数控机床故障诊断与维修（第2版）课件：进给轴无动作

数控机床故障诊断与维修某企业一台配备FANUC0iMD系统的机床出现故障，故障现象为正常使用加工中心加工器件时，由于突然停电，造成系统突然断电，电力恢复后，给加工中心按照规定顺序上电，数控系统正常启动，X轴无法正常运行，驱动X轴运行的伺服电机不转，屏幕出现“SV0401：X轴伺服没有准备好”报警。一、任务引入故障现象进给轴无动作报警状态下机床无法动作，根据报警信息“SV0401：X轴伺服没有准备好”，初步诊断结果：机床的X轴伺服进给系统出现故障。故障调查一、任务引入进给轴无动作报警状态下机床无法动作，根据报警信息“SV0401：X轴伺服没有准备好”，初步诊断结果：机床的X轴伺服进给系统出现故障。故障调查一、任务引入进给轴无动作1、技术手册：参数手册、维修手册、操作手册等；2、测量工具：万用表，示波器等；3、拆装工具：螺丝刀等；任务准备一、任务引入进给轴无动作二、任务分析4.2.1数控机床伺服驱动系统的组成4.2.2进给传动机构引起的故障分析4.2.3数控系统(CNC控制单元)引起的故障分析4.2.4伺服驱动器引起的故障分析4.2.5电动机故障引起的故障分析4.2.6反馈检测环节引起的故障分析进给轴无动作4/21/2025数控机床的进给驱动系统的一般结构图

进给驱动系统由数控系统、伺服驱动器、伺服电动机、进给传动机构和检测反馈装置等组成。CNC控制单元通过FSSB(FANUCSerialServoBus，FANUC串行伺服总线)总线发出控制信号给伺服驱动器，驱动器对该指令信号进行运动控制解析、驱动信号功率放大等将驱动信号输送至伺服电机。伺服电机在驱动信号驱动下励磁产生磁场旋转运动。加工时由于受到加工力等的干扰，会导致进给传动机构的输出位移以及电机的转速与给定值不同，通过反馈检测环节测量电机的转速或者X轴滑板的位移，反馈回伺服驱动器或者CNC控制单元，形成半闭环或者全闭环的反馈。进给轴无动作4/21/2025伺服驱动系统的组成αi驱动器βi驱动器滚珠丝杠螺母副测量直线位移的光栅测量角度的旋转编码器反馈检测装置电机伺服驱动器进给轴无动作4/21/2025进给传动机构联轴器滑动导轨及滚动导轨滚珠丝杠螺母副数控机床进给传动系统实物进给轴无动作4/21/2025数控系统进给轴无动作4/21/2025内装式CNC单元分离式CNC单元CNC控制单元的主板CNC控制单元的接口伺服驱动器进给轴无动作4/21/2025伺服驱动器进给轴无动作4/21/2025电动机进给轴无动作4/21/2025反馈检测环节1.串行数据输出光栅尺和编码器2.正弦波模拟输出光栅尺进给轴无动作故障排除四、任务实施1.机床显示报警信号为“SV0401”，查询该故障为驱动器未准备好的报警信号。伺服报警“SV0401”为驱动器未准备好的报警，当CNC位置控制系统正常，但驱动器输出到CNC的驱动器准备好信号VRDY为0时，CNC将显示该报警。进给轴无动作故障排除四、任务实施2.通过CNC诊断参数DGN0200检查原因，DGN0200第6位此时状态为1，说明此时对应位表示的位置出现故障，通过查询DGN0200对应的位信息表，此时对应的故障是驱动器输入电压过低。这样可以判断出故障位置在伺服驱动器上。进给轴无动作故障排除四、任务实施3.检查伺服驱动器的报警状态指示灯以及其模块状态指示灯：（1）首先观察模块指示灯，此时模块指示灯的电源(PIL)灯亮，因此，电源模块正常工作。但是此时报警(ALM)灯也亮起，因此可以判断，此时驱动器内部的模块出现了故障。（2）观察模块状态指示灯，此时模块状态指示灯显示为4，查询其所对应原因为：输入电压过低或主回路断相；输入电压瞬间中断或断路器断开、急停输入动作。结合故障发生前，系统发生突然断电，可以判断出如果由于电机继续旋转造成逆变器的直流母线电压升高击穿整流电路的二极管(晶闸管)，会造成电机驱动器的输入主回路断相。进给轴无动作故障排除四、任务实施4.确定故障位置：驱动器的整流环节（1）测试伺服驱动器中的晶闸管：首先利用下述方法判断晶闸管是否发生损坏：用万用表R*1档，黑表笔接阳极A、红表笔接阴极K。用黑表笔在保持和A极相接的情况下和G极接触，这样就给G极加上一触发电压。这时由万用表可以看到阻值明显变小，表明晶闸管可能由于触发而处于导通状态。接着，在保持黑表笔和A极相接、红表笔和K极相接的情况下，断开和G极的接触，如果晶闸管仍保持低阻导通状态，则说明晶闸管是好的，否则，一般是晶闸管已坏。通过测试，判断出此时与电机A相相连的晶闸管发生损坏。（2）根据报警信息逐步分析，X轴伺服驱动系统的伺服驱动器中与A相相连的晶闸管发生损坏，确定故障位置。进给轴无动作4/21/2025一、给系统断电，更换交流熔断器的保险丝。分析：根据伺服驱动器的工作原理分析，由于故障是在加工中心正常工作时突然停电造成的，而在突然停电时，主轴电动机的电感能量必然要立即释放，而能量释放产生的反向电动势太高，可能会造成能量回收回路损坏。根据原理图可以判断出如果交流熔断器的保险丝损坏，势必是由于晶闸管发生反向击穿，进而导致电流过大烧毁熔断器，因此判断伺服驱动器中的晶闸管发生损坏。二、测试伺服驱动器中的晶闸管，并对损坏的晶闸管进行更换。具体操作：首先利用下述方法判断晶闸管是否发生损坏：用万用表R*1档，黑表笔接阳极A、红表笔接阴极K。用黑表笔在保持和A极相接的情况下和G极接触，这样就给G极加上一触发电压。这时由万用表可以看到阻值明显变小，表明晶闸管可能由于触发而处于导通状态。接着，在保持黑表笔和A极相接、红表笔和K极相接的情况下，断开和G极的接触，如果晶闸管仍保持低阻导通状态，则说明晶闸管是好的，否则，一般是晶闸管已坏。对损坏的晶闸管进行解焊，找到同样的晶闸管型号，更换晶闸管，重新焊入相应的位置中。进给轴无动作国之重器-机床中国机床行业“大而不强”，迎来产业升级和结构调整。2019年中国机床消费223亿美元，生产194.2亿美元，是世界第一机床生产和消费大国。国产品牌占据中低端市场，高端依赖进口，进口量占消费量的32.69%。尤其是高端机床，我国每年的进口数量均在1万台以上。机床特别是高端机床是决定我国工业是否能够实现真正知识产权和供能自主化的关键技术。国家下发众多政策推动机床行业发展。2015年工信部出台的《中国制造2025》规划中明确提出“到2025年，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过80%。高档数控机床与基础制造备总体进入世界强国行列”。以哈尔滨工业大学、华中科技大学等科研机构领衔的科研工作者们正在向这个目标奋进。4/21/2025大而不强的中国机床-扬帆起航4/21/2025天时通用设备行业景气度提升，高端数控机床下游固定资产投资回升。由于机床设备属于固定资产，其周期逻辑是“下游工业企业盈利改善—产能投资扩张—设备需求好转”。宏观上，制造业PMI和工业企业利润总额等数据，自疫情之后，保持回暖走强趋势。中观上，机床、工业机器人等通用设备产量增速逐月加快，侧面印证行业复苏逻辑。下游汽车行业在新能源车轻量化、3C行业5G替换等需求下，固定资产投资额逐步回升。4/21/2025地利10年以上使用年限的机床占存量机床的30%，这部分存在潜在的更新需求。金属切削机床数控化率为37.75%，金属成形机床数控化率更低，整体数控化率在30%左右，而日本（超过90%）、德国（超过75%）、美国（超过80%）的数控化率遥遥领先中国。另外，整体的国产化率不足70%，中高端机床国产化率约为20%，高端机床国产化率不足10%。因此国产中高端数控机床拥有广阔的提升空间。4/21/2025人和国家重视，众多政策推动行业发展。中国从