于沟负载转矩时无，电动机又减会加速，直锁到重新回到贪速度给定值路，因此双闭兰环直流调速荐系统对主轴辱的快速启停伴，保持稳定习运行等功能袄是很重要的汤。竞磁场控制回短路由励磁电令流设置回路谊、电枢电压怨反馈回路及便励磁电流反慨馈回路组成仁，前两者的疾输出信号经俱比较后控制里励磁电流。岁以颈FANUC个直流主轴电俭动机为例，扛当电枢电压顾低于210现V，电枢反腰馈电压低于贫6售.吸2V时，磁启场控制回路领中电枢电压扰反馈相当于时开路不起作速用，只有励用磁电流反馈倦起作用，维冠持励磁电流散不变，实现懂调压调速；肃当电枢电压虑高于210胡V，电枢反卷馈电压高于侨6．2V时银，此时励磁屋电流反馈相惊当于开路不厦起作用而引龄入电枢反馈违电压。随着薪电枢电压的润提高，调节堡器即对磁场剥电流进行弱缘磁升速，使收转速上升。讯这样，通过忌速度指令，由电动机转速健从最小值到即额定值对应灰电动机电枢乐的调压调速运，实现恒转览矩控制；从斧额定值到最双大值对应电呀动机励磁电般流减小的调撇磁调速，实嫂现恒功率控辱制。炒直流主轴驱岁动装置一般予具有速度到桑达、零速检疑测等辅助信峰号输出，同姐时还具有速你度反馈消失兰、速度偏差钩过大、过载婶及失磁等多鸡项报警保护海措施，以确嗓保系统安全举可靠工作。2．主电路副数控机床直逃流主轴电机徒由于功率较灶大，且要求劫正、反转及舱停止迅速，塑故驱动装置燕往往采用三娇相桥式反并安联逻辑无环即流可逆调速双系统，这样戚在制动时，爷除了缩短制隔动时间外，缝还能将主轴鼓旋转的机械回能转换成电膀能送回电网钻。测速发电堂机作为速度收的检测反馈辟元件。逻辑富无环流可逆陡系统是利用床逻辑电路，高使一组晶闸珍管在工作时腥，另一组晶壶闸管的触发凳脉冲被封锁武，从而切断祖正、反两组英晶闸管之间渗流通的电流剂(简单环流逢)。命令级渡电路的作用乞是防止正、丽反向两组晶食闸管同时导产通，它要检食查钞调电枢电路狸的电流是否穿到达零值，猛判别旋转方仔向命令，向私逻辑电路提恶供正组或反障组晶闸管允乒许开通信号悉，这两个信免号是互斥的愧，由逻辑电指路保证不同慎时出现。逻乱辑电路必须式保证系统满杨足下述条件献：抬（1）走只允许向一泥组晶闸管提脚供触发脉冲逃。耻眉(2)欲只有当工作懒的那一组晶蓝闸管断流后驱才能撤销其滔触发脉冲，蚁以防止晶闸纱管处于逆变恶状辉态时，未断镰流就撤销触茶发脉冲，以查致出现逆变舒颠覆现象，菜造成故障。刻（3）攻只有当原先余工作的那一文组晶闸管完凡全关断后，觉才能向另一弊组晶闸管提天供触发脉冲宿，以防止出己现过大的电咳流。桨古（4）足任何一组晶甜闸管导通时艺，要防止晶攻闸管输出电叛压与电动机熔电动势方向疮一致，导致锤电压相加，异使瞬时电流皇过大。刑逻辑无环流踢可逆调速系滤统除了用在际数控机床直乖流主轴电动规机的驱动外躁，还可用在选功率较大的呀直流进给伺氧服电动机上胆。煮9努.砖5店吴主轴准停控鄙制蜻主轴定向准雄停控制，实刃际上是在主忘轴速度控制短基础上增加妄一个位置控换制环。常采脚用位置编码刻器或磁性传挖感器作为检序测元件。告当采用位置艰编码器作为兔位置检测器隙件时，由于按安装不方便逆，主轴与编磨码器之间必远须是l：l封的传动或将姐编码器直接遮安装在主轴奔轴端。而采嫂用磁性传感返器作为位置渔检测器件时垫，磁性器件均只能直接安映装在主轴上扩，而磁性传疲感头则固定抱在主轴箱体斧上。与使用挑磁性传感器拢相比，采用艘编码器具有教定位点在0梢°冠～360始°葬范围内灵活劣可调，定位胖精度高，定怜位速度快等股优点，而且碍还可以作为类主轴同步进胖给的位置检栋测器件。催1．主轴有普无报警的故峡障卖（烂1)主轴电坦机过流报警亚发生过流的尸可能鼻原纠因有：电流辰极限参数设舟置错误；同素步脉冲紊乱投；主轴电机枕电枢线圈层符问短路，主热轴负载过大古或机械故障宣；长时间切眠削条件恶劣植；直流主轴玉电动机的线励圈电阻不正挥常，换向器袜太脏；动力所线连接不牢镇；励磁线连限接不牢；驱望动器的控制估励磁电源存绸在故障；电笼动机故障：宿驱动器故障旋等。励（剩2)主轴电富机过热报警山这时驱动器兰的过热报警黄指示灯会亮乔。纵一般先检查绩主轴电机的撕冷却风扇是浪否在转动。烦如否，机床披断电，先检缺查该风扇的露保险丝，再槐查是风扇损党坏还是风扇呜冷却系统太夕脏(注意：萝还应该让电娱机有足够的框时间去冷却厌后再给机床蚀通电)。泊如果报警依狂然存在，检浑查主轴电动盐机或反馈线暗断线或短路知，用万用表以测量输出端蛇子，是否接奏通状况良好太，确保连线西正确。与直银流主轴电机潜相关的故障矿主要有以下漂几种。负载流过大或由于膜电流平方根溉值大于额定糖输出转矩的促电流平均值院。用手触摸貌电动机，感风觉是否发热数很厉害，如眨果发热很厉知害，等冷却鸭后再开机，脉看是否仍有励报警，要改附善切削条件潮，调整切削劈参数降低负坡载。主轴电五机电枢电流慎大于磁缸去钩磁前的最大沿允许电流值叼而造成磁缸斯发生不可逆稼的去磁。带退有制动器的牢直流伺服电姐机内整流块盐损坏或是制刑动器线圈断即线或气隙不船合适造成制苗动器不释放拳。由于油和虾电刷灰嵌入核换向器的云朵母槽中而引执起绕组内部军短路或绝缘唤不良。辛（红3)主轴电先机断路器跳酬闸或保险丝挨熔断报警声这类报警需痛要根据机床昌使用期情况减来分别重点达检查如下方步面：宜新维修后的替机床，电流糕极限参数设添置错误、动碑力线及反馈箩线接线错误概或相序错误侮等基：老机床先崭考虑阻力过泼大，可能是位电刷、测速表发电机碳刷吩磨损及碳粉疯阻塞、轴承登与齿轮或电停磁离合器磨棵损等所造成怕。大功率管熔的击穿、大肢功率执行组久件或印刷板额故障。主回精路盆故障、控制缝板故障引起舅主回路电流敌过大，电流敌互感器的短喝路、电机的怪缺烤相、电枢线皱短路、电枢蛮绕组短路或浆局部短路、镜电枢线对地姿短路等，要葱排除短路故固障。伺服电粱动机或主回香路绝缘不良极，检查直流某伺服电动机剃和主回路的龄绝缘，更换蜜相应部件愉。透反馈检测系巴统松动或屏骄蔽接地不良孩等造成同步谋脉冲混乱。乒输入电压太演高，用万用澡表测量输入风电压，控制粘电压在lO俘％～15％亲范围内。妖2．主轴无竹报警的故障蔬（1）惯主轴速度不丧正常或不稳狭定络应该根据速精度环控制原经理来分析各敲个环节可能猪出现的故障挥。瓶速度环中速比度指令错误鸡或未到达，鸡速度指令电授压不良或错忧误，D／A型变换器故障劲，酒通过测量从吹数控装置主帆轴接口输出胃过来的信号普，要确保主肤轴控制信号帝正常。主轴丙尾部测速发滤电机故障，劈反馈线断线拾或接触不良福，反馈装置脑损坏，测量杆反馈信号，较保证接线正约确，信号正踢常。电动机堪故障(如励化磁丧失等)稼，驱动器故渗障，误差放奶大器故障，辽采取交换法眯判断是两否有故季障，采取相狮应的措施。念印刷线路板栋太脏，电动陵机负载过重丑，应清洁电挽路板，或更钩换放大器，勇或重新考虑嫂负载条件，封减轻负载。席（2）卵主轴速度偏熄差较大沾常见成因：掌D／A变换贷器故障(如延果NC输出俩的VCMD密速度指令为供数字信号时双)及其接头茂与线缆的接毯触不良。而胶这类故障往检往与信号的样传递和阻力绞有关。机械煌阻力造成的烘负荷过大。申主轴制动未寄充分释放或阁机械故障。挠速度指令或威反馈信号线想接触不良或姻断线：没有绩或未传输到室零电流信号地。晶闸管整榆流部分太脏肤，造成直流揉母线电压过丘低或绝缘性压能降低。电桃动机磁体不管正常，输出借电压不正常谦，用万用表畅测量励磁电糕压，更换磁谊体或电动机遥。控制板的博励磁回路故雪障，用交换慌法测试控制效板。塌（3）命主轴突然停冈止货对于具有电董枢反向和磁申场控制的直饺流主轴调速店系统，可以疤参考维修说企明书来分析蜘，可能活原毙因有以下几休种。绳当出现在钻伴孔／攻丝工命况下，或主胸轴换向反转永时，故障亡原铲因可能有：婚丝锥／钻头拘变钝、孔径瞎过小、加工杆中润滑不良车、过浅的孔弃径。此时，栏程序就可能范出现要求：栗重新选择螺列纹或研磨来围代替钻孔／伸攻丝。膛可能是因为愈来自主轴逆贱变器的信号抢强度小于可兰接受的数值窃。需要查相换关的硬件故好障。可能是横：指令信号拥丢失抽——吧指令信号电亡缆与端口或腿主控制器的队输出接口不墙良导致反馈释信号的丢失慌；检测到的湾信号频率小滤于最低值(回具有主轴定丈向控制的主扬轴系统，主茎轴位置检测自器／主轴控捏制器没有在忠额定时间内胞检测到信号奶一一等待超控时。一般前姥者额定时间象为5s，后对者为10s尾)。如果主巧轴控制器得饲到的编码器赠的脉冲数过皮多超过期望骨值时，应该较检查屏蔽与剥接地不良，孔不能排除干降扰、编码器标损坏。纪（4）柴主轴不能停慨止或定向不裹停止健主轴不能停柏止，是指按乞主轴停止键遇后，在规定逢的时间内(还12s)不允能停止的现坟象。这时需什要检查主轴医停止开关与缓主轴制动装撑置等。主轴点定向不停止牌是因为：编腐码器故障，摘没有输出零族位信号或反杠馈回路故障泊，没有传入碍到系统致使泛主轴没接收争到编码器信茎号；如果采击用磁性传感穷器定位，检烟查相关的指绪示灯是否点煮亮，如果没碧亮，有故障录，更换磁性苦传感器；如姓果主轴停在冬准停位，仍程有报警，说肚明定向板上哭的继电器损滨坏，更换相五应继电器。肉（5）买主轴不转怒主轴不转即该系统发出指管令后，主轴故伺服单元或棵直流主轴电铺动机不执行牢，这类故障炼常见翻原解因如下：有驱动器印刷招线路板表面肃太脏以致内宫部电路接触刮不良，实际甲无速度指令章输出。触发陵脉冲电路故伯障，晶闸管骄无触发脉冲更产生，属驱捧动器故障，帜采用交换法线判断是否有帮故障，更换你驱动器。机乎床未给出主唤轴旋转信号同，(按钮及滥其连线、+纽24蠢V楚电压未加上全等)，通过雁PLC状态叉监测功能，胆查看主轴正悄／反转信号风是否送出，四主轴速度给恐定指令是否吧给出，从数排控系统端找驾出故障，确乡保各指令正弓常。电机动瓦力线接触不朽良，或主轴倍控制单元与戒电机之间连还接不良，电哀动机励磁线甜短路，R、只S、T线不姻正常。用万路用表测量各心连线端子的俩接通情况，女确保各连接帝线正常。机崭械卡死或负著载特别大，命消除机械故瓜障，减轻负莫载。机械连朱接脱落(如枣高／低挡齿胡轮切换啮合谊不良)，碳燥刷不好或严沉重磨损，控赠制板故障，兴电动机励磁蹄回路或主回畜路阻值不正雄常。臣（6）泼主轴异常噪回声与振动手根据振动频糠率高低、是鸣否与转速有是关、是否有徐冲击等来进奶行判断。邮1）浙对于新机床妹，振动与噪蜡声与转速无欣关时，主轴痛控制单元的卫电源频率开已关设置错误土(50，打60Hz)夏。对于交流莫主轴电机还援需查电源相日序不对、缺也相或三相不双平衡。如是或高频自激振买动，查控制移单元增益电护位器或电流朋反馈回路调失整不良。子2）钩主轴电机旋华转时有较大碎的冲击振动济。其成因可深能是：东①辈测速发电机省输出电压的牲突然降落；刃②底测速发电机览在祝l000构rp登m时，输出破电压波纹峰拦一峰值大于政2％：梁③递电机线圈内盆部短路或不虎正常；封④乎电机轴承或景传动轴承点印缺陷、齿轮边断齿等故障泡。是低频振叼动，与轴转窃速有关。弄3）惊主轴电机运滴转时有较大罪的噪声。高疾频噪声，电副流环增益过陪高或RC设庙置问题，与慎轴旦转业速无关。低抵频噪声，当殖与主轴转速句有关时，除粒了类似伺服灵电机系统的沿机械故障外类，还有主轴碧电机与主轴序之堵间合的离合器故泽障。主轴电断机低速旋转屿时有大的波待纹(实际是澡小幅振动)泰，当主前轴电机振动父频率与测速摄发电机振动片频率一致时缓，是测速机据故障引起。站当与转速无遍关时，可能股是切削液进绞入电刷。宜4）撑主轴电机在嚼启动、停车奇与调速时出京现的断续或县振动现象，谈其成因往往凳与主轴电机馋线圈不良或蹄脉冲编码器袄不良(如果始有脉冲编码戚器的话)有浙关。尤（7）篇电刷磨损严窄重或电刷面赌上有划痕肠主轴连续长碎时间过载工闷作，主轴电腾动机换向器协表面太脏或尖有伤痕，驱搁动器控制回艘路的设置、送调整不当。滤要有计划地扁使用机床，市依照参数说付明书，设置丢好参数，同摔时清洁换向州器，做好密亭封措施。贯（8）澡过电品压档吸收器烧坏号通常情况下痒，是由于外鲜加电压过高祖或瞬间电网姐电压干扰引践起的。哑编9.6彩彩VMC65贸0乓交流伺服主糖轴驱动系统蝶电路分析旬１寄.案主轴电路连烟接至该数控铣床裁的连接比较廊简单，如图则9-5污，经总电源萝QF1后，杆再经降压变柴压器TM1旺1，就可直纠接连接到驱陈动器笋TB1接口您进线电源上膏。考虑到驱野动的散热问竭题，加装了朋两台轴流风鞠扇，析进行循环散突热。TB2巩接口是用于质连接主轴电肺机的输出电勾源，JYA梢2接口是连焰接主轴传感搂器Mi，M耍Zi信号。暴2.驱动器祖性能栗Β耻i丽系列是一种称可靠性强、担性价比卓越窃的伺服系统拳。该系列用田于机床的进杨给轴和主轴恐，具有充足盲的性能和功祖能。通过最态新的控制即李伺服HRV万控制和主轴暑HRV控制锈，实现高速扭、高精度和逐高效率控制餐。FANU婆CBUI军LT-IN锄SPIN杀DLEM仇OTOR液BiI系朝列和Bi唉S系列用戒于简化机弓床泳结构，实现亩高精度、低层震动的主轴么控制。盒BiI系萝列具有高速养高功率的特永点，适用于掠各种车床和拘加工中心缩BiS系仁列使用强力辈钕铁磁，可汗实现低速时灭的大扭矩，绒适用于车床愤和齿轮加工圣机床。觉BiI系顷列中的"I摩"表示"狮感应（In结ducti批on）"。场BiS系棋列中的"S渴"表示罪"钕铁磁强谎力（Str课ong）电停机"。豪B始i妹I系列特医点靠：咬使用转速范沟围切换控制刷可实现低速唤大扭矩、高苍速大功率腹磁通量的优本化控制可实矛现较低的电盛机温升那使用最新的厨绕组和铸造拒技术，实现削低噪声、低厦震动和高可郊靠性手使用树脂铸腰造和冷却环烧（选择功能智），有效散擦热，可获得驶更大转矩和邪更高功率杆B豪i烫S特点零：紧使用钕铁磁璃，更大转矩菌，体积更小压优化的磁路鸭设计，减少传扭矩波动型使用子模块绞SM，实现告高速和高功益率涛使用树脂铸冻造和冷却环编（选择功能稀），有效散北热，可获得箩更大转矩和亲更高功率索主轴驱动器乏的接口见图祥９－６，具闷体作用和功锣能见表９－拘１鹿有关FAN安UCse仇ries葵0ima倘te－MC财的主轴控制逆参数见附表穗。廊哄形川别畅趋缝逃俱蛋声图9-5镇VMC6猾50数控铣润床的主轴连跌接袄服图９－秧６蜓主轴伺服籍驱动器接口畜表９－１泰主轴烦伺服驱动器散接口与显示熊编号具名称扮备注午1佛STATU汽S1授状态显示L哲ED主轴榴2向STATU锐S2盈状态显示L损ED伺服昆3椒CX3套主电源电磁督接触器控制圣信号暖4考CX4沃急停信号（跑ESP）稼5公CXA背2C天DC24V积电源输入采6菜COP10如B想伺服FSS才B接口沈7惭CX5X等绝对脉冲编筝码器电池饼8干JF1杆脉冲编码器诱：L轴乌9淡JF2佳脉冲编码器恒：M轴需10命JF3辱脉冲编码器步：N轴塑11帅JX6漫断电后备模元件忘12堪JY1变负载表、速浪度表模拟倍四率惕13燥JA7B时主轴输入接娘口论14把JA峡7A陆主轴输出接铺口灿15短JYA2蚊主轴传感器薄Mi，MZ室i雹16介JYA3勾a位置编码节器外部一竞次旋转信号惧17唇JYA4退（未使用）祥18使TB3钞DC链路端驻子台扣19荷DC链路充打电显示LE调D见警告差20窄TB1款用于连接主视电源的端子伐台夕21糠CZ暖2L低伺服电机动蒙力线：L轴纽22借CZ顽2M终伺服电机动句力线：M轴氏23算CZ2N舌伺服电机动界力线：N轴痰24资TB2冈主轴电机动检力线嫌25铸⊥抵用于凸缘接戏地的攻丝孔碰9.饶7妻胳主轴伺服系敌统常见故障拆及诊断方法绿交流主轴驱贸动系统按信盐号形式又可椒分为交流模舅拟型主轴驱痰动单元和交于流数字型主铃轴驱动单元助。交流电机香主轴系统的艇故障也可以摊分成报警与宇不报警两大陡类。由于近叉20年大多盼采用交流主毯轴控制系统伏，其故障报异警能力也同田步发展得愈漫来愈强。交碍流主轴控制忆也分成由摸CNC直深接处理的与嘱主轴放大器师独立处理的茧两种控制形头式。如果是想由CNC实毁现主轴控制图，则可职以在CRT唱上的警示信鞭息画面上以安及主轴监视幅画面上显示艰主轴系统的燃报警信息。倦而主轴放大垄器上也是以井七段数码管物来显示故障尊代码的。可腔充分利用系蛇统自诊断及栏其维修手册却来进行故障送定位。类似榨于直流主轴铺系统，交流站主轴系统有幅下面几种故猴障现象。这振些故障可能谎不报警，或常者即使警示例也未出示对扰策。珍1．保险丝列熔断熔断报蒸警肌三相220若V交流电经倦整流桥整流释到直流30孟0V，经过伴一个保险后央给晶体管模盾块，控制板欺检测此保险颠两端的电压篇，如果太大鬼，则产生此只报警。交流龙输入电路的筑保险丝熔断熊，其成因大屠多是：员交流电源侧草的阻抗太高俩。例如当采俱用了自耦变饲压器而不是祖隔离变压器港的情况，或亲保险丝管接城触不良。炊交流电源输绪入电路中浪撑涌吸收器损占坏，输入电闪源存在缺相窃，弃可德用万用表测左量电压。据电源整流桥鸦损坏，电动趣机电枢绕组家短路或局部碰短路。份逆变器内的末晶闸管损坏背，连接不良旋，电动机电养枢线短路，粒电动机电枢袋线对地短路骗，确保没有意短路现象。拥控制单元的刺印刷线路板坚故障等。渡再生回路(徐在变频器回表路中)的保拘险丝熔断，帜大多为主轴腿电机加速或妖减速频率太画高所致。萝2．主轴电魔机速度超过艰额定值郑可能的原因村如下：袜新机床试用拔阶段的设置巾错误。桶所用软件不漂匹配(只可渴能发生在更蹄换印刷线路劫板后)，需恳要检查主板祸上的ROM诞型号。罪印刷线路板难故障。犁3．过载报餐警图9-7温度检测开关奔切削用量过窃大，频繁正仁、反转等均雹可引起过载凉报警，具体旋表现为主轴朝过热、主轴戏驱动装置显片示过电流报幅警等，导致千此故障的原植因：图9-7温度检测开关丧（1）贱长时间开机伐后出现此报塑警可能是负兵载太大或频留繁正、反转顶；盆（2）到开机后即出圣现此报警可起能是热控开油关拳（如图9-赔7）该坏了或控制亭板有故障。码4．交流主指轴电机异常掘噪尽音乖与振动隶（1）方电气驱动部撇分故障喇首先要区别加异常噪声及访振动发生在塘主轴机械部己分还是在电撒气驱动部分尾。检查这类居故障应该分跨清是在何种苍情况下产生阴的。一般情匆况下，对于融电器部分故孩障，应该检违查系统电源释相序不对、竟缺相或三相不不平衡；测枣量反馈信号断是否正确，绵确保接线正秒确，且反馈幸装置正常；加驱动器是否厅异常，如增老益调整电路浅或颤动调整升电路的调整军，根据撒参数说明书亦，设置好相赌关参数。若队在加／减速灭过程中产生债，则故障多像发生于再生辟回路。应该顺检查该回路悔的保险丝是披否熔断，以敲及晶闸管是乞否损坏。若技在恒速下产县生，则应该孙先检查反馈返电压是否正口常。然后，淋突然切断指足令，观察电悠机在停机过南程中是否有独异常噪声。盛若有噪声，滋则故障在机莲械部分。否泽则，多是印于刷线路板上处的故障。若肾反馈电压不娱正常，则需犹要检查振动杆周期是否与练转速有关。叨若有关，则尝可能是主轴享传动装置故罗障、主轴电凝机轴承或其启尾部的脉冲柄发生器故障举(参照直流讲主轴电机相津应故障成因片)，或者与挽机械装配不刺良(间隙、福窜动与松动招等)有关。技若彼无关，则可遇能与速度调绣节器内印刷肚线路板上的臭相关电位器巨调节不良有烟关阵。狮（范2煤）惹机械部分故很障筹机械部分的杰故障主要由形以下原因引前起：您1）遭主轴负载过由大，润滑不来良。骑2）狼主轴与主轴蹈电动机的连讲接皮带过紧吨。揭3）节轴承故障、樱轴承预紧力峰不够或预紧躺螺钉松动、半主轴和主轴未电动机之间球离合器故障史。救4）批主轴部件上弊动平衡不好肌(从最高速让度向下时发咸生此故障)粘。芽5）梅齿轮严重损垫伤，游隙、膝齿轮啮合间估隙过大。乔5．主轴不纷能转动，且孕无任何报警蓝显示引起此生故障的原因批及排除见表亏9-初2永表9-甩2贫靠主轴不能转永动故障的原壮因及排除忌故障原因鹅检查步骤野排除故障怠机械负载帜过大盒尽量减轻机盖械负载团主轴与电动绳机连接过松勤在停机的状慌态下，查看院皮带的松紧命程度危调整皮带玻主轴中的拉悲杆未拉紧夹扶持刀具的拉涂钉骆有的机床会贪设置敏感元赛件的反馈信起号，检查此遮反馈信号是元否到位饶重新装夹好羞刀具或工件寨系统处于急旬停状态笔检查主轴单财元的主交流爹接触器羡是否吸合盐根据实际情勒况，解除急统停舌机械准备信次号断路屠排查机械准源备信号电路痰主轴动力线童断线调用万用表测沙量动力线电杯压资确保电源输例入正常译电源缺相繁正反转信号停同时输入竖利用PLC呆监查功能查罚看相应信号岔无正反转信葵号偷通过PLC当监视画面，陕观察正反转罗指示信号是窑否发出朴一般为数控疤装置的输出瘦的问题，排棚查系统的主顽轴信号输出爪端子岛没有速度控滴制信号输出哑测量输出的哭信号是否正杀常酱使能信号没计有接通荡通过CRT坝观察I/O下状态，分析守机床PLC第梯形图，以浮确定主轴的更启动条件，长如润滑、冷孙却等是否满掩足爸检查外部启厕动的条件是震否符合渡主轴驱动装棵置故障祸若有条件，进利用交换法漆确定是否有良故障交更换主轴驱久动装置佣主轴电动机铜故障议更换电动机去6．董主轴速度指蛾令无效，转点速仅有1~隆2r/mi城n爸故障究的答原因券及排除凑见表9-奏3室表9-芽3赢主轴速度指无令无效故障眯的原因及排仿除炒故障原因越检查步骤恨排除措施制动力线连接奏错误参检查主轴伺饺服与电动机丝之间的U、过V、W连线雄确保连线对虏应累CNC模拟迹量输出（D克/A）转换桥电路故障笛用交换法判踢断是否有故患障召更换相应的羡电路板汁CNC速度态输出模拟量死与驱动器连翅接不良或断湖线偷测量相应信享号，是否有杜输出且是否澡正常慰更换指令发梨送口或更换从数控装置敲主轴器参数精设置不当冰查看驱动器躲参数是否正湿常叫依照参数说疾明书，正确谎设置参数持反馈线连接枝不正常车查看反馈连蔑线呜确保反馈连攀线正确话反馈信号不刊正常介检查反馈信俗号的波形稠调整波形至面正确或更换忆编码器洽7．速度偏漆差过大摩指主轴电动葱机的实际速程度与指令速卡度的误差值盘超过允许值侵，一般是启胳动时电动机殊没有转动或暮速度上不去离。引起此故拜障的原因及宁排除见表己9摄—绢4殖。恒表9-厨4纽年速度偏差过回大故障的原蒜因及排除吃故障原因冻检查步骤筒排除措施那反馈连接不脂良即不启动主轴烛，用手盘动艇主轴使主轴疲电动机，以乳较快速度转喷起来，估计鸽电动机的实源际速度，监肺视反馈的实英际转速舒确保反馈连培线正确妈反馈装置故洞障渠更换反馈装业置变动力线连接落不正常粮用万用表或策兆欧表检查酷电动机或动搏力线是否正些常（包括相让序是否正确娘）骤确保动力线娘连接正确另动力电压不听正常流确保动力线确电压正常缴机床切削负但荷太大，切叉削条件恶劣乘重新考虑负池载条件，减帐轻负载，调居整切削参数洒机械传动系阅统不良负改善机械传备动系统条件款制动器未松哨开怨查明制动器球未松开的原廊因胀确保制动电携路正常迈驱动器故障邪利用交换法稠判断是否有刮故障谢更换故障单施元背电流调节器蚂控制板故障另电动机故障驳8．主轴在析加／减速时洗工作不正常类故障原因：淋（1）电动赌机加／减速唱电流预先设肢置、调整不错当：（2）隐加／减速回顶路时间常数给设置不当；挪（3）反馈衫信号不良；稠（4）电机忙／负载间的有惯量不匹配钻；（5）震机械传动系雄统不良。镰9．外界干忆扰下主轴转货速出现随机寒和无规律性血的波动光具体故障原呜因：（1）惜屏蔽和接地舰措施不良；肥（2）主轴卡转速指令信压号受到干扰尺；（3）算反馈信号受贤到干扰。津1现0．啦主轴不能进将行变速伶故障原因：盐（1）肯CNC参数赴设置不当；尝（2）另加工程序编丰程错误；卸（3）奖D／A转换迎电路故障；只（4）深主轴驱动器法速度模拟量植输入电路故切障。败例笔1术筑一台配置F鲁ANNC匹0I系统的锋数控铣床户，主轴在低东速时(低于排80r／m晓in)时S践指令无效，乱主轴固定以稿80r／m梢in转速运版转。叼故障分析：仓由于主轴在紫低速时固定衔以80r／河min转速衫运转，可能晨的原因是主草轴驱动器以火80r／寨m软in的转速晚模拟量输入些，或是主轴演驱动器控制疮电路存在不草良状况。为怒了判定故障荐原因，检查嗓CNC内部钢s代码信号火状态，发现牛它与s指令高值一对应：宴但测量主轴颠驱动器的数殿模转换输出感(测两端C贵H2)，发棒现在S为0究时，D／A斥转换器虽然绩无数字输入混信号，但其唯输出仍然为彻0．5V饲左右的电压描。先由于本机床波的最高转速手为8000固r／mi披n，对照机跨床说明书，劳当D／A转鹅换器输出电向压为0．5讽V左右时拦，转速应为揪80r／m翻in左右，危因此可以判府定故障原因头是D／A转葛换器(型号鹿：DAC8拖0)损坏引映起的。更换冤同型号的集蚊成电路后，秩机床恢复正亭常。献督11．吩主轴出力不侮足的故障排挖除揉，见表苦9－否4缓表近9－薪4设主轴出力不震足的故障排索除粪故障原因吉检查步骤饲排除故障鹿齿形皮带调昏节过松骆在停机状态被下，打开保瓶护盖后，可楚观察葱调整皮带间昼隙然主轴刚性差惕一般为新机兆床，可能出盈现此问题笛主轴电动机劣故障呜有条件可用亦交换法测试旦更换好的电朱动机劝12．超FANUC霉交流主轴控哭制系统的故哲障报警红，报警显示阶如图9-８邀，内容见表傻9-5。盯图9-报8征主轴故障掩报警显示图思表9-5追隐STATU旨S骆显示状态和摔内容攻编号份ALM灰ERR撑STATU榆S话内容煮1锡无显示毕控制电源未望接通棕电源电路不骡良市2植50粒控制电源接项通后在大工约1秒钟内夹显示主轴软差件系列。纠显示软件系扒列的后2位动数。壤例如）百“妇50桥”绝：软件类型轧9D5僻0锅3袜04小显示主轴软青件版本大严约1秒钟歇01，02括，03，雄…首对应A,B每,C,靠…秩。与例如）花“股04药”仁：软件版本溉“泳D猾”厨版甜4么—止独—粘闪烁防CNC电源鸟未接通岩等待串行通迟信以及参数予加载的结束均5昨—膏签—疾点亮用参数加载结竖束。电机没笨有被激活。兆6泰00畏电机没有被锤激活。涛7词点亮呀显示01~辛报警状态姥SVPM无灾法正常运行权IV.2请施参阅报警显连示及其内容策8叠点亮骤显示01~瓜错误状态弃顺序不合适偶或参数设定管有误。果主轴控制器壶的报警，传仁统的多采用核发光二极管前或七段数码携显示器来指