数控设备维护与装调 课件 情境2 主轴及进给轴故障维修

任务2.1主轴故障维修修德创新致远塑能情境2主轴及进给轴故障维修工作目标1.能描述主轴变频器工作原理；2.能构建出主轴故障排除思路；3.能根据工艺图纸，正确安装加工中心主轴部件；4.能阐述数控机床主轴控制原理；5.能根据分析主轴电气原理图，排除数控机床主轴电气部分常见故障；6.能在完成任务过程中培养安全意识，锻炼职业素养，诚实守信，有团队意识，工匠精神，培养爱岗敬业和爱国情怀。任务描述某企业数控车间内一台配FANUCOiMate数控系统数控车床，采用变频调速主轴，机床可正常上电，进入数控系统后，操作主轴，主轴正转正常，反转不动，如图所示。请根据故障现象，按照“检查——计划——诊断——维修——试机”五步故障维修工作法排除故障。一、主轴系统的分类及特点相关知识二、主轴的结构与要求三、主轴的装配（一）主轴装配前准备（1）主轴组件中的各零件均需要清洗干净，尤其与轴承接触面需用酒精擦拭，并检验无污迹（辅助材料：酒精、清洗剂）。

（2）检查零件定位表面无疤痕、划伤、锈斑，并重点检查接触台阶面与轴承配合外圆面。

（3）检查各锐边倒角无毛刺、保证装配时用手触摸光滑顺畅无棱角（辅助材料：锉刀、砂纸、油石）。

（4）检查紧固螺纹孔的残屑、深度，并用丝锥去除残屑，吹净（辅助材料：丝锥）。

（5）清除干净的零件摆放在无灰尘的干净油纸或布上

，清洗过且暂时不用的零件需加上防尘盖（辅助材料：油纸）。

（6）零件摆放位置应与工作区域保持≧800mm以上的距离。

（7）轴承清洗处理。三、主轴的装配（二）主轴配合零件间精度检测和零件检查三、主轴的装配（三）主轴组件装配三、主轴的装配（三）主轴组件装配三、主轴的装配（三）主轴组件装配三、主轴的装配（三）主轴组件装配四、主轴抓松刀装置的工作原理五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置五、通用变频主轴驱动装置六、FANUC串行数字控制主轴驱动装置的连接七、数控机床主轴转向系统测量七、数控机床主轴转向系统测量任务分析

对于数控机床主轴驱动装置采用模拟量主轴驱动装置，引起主轴不能反转的原因主要有以下几个方面。（1）CNC系统是否有速度控制信号输出。（2）主轴驱动装置故障。（3）主轴电动机故障。（4）变频器输出端U、V、W不能提供电源。造成此种情况可能有以下原因：

①系统报警；

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。任务实施以“数控机床主轴电气故障维修”任务为例，按照“检查——计划——诊断——维修——试机”五步故障维修工作法排除故障。1.检查（1）开机后在手动方式下操作主轴，正转正常，反转不动，并且无任何报警信息。（2）本机床最近没有任何维修记录。（3）发生故障时的外界条件记录，发生故障时周围环境温度正常，周围没有强烈的振动源。任务实施以“数控机床主轴电气故障维修”任务为例，按照“检查——计划——诊断——维修——试机”五步故障维修工作法排除故障。2.计划根据对数控机床现场检查情况，进行团队会议，并填写工作单中的计划单、决策单和实施单。初步制订一下排除故障方案：（1）数控系统的变频器控制参数未打开，导致主轴不能旋转，需查阅系统说明书，了解变频参数并对其进行更改。（2）系统与变频器的线路连接错误，导致主轴不能旋转，需查阅系统与变频器的连线说明书，确保连线正确。任务实施（3）模拟电压输出不正常，导致主轴不能旋转，需用万用表检查输出的模拟电压是否正常；检查模拟电压信号线连接是否正确或解除不良，变频器接受的模拟电压是否匹配。（4）强电控制部分断路器或元器件损坏、导致主轴不能旋转，需检查主轴供电这一线路各触点连接是否可靠，线路是否断路，继电器是否损坏，熔断器是否熔断。（5）变频器自身参数未调好，导致主轴不能旋转，需要对变频器的控制方式进行选择，若不选择数控系统控制方式，则无法用数控系统来控制主轴，因此要修改相关参数；检查相关参数设置是否合理。（6）由于供电主轴的三相电源缺相，导致主轴不能旋转，需检查电源，调换任意两条电源线。（7）同步带断裂引起主轴不能旋转，需检查皮带传动有无断裂或机床是否挂了空挡，确认主轴轴承是否完好。任务实施3.诊断根据诊断思路，进行现场诊断，步骤如下表2-1-5所示。

经过观察测量发现，STR与SD之间的电源电压为24.0V，而不是0V，因此，可以推测，故障出现此处，发现STR接线端松动。任务实施4.维修用螺丝刀把松动线头接紧。5.试机重新上电，主轴可正常反转，故障排除。THANKS！修德创新致远塑能任务2.2进给轴故障维修修德创新致远塑能情境2主轴及进给轴故障维修工作目标1.能够描述伺服驱动系统的组成和工作原理；2.能够列举数控机床进给轴常见的故障现象；3.能根据给定参考资料，设置伺服系统参数；4.能利用模块交换法等排除进给轴常见故障；5.能在完成任务过程中培养安全意识，锻炼职业素养，诚实守信，有团队意识，工匠精神，培养爱岗敬业和爱国情怀。任务描述

某数控车间一台配FANUCOiMate数控系统数控铣床，机床上电后，手动方式移动Y轴，工作台不移动，故障现象如图所示。请根据故障现象，按照“检查——计划——诊断——维修——试机”五步故障维修工作法排除故障。一、伺服系统简介相关知识（一）伺服系统概述

什么是伺服呢？这个英文Servo的谐音，念起来与伺服发音差不多。伺服就是“伺候”的意思，就是非常听话，让走哪，就走哪。在数控机床中，伺服系统接受CNC系统的指令，在伺服系统内部进行信号处理，然后驱动机床执行部件跟随指令脉冲运动，快速准确地完成指令动作。数控机床中的伺服系统取代了传统机床的机械传动，这是数控机床重要特征之一。一、伺服系统简介（二）伺服系统的组成及工作原理二、伺服驱动系统连接（一）伺服驱动系统连接方式二、伺服驱动系统连接（二）伺服放大器接口的定义（1）1—状态指示。用发光二极管表示伺服放大器所处状态，出现异常时显示相关报警代号。（2）2—绝对位置检测器用锂电池安装位置。（3）3—CX2A。直流24V输入接口。该接口与前级模块的CX2B接口连接。（4）4—CX2B。直流24V输出接口。该接口与后级模块的CX2A接口连接。（5）5—JX5。检测板用输出。（6）6—JX14。信号接口。与前级模块相应接口连接。（7）7—JX1B。信号接口。与后级模块相应接口连接。（8）8—JF1。接第1轴伺服电动机脉冲编码器反馈信号。（9）9—JF2。接第2轴伺服电动机脉冲编码器反馈信号。（10）10—JF3。接第3轴伺服电动机脉冲编码器反馈信号。（11）11—COP10B。通过光缆接NC主板或前级伺服放大器COP10A接口。（12）12—COP10A。通过光缆接后级伺服放大器COP10B接口。（13）13—三相交流电源输出端。该接口与伺服电动机接线端连接。二、伺服驱动系统连接（二）伺服放大器接口的定义二、伺服驱动系统连接（三）数控机床与伺服进给有关的参数二、伺服驱动系统连接（三）数控机床与伺服进给有关的参数二、伺服驱动系统连接（三）数控机床与伺服进给有关的参数三、伺服位置检测装置

位置检测装置的主要作用是采集数控机床机械移动的位置信息和速度信息，并将这些信息反馈至控制器的轴卡中进行控制，它的种类根据反馈形式和对位置的记忆功能有所不同。位置检测器按其安装的位置分为内置编码器和外置编码器。（一）内置编码器

内置编码器就是来检测伺服电动机选中精度的检测仪器，安装在电动机后方，包括了位置检测、速度检测、磁极位置检测。它检测不到丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差，属于半闭环控制，但可以对这类误差进行补偿以达到所需的精度要求。（二）外部置编码器

外置编码器安装在机床床身和工作台之间，这种数控机床精度和稳定性最好。可以消除整个驱动和传动环节的误差等，具有很高的位置控制精度，属于全闭环控制，外置编码器常见的有光栅尺、光栅盘，其中光栅尺应用较广泛。任务分析

手动方式下，Y轴移动的信号流向简图如图2-2-6所示，其中任何一个环节出现问题，都有可能导致机床Y轴不动。（1）面板按键如果手动按键失效，没有信号进入系统，则肯定Y轴不动，Y轴按键及对应的PMC地址如图2-2-7所示。任务分析

（2）数控系统数控系统本身有故障（包含接口、参数和PMC程序等），没有信号输出肯定也会导致Y轴不动。

（3）伺服驱动（Y轴伺服驱动控制接线如图2-2-8所示）首先是伺服驱动无法上电，其次是伺服驱动本身有故障（参数、硬件），也会导致Y轴不动。任务分析任务分析

（4）伺服电动机（如图2-2-9所示）伺服电动机如果出现故障或卡死，工作台肯定不会动。任务分析（5）反馈单元编码器损坏也会导致机床不动。（6）机械单元如果机械部分卡死或连接伺服电机与工作台的联轴器松动等因素也会导致工作台不动。（7）各连接电缆如果以上各单元之间连接电缆断线或者松脱，都会有可能导致Y轴不动。任务实施以“Y轴不动故障维修”任务为例，按照“检查——计划——诊断——维修——试机”五步故障维修工作法排除故障。1.检查（1）发生故障的数控机床采用的是FANUC伺服驱动器。（2）机床正常上电后，手动模式下，按Y轴正/负向键，机床不动，按下X轴的按键，机床运行正常。（3）多次操作，并利用手轮的方式下，故障依然存在。任务实施2.计划根据对数控机床现场检查情况，进行团队会议，并填写工作单中的计划单、决策单和实施单。初步制订一下排除故障方案：（1）由于按Y轴正/负向按键，机床均没有动静，故按键损坏的可能性比较小，可通过手轮或者PMC查看数据地址确认。（2）如果按键没有问题，可以检查Y轴进给伺服系统相关电缆是否连接牢靠。（3）然后利用替换法鉴别故障到底是数控系统、伺服驱动还是伺服电动机（要对相应的参数进行修改）。（4）最后判断是外部条件还是伺服电动机、伺服驱动器等本身出现故障，决定是否需要请求数控机床厂家来帮助。任务实施3.诊断根据诊断思路，进行现场诊断，步骤如下：（1）检查按键是否有效，可通过手轮方式或者是查看PMC状态，查看Y向地址是否有效，按下后是否由0变为1，经查看，均变为1，证明按键没有损坏，工作正常。（2）检查Y轴进给伺服系统相关电缆的连接，发现均无松动。（3）在伺服驱动器上将两电动机动力线调换，相应