&& 详细内容
中达电通数控和伺服在点胶机上的应用
（西域百科）［关键词］： 编码器 电机 伺服 CAD
&&&&& 1 引言
&&&&& 本文所述的电子整机生产点胶机在手机等手持移动类电子产品生产工艺中用于按键点胶、电池封装、线圈点胶、PCB板绑定封胶、IC封胶、喇叭外圈点胶、PDA封胶、LCD封胶、IC封装、IC粘接、机壳粘接等电子产品加工、光学器件加工、机械密封等应用。近年市场环境发生了巨大的变化，手机做为时尚的新产物飞速发展成为大众的热门需求。手机外形的美观程度及质量的好坏成为手机市场竞争的重要的因素。点胶机则是手机塑壳生产线的重要设备；手机塑壳生产线要达到最大的产量，必须要考虑生产线的效率。点胶机做为手机塑壳生产线中的重要设备，提高点胶机的生产效率具有十分重要的意义。一般意义的点胶机还是印制电路板PCB表面安装工艺SMT的基本生产设备，用途极为广泛。
&&&&& 2 系统分析与方案设计
&&&&& 2.1 技术需求
&&&&& （1）数控系统控制的点胶机设备共有四个轴，使用四台伺服控制器和伺服电机，X轴一台、Y轴两台、Z轴一台。输入信号有急停按钮、手动自动转换按钮、手动点胶按钮、暂停按钮、回零按钮、左右限位输入信号及伺服报警信号等共计21个输入信号。控制流程是使用数控系统控制四个伺服控制器及伺服电机、四个点胶器的开关信号，自动运行时Y轴控制的两个平台交替工作，X轴和两个Y轴需要走直线插补或圆弧插补，Z轴需要走不同高度的点胶面，更换产品比较频繁，更换产品后需手动调整开胶点，然后再进行单步动作或自动运行。
&&&&& （2）功能与特点：所有轴上均采用了滚珠丝杠和伺服电机，可以确保用户能够流畅、精准、正确地点胶；点胶准确、均匀；注胶量、点胶速度可任意调节；LED中文菜单显示；5.轻触式按键操作；控制简单、方便、直观。
&&&&& 2.2 方案设计
&&&&& （1）客户的原控制方案是：5.7寸液晶平＋轴卡控制器＋伺服控制器＋执行机构的控制方案。这种控制方案的不足之处有：系统的稳定性、抗干扰性等非常的差；系统的控制是完全开环的控制即控制板卡直接通过脉冲来控制伺服控制器，导致在用户流畅、精准、正确地点胶等方面存在不足；G代码功能、M代码功能等方面存在不足，不能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序，用户使用非常的不方便。
&&&&& （2）点胶机设备需要四个轴控制即X、Y(2个)、Z，但是X和Y(2个)要进行插补运行，而插补运行时在G代码的加工软件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要与CAD等图形编辑软件生成的G代码程序通用就不能使用2个Y轴，因此解决的方式是使用中达电通的四轴数控系统(PUTNC-H4-4)：X轴控制原来的X轴在横向运动，Y轴控制原来的Y1轴，同横向的X轴进行插补控制第一个点胶平台，Z轴控制原来的Y2轴，同横向的X轴进行插补控制第二个点胶平台，A轴控制原来的Z轴走不同高度的点胶面，这样就可以解决控制系统能直接执行CAD等图形编辑软件生成的代码程序。中达的数控系统本身具有24个输入点、16个输出点，设备的I/O点也够使用，中达的A系列伺服使用的控制理论是最先进的强健式的控制理论(PDFF),即使在伺服电机的负载惯量大范围的变化时，伺服系统仍然可以保持优异的性能，进行流畅、精准、正确地定位。
&&&&& 通过客户的技术要求和原控制方案的不足我们选择了中达电通的数控系统的控制方案即：数控系统（PUTNC-H4-4）+ASDA伺服控制系统＋执行机构的控制方案。
&&&&& 3 系统架构设计
&&&&& 3.1 架构特点
图1 中达运动控制系统架构
&&&&& 中达电通数控的控制架构如图1所示。中达电通PUTNC-H4-4的主要功能与特点：开放式的系统架构，內含嵌入式可编程 PLC ，可应用各类产业机械和自动化设备。高清晰LCD液晶显示，用户可以自行规划画面内容，亦可RS232连接更亲和的DELTA人机界面。全功能CNC键盘，配合PLC开发，可自定义按键功能，操作更灵活。先进机型最大提供多至4轴的伺服轴接口, 响应速度可达1000Kpps，运动速度更快。解析度可设定至 7 位数，配合不同的检测装置可实现半闭环/闭环控制架构，控制精度更高。最大提供2组D/A输出、A/D输入。提供标准的24点输入和16点输出，如有需要可选配I/O扩展单元，可再扩充32点输入，32点输出。具有主仆模式功能和被动ENCODER反馈功能，轻松构建主从追随和同步裁剪功能。除支持标准G代码NC编程外，更提供变量表格编程和示教功能编程功能，编程更灵活。更具有MACRO宏指令，可以进行数学、逻辑运算，NC编程功能更强大。程序存储容量 256K byte，NC程序组别高达1000组。提供RS232C标准接口，可连接个人电脑（PC）实现DNC 在线加工功能。
&&&&& 3.2 ASDA伺服控制理论
&&&&& ASDA伺服采用的是先进强健式的伺服控制理论(PDFF)如图2所示。PDFF系统特点：
图2强健式伺服控制(PDFF)系统
&&&&& （1）在大范围负载惯量变化,系统依然保有优秀性能。
&&&&& （2）对命令和干扰有不同的补偿控制。
&&&&& （3）稳定性完全保证。
&&&&& （4）阻尼刚性优良, 低速转动特性优良。
&&&&& （5）超越量很小。
&&&&& 由于PDFF控制参数需由繁复数学计算而得, 使用者无法自行调整。解决的对策是依阻尼刚性的大小, 驱动器内含十组强健控制器, 供使用者选用。
&&&&& 4 电控系统实现
&&&&& 4.1 系统I/O点的规划与连接
&&&&& 系统I/O点的规划与连接参见表1。
&&&&& 表1 Ｉ／Ｏ点规划
&&&&& 4.2 电控原理设计
&&&&& 数控系统基于台达运动控制集成技术平台：PUTNC-H4-4(1个)、输入板AB208(1个)、输出板AB209(1个)。伺服控制系统：ASD-A0121LA(3套)、ASD-A0221LA(1套)。系统架构如图1所示。
图1 系统电原理
&&&&& 4.3 台达伺服的调试
&&&&& （1）手动调试：在整个系统的机械安装和电器的连接完毕后，首先利用上位系统或台达伺服所具有的手动控制方式，同时将所有伺服的参数P0-02设置成14，让机构的X轴和Y轴进行往复的运动，在伺服的显示屏上会显示伺服在此机构上面应用的转动惯量JL/JM，我们利用台达伺服的调试小软件GAIN.EXE，将伺服显示的转动惯量JL/JM和我们通过调试计算出来的响应频宽B.W输入的GAIN.EXE软件中，在点胶机中我们测试出伺服的转动惯量JL/JM、响应频宽B.W是80，计算出来我们需要的参数，把这些参数手动输入的伺服控制器中，点胶机即可正常运行。
&&&&& （2）自动调试：这种调试比手动要简单了，首先也要像手动那样先将转动惯量JL/JM测试出来，把这个值输入到参数P1-37中，再把参数P2-31设置成64、P2-32设置成5，这样点胶机就可以正常运行了。
&&&&& 手动调整比自动调整要精确的多，可以通过多次的加工测试来测试出一组最适合整个机构的参数；但是手动调整的时间要比较长，花费的工期也比较多，同时在成批量生产的过程中，伺服参数的输入等也都非常的不方便；台达A系列伺服的高性能、整定时间短、在点胶机应用中的调频参数比较宽等等，所以我们在点胶机的正常应用中使用自动调整比较多一点。
&&&&& 5 结束语
&&&&& 点胶机是一种具有广泛应用前景的手机塑壳生产线、PCB板生产线、SMT混装生产线等中的重要设备。中达数控点胶机可以减少生产线的生产周期时间。随着市场竞争的日趋激烈，该设备将会被越来越多的企业所应用，对企业的发展，发挥越来越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。
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发表人：广州科沃
发表时间： 20:33:00
&本栏论题：
CNC伺服驱动系统常见故障及处理& [3759]
主轴驱动系统常见故障及处理&&&
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。&&&
5.1 主轴驱动系统概述&&&
主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该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，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。&&&
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。&&&
广州科沃―CNC伺服维修专家&&&
5.1.2 不同类型的主轴系统的特点和使用范围&&&
（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） 普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。&&&
变频器维修培训---广州科沃工控&&&
5.1.3 常用的主轴驱动系统介绍&&&
1. FANUC（法那科）公司主轴驱动系统&&&
从80年代开始，该公司已使用了交流主轴驱动系统，直流驱动系统已被交流驱动系统所取代。目前三个系列交流主轴电动机为：S系列电动机，额定输出功率范围1.5～37KW；H系列电动机，额定输出功率范围1.5～22KW；P系列电动机，额定输出功率范围3.7～37KW。该公司交流主轴驱动系统的特点为：①采用为处理器控制技术，进行矢量计算，从而实现最佳控制。②主回路采用晶体管PWM逆变器，使电动机电流非常接近正弦波性。③具有主轴定向控制、数字和模拟输入接口等功能。&&&
2. SIEMENS（西门子）公司主轴驱动系统&&&
SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四个系列，与这四个系列电动机配套的6RA24、6RA27系列驱动装置采用晶闸管控制。&&&
80年代初期，该公司又推出了1PH5和1PH6两个系列的交流主轴电动机，功率范围为3～100KW。驱动装置为6SC650系列交流主轴驱动装置或6SC611A（SIMODRIVE 611A）主轴驱动模块，主回路采用晶体管SPWM变频器控制的方式，具有能量再生制动功能。另外，采用为处理器80186可进行闭环转速、转矩控制及磁场计算，从而完成矢量控制。同过选件实现C轴进给控制，在不需要CNC的帮助下，实现主轴的定位控制。&&&
3. DANFOSS（丹佛斯）公司系列变频器&&&
该公司目前应用于数控机床上的变频器系列常用的有：VLT2800，可并列式安装方式，具有宽范围配接电机功率：0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整个转速范围内进行精确的滑差补偿，并在3ms内完成。在使用串行通讯时，VLT 5000对每条指令的响应时间为0.1ms，可使用任何标准电机与VLT 5000匹配。&&&
4. HITACHI（日立）公司系列变频器&&&
HITACHI公司的主轴变频器应用于数控机床上通常有：L100系列通用型变频，额定输出功率范围为0.2KW-7.5KW， V/f 特性可选恒转矩/降转矩，可手动/自动提升转矩，载波频率0.5HZ-16HZ连续可调。日立 SJ100系列变频器，是一种矢量型变频，额定输出功率范围为0.2KW-7.5KW，载波频率在0.5HZ-16HZ内连续可调 ，加减速过程中可分段改变加减速时间 ，可内部/外部启动直流制动；日立 SJ200/300系列变频器，额定输出功率范围为0.75KW-132KW，具有2台电机同时无速度传感器矢量控制运行且电机常数在/离线自整定。&&&
5. HNC（华中数控）公司系列主轴驱动系统&&&
HSV-20S是武汉华中数控股份有限公司推出的全数字交流主轴驱动器。该驱动器结构紧凑、使用方便、可靠性高。&&&
采用的是最新专用运动控制DSP、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能化功率模块（IPM）等当今最新技术设计，具有025、050、075、100多种型号规格，具有很宽的功率选择范围。用户可根据要求选配不同型号驱动器和交流主轴电机，形成高可靠、高性能的交流主轴驱动系统。&&&
5.1.4 主轴驱动系统的分类&&&
主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器控制的方式。&&&
直流驱动系统在20世纪70年代初至80年代中期在数控机床上占据主导地位，这是由于直流电动机具有良好的调速性能，输出力矩大，过载能力强，精度高，控制原理简单，易于调整。随着微电子技术的迅速发展，加之交流伺服电动机材料、结构及控制理论有了突破性的进展，80年代初期推出了交流驱动系统，标志着新一代驱动系统的开始，由于交流驱动系统保持了直流驱动系统的优越性，而且交流电动机无需维护，便于制造，不受恶劣环境影响，所以目前直流驱动系统已逐步被交流驱动系统所取代。从90年代开始，交流伺服驱动系统已走向数字化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断能力，提高了系统的快速性和精度。&&&
5.2 直流主轴伺服系统故障诊断与维修&&&
5.2.1 直流主轴驱动系统介绍&&&
直流主轴电动机驱动器有可控硅调速和脉宽调制PWM调速两种形式。由于脉宽调制PWM调速具有很好的调速性能，因而在对静动态性能要求较高的数控机床进给驱动装置上曾广泛使用。而三相全控可控硅调速装置则适于大功率应用场合。&&&
从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点：&&&
① 调速范围宽。采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，就能得到全部的主轴变换速度，实现无级变速，因此，它具有较宽的调速范围。&&&
② 直流主轴通常采用全封闭的结构形式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。&&&
③ 主轴电动机通常采用特殊的热管冷却系统，能将转子产生的热量迅速向外界发散。此外，为了使发热最小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提高效率。&&&
④ 直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。&&&
⑤ 主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、输出、转速/转矩显示输出等信号接口。&&&
⑥ 纯电气主轴定向准停控制功能。无需机械定位装置，进一步缩短了定位时间。&&&
5.2.2 主轴定向控制方案简介&&&
主轴定向准停控制，实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。常采用位置编码器或磁性传感器作为检测原件。&&&
当采用位置编码器作为位置检测器件时，由于安装不方便，主轴与编码器之间必须是1：1的传动或将编码器直接安装在主轴轴端。而采用磁性传感器作为位置检测器件时，磁性器件只能直接安装在主轴上，而磁性传感头则固定在主轴箱体上。采用编码器与使用磁性传感器的方式相比，前者具有定位点在0～360°范围内灵活可调，定位精度高，定位速度快等优点，而且还可以作为主轴同步进给的位置检测器件。&&&
但直流电动机需要机械换向，换向器表面线速度、换向电流、电压均受到限制，限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。由于换向也增加了电动机制造的难度、成本并使调速控制系统变得复杂。另外换向器必须定时停机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。&&&
直流主轴驱动系统常见故障&&&
尽管直流主轴驱动系统在目前已应用不多，逐步为交流主轴驱动系统取代，但现有系统的维修还有不少，在此也总结它的故障特点。&&&
主轴速度不正常或不稳定，造成这类故障的原因见表5-1。&&&
表5-1：主轴速度不正常或不稳定的故障综述：&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
电动机负载过重
重新考虑负载条件，减轻负载&&&
速度指令电压不良或错误 测量从数控装置主轴接口输出过来的信号 确保主轴控制信号正常&&&
D/A变换器故障
反馈线断线或不良 测量反馈信号 确保接线正确&&&
反馈装置损坏
更换反馈装置&&&
电动机故障，如：励磁丧失等 采用交换法，可以判断是否出了故障 更换电动机&&&
驱动器故障
更换驱动器&&&
误差放大器故障
印刷线路板太脏 打开驱动器，定期给电路板作出清洁 保持电路板的清洁或更换放大器&&&
电动机速度达到一定值就上不去了。如FANUC直流可控硅主轴伺服驱动单元为1160。它是电动机的调速转换点。速度在0――1160，励磁电流为6.8A恒定，电机主线圈电压由0――220V变化，电机速度大于1160后，则电机主线圈电压为220V恒定，励磁电流从6.8A减小。其可能原因间表5-2。&&&
表5-2：主轴电机速度达到一定值就上不去了的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
晶闸管整流部分太脏，造成直流母线电压过低或绝缘性能降低
清洁好晶闸管，保持内部电路板的清洁&&&
电动机磁体不正常，输出电压不正常 用万用表测量历次电压 更换磁体或更换电动机&&&
控制板的励磁回路故障 最好用交换法测试控制板 更换控制板&&&
发生过流报警，造成这类故障的原因见表5-3。&&&
表5-3：主轴过流报警综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
驱动器电流极限设定错误。 检查设定参数 依照参数说明书，设置好参数&&&
主轴负载过大，或机械故障 检查是否机械卡住，在停机状态下用手盘主轴，应该非常灵活 确保主轴无机械异常，如果负载过大，重新考虑机床负载条件&&&
长时间切削条件恶劣
调整切削参数，改善切削条件，&&&
检查直流主轴电机的线圈电阻不正常，换向器太脏 检查直流主轴电机的线圈电阻是否正常，换向器是否太脏 确保电阻正常，用干燥的压缩空气吹干净&&&
动力线连接不牢固 检查动力线是否连接牢固 拧紧动力线&&&
励磁线连接不牢固 检查励磁线连接是否不牢固 拧紧励磁线&&&
驱动器的控制励磁电源存在故障 也就是检查励磁电压是否正常
电动机故障，如：电枢线圈内部存在局部短路 采用交换法，可判断出它们是否有故障 更换电动机&&&
驱动器故障如：同步触发脉冲不正确
更换驱动器&&&
过热或过载报警。这时驱动器的过热报警指示灯会亮，其可能原因见表5-5。&&&
表5-5：主轴过热报警综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
长期负载过大，电动机太热 用手触摸电动机，感觉是否发热厉害，如果温度很烫手，等冷却后再开机，看是否仍有报警 改善切削条件，调整切削参数，降低负载&&&
电动机或反馈线断线或短路 用万用表测量其输出端子，是否接通状况良好 确保连线正确&&&
电动机故障 采用交换法，确定电动机是否有故障 更换电动机&&&
保险丝熔断。其可能原因见表5-6。&&&
表5-6：保险丝熔断的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
伺服电动机或主回路绝缘不良 检查直流伺服电机和主回路的绝缘 更换相应部件&&&
电枢线短路 电枢线短路、电枢绕组短路或局部短路，电枢线对地短路 排除短路故障&&&
主回路故障 用万用表检查所有主回路的可控硅是否有短路 更换相应坏的可控硅&&&
控制板故障引起主回路电流过大 如果在烧保险的同时有过电流报警 按电流报警处理方法处理&&&
输入电压太高 用万用表测量输入电压 控制电压在-10～15%范围内&&&
电动机不转。就是系统发出指令后，主轴伺服单元或直流主轴电动机不执行。其可能原因见表5-7。&&&
表5-7：电动机不转的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
机械卡死 在不通电的情况下，机械轴应该能自由活动 消除机械故障，减轻负载&&&
负载特别大 在负载特别重的外界情况下， 重新考虑机床负载能力&&&
机械连接脱落，如高/低档齿轮切换用的力和齿啮合不良 检查机械连接情况 重新调整机械连接&&&
控制信号为满足主轴旋转的条件，如转向信号、速度给定电压为输入 通过PLC状态监测功能，查看主轴正/反转信号时否送出，主轴速度给定指令是否给出 从数控系统端找出故障，确保各指令正常&&&
电动机动力线不良 用万用表测量各连线端子的接通情况&&&
确保各连接线正常&&&
电机励磁线短线
R、S、T线不正常
碳刷不好或严重磨损 检查直流主轴电机的碳刷是否正常，是否接触不好 更换好的碳刷&&&
电动机励磁回路或主回路组织不正常 检查励磁回路是否有阻值，或者阻值很大？ 如果没阻值或阻值很大，更换电动机&&&
驱动器印制线路板表面太脏以致内部电路接触不良 在不通电的情况下，打开驱动器保护盖子，清洁印制线路板 保持驱动器的清洁，有良好的工作环境&&&
触发脉冲电路故障，晶闸管无触发脉冲产生 属驱动器故障，采用交换法判断是否有故障 更换驱动器&&&
控制板故障 用交换法判断是否控制板故障 更换控制板&&&
主轴定向不停止。有的系统会提示超时报警，其可能原因见表5-8。&&&
表5-8：主轴定向不停止的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
主轴没接收到编码器信号 编码器故障，没有输出零位信号 更换编码器&&&
反馈回路故障，没有传入到系统 消除反馈信号传输中的断路&&&
磁性传感器故障 如果采用此行传感器定位，检查相关的指示灯是否点亮 如果没亮，有故障，更换磁性传感器&&&
定向板上的继电器损坏 如果主轴停在准停位，仍有报警，则说明定向板上的继电器损坏 更换相应继电器&&&
电刷磨损严重或电刷面上有划痕
可能原因见表5-9。&&&
表5-9：电刷磨损严重或电刷面上有划痕的可能原因&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
主轴连续长时间过载工作
有计划的安排使用机床&&&
主轴电动机换向器表面太脏或有伤痕 目测 清洁换向器&&&
电刷上有切削液进入
做好密封措施&&&
驱动器控制回路的设定、调整不当 检查参数是否正确 依照参数说明书，重新设置好参数&&&
过电压吸收器烧坏
通常情况下，它是由于外加电压过高或瞬间电网电压干扰引起的。&&&
维修实例&&&
例1：配套SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器，开机后显示主轴报警。&&&
分析与处理过程：检查SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器，发现报警的含义与提示是“电源故障”，其可能的原因有：&&&
电源相序接反。&&&
电源缺相，相位不正确。&&&
电源电压低于额定值的80%。 &&&
测量驱动器输入电压正常，相序正确，但主驱动仍有报警，因此可能的原因是电源板存在故障。&&&
根据SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器原理图，逐级测量各板的电源回路，发现触发板的同步电源中有一相低于正常电压。&&&
检查确认故障原因为印制电路板存在虚焊，导致了同步电源的电压降低，引起了电源报警。重新焊接后电压恢复正常，报警消失，机床恢复正常。&&&
例2：某配置FANUC 15型直流主轴驱动的数控仿型铣床，主轴在启动后，运转过程中声音沉闷；当主轴制动时，CRT显示“FEED HOLD”（进给保持），主轴驱动装置的“过电流”报警指示灯亮。&&&
分析与处理过程：为了判别主轴过电流报警产生的原因，维修时首先脱开了主轴与主轴间的连接，检查机械传动系统，未发现异常，因此排除了机械上的原因。&&&
接着又测量、检查了的绕组、对地电阻及的连接情况，在对换向器及电刷进行检查时，发现部分电刷已达使用极限，换向器表面有严重的烧熔痕迹。&&&
针对以上问题，维修时首先更换了同型号的电刷；并拆开，对换向器的表面进行了修磨处理，完成了对的维修。&&&
重新安装后再进行试车，当时故障消失；但在第二天开机时，又再次出现上述故障，并且在机床通电约30min之后，故障就自动消失。&&&
根据以上现象，由于排除了机械传动系统、主轴、连接方面的原因，故而可以判定故障原因在主轴驱动器上。&&&
对照主轴伺服驱动系统的原理图，重点针对电流反馈环节的有关线路，进行了分析检查；对电路板中有可能虚焊的部位进行了重新焊接，对全部接插件进行了表面处理，但故障现象仍然不变。&&&
由于维修现场无驱动器备件，不可能进行驱动器的电路板互换处理，为了确定故障的大致部位，针对机床通电约30min后，故障可以自动消失这一特点，维修时采用局部升温的方法。通过吹风机在距电路板8~10cm处，对电路板的每一部分进行了局部升温，结果发现当对触发线路升温后，主轴运转可以马上恢复正常。由此分析，初步判定故障部位在驱动器的触发线路上。&&&
通过示波器观察触发部分线路的输出波形，发现其中的一片集成电路在常温下无触发脉冲发生，引起整流回路U相的4只晶闸管（正组和反组各2只）的触发脉冲消失；更换此芯片后故障排除。&&&
维修完成后，进一步分析故障原因，在主轴驱动器工作时，三相全控桥整流主回路，有一相无触发脉冲，导致直流母线整流电压波形脉动变大，谐波分量提高，产生换向困难，运行声音沉闷。&&&
当主轴制动时，由于驱动器采用的是回馈制动，控制线路首先要关断正组的触发脉冲，并触发反组的晶闸管，使其逆变。逆变时同样由于缺一相触发脉冲，使能量不能及时回馈电网，因此产生过流，驱动器产生过流报警，保护电路动作。&&&
直流主轴驱动系统使用注意点和日常维护&&&
安装注意事项
主轴伺服系统对安装有较高的要求，这些要求是保证驱动器正常工作的前提条件，在维修时必须引起注意。&&&
安装驱动器的电柜必须密封。为了防止电柜内温度过高，电柜设计时应将温升控制在15°以下。电柜的外部空气引入口，应设置过滤器，并防止从排气口浸入尘埃或烟雾；电缆出入口、柜门等部分应进行密封，冷却电扇不要直接吹向驱动器，以免粉尘附着。&&&
维修完成后，进行重新安装时，要遵循下列原因：&&&
安装面要平，且有足够的刚性。&&&
电刷应定期维修及更换，安装位置应尽可能使其检修容易。&&&
冷却进风口的进风要充分，安装位置要尽可能使冷却部分的检修容易。&&&
应安装在灰尘少、湿度不高的场所，环境温度应在40℃以下。&&&
应安装在切削液和油不能直接溅到的位置上。&&&
伺服系统启动前的检查：&&&
检查伺服单元和电动机的信号线、动力线等的连接时否正常，是否松动以及绝缘是否良好；&&&
强电柜和电动机是否可靠接地；&&&
电动机的电刷的安装是否牢靠，电动机安装螺栓是否完全拧紧。&&&
使用时的检查&&&
检查速度指令与转速是否一致，负载指示是否正常。&&&
是否有异常声音和异常振动。&&&
轴承温度是否急剧上升等不正常现象。&&&
电刷上是否有显著的火花发生痕迹。&&&
对于工作正常的主轴驱动系统，应进行如下日常维护：&&&
电柜的空气过滤器每月应清扫一次。&&&
电柜及驱动器的冷却风扇应定期检查。&&&
建议操作人员每天都应注意主轴的旋转速度、异常振动、异常声音、通风状态、轴承温度、外表温度和异常臭味。&&&
建议使用单位维护人员，每月应对电刷、换向器进行检查。&&&
建议使用单位维护人员，每半年应对测速发电动机、轴承、热管冷却部分、绝缘电阻进行检测。&&&
主轴通用变频器&&&
变频器技术简介&&&
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配变频器控制的方式。变频器的控制方式从最初的电压空间矢量控制（磁通转迹法）到矢量控制（磁通定向控制），发展至今为直接转矩控制，从而能方便地实现无速度传感器化；脉宽调制（PWM）技术从正弦PWM发展至优化PWM技术和随机PWM技术，以实现电流谐波畸变小，电压利用率最高、效率最优、转矩脉冲最小及噪声强度大幅度削弱的目标；功率器件由GTO、GTR、IGBT发展到智能模块IPM，是开关速度快、驱动电流小、控制驱动简单、故障率降低、干扰得到有效控制及保护功能进一步完善。&&&
随着数控控制的SPWM变频调速系统的发展，数控机床主轴驱动采用通用变频器控制也越来越多。所谓“通用”包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼型异步配套应用；二是具有多种可供选择的功能，可应用于各种不同性质的负载。&&&
如三菱FR-A500系列变频器既可以通过2、5端，用CNC系统输出的模拟信号来控制的转速，也可通过拨码开关的编码输出或CNC系统的数字信号输出值RH、RM和RL端，通过变频器的参数设置，实现从最低速到最高速的变速。&&&
值得注意的是，变频器的冷却方式都采用风扇强迫冷却。如果通风不良，器件的温度将会升高，有时即使变频器并没有跳闸，但器件的使用寿命已经下降。所以，应注意冷却风扇的运行状况是否正常，经常清拭滤网和散热器的风道，以保证变频器的正常运转。&&&
例：AC200S是矢量控制晶体管正弦波PWM的主轴驱动装置，有带冷却风扇和电容器的机架、主轴驱动装置、电源和再生电路及装配有编码器的主轴电动机组成。当出现主轴电动机不转的故障时，可逐个检查各装置是否正常。&&&
变频器接线图&&&
以国外某系列变频器为例，介绍接线如图5-4。&&&
从上式中可知：当f1减小时，最大转矩Tm不变，启动转矩Tst增大，临界点转速降不变，因此，机械特性随频率的降低而向下平移，如图5-5中虚线所示。&&&
实际上，由于定子电阻r1的存在，随着f1的降低（u1/f1 ＝常数），Tm将减小，当f1很低时，Tm减小很多，如图5-5中实线所示。&&&
3. 恒功率变频调速&&&
在基频以上调速时，频率从f1→N往上增高，但电压U1却不能增加得比额定电压还大，最大只能保持U1 =U1N ，由上述公式可知，这迫使Φ与f成反比降低，Tm与Tst均随频率f1的增高而减小， 保持不变，机械如图5-6所示，这近似为恒功率调速，相当于直流电动机弱磁调速的情况。&&&
4. 变频调速时异步电动机的特性曲线&&&
图5-7为异步电动机变频调速控制特性示意图。&&&
图4为变频调速时功率、转矩变化特性。&&&
主轴通用变频器常见报警及故障处理&&&
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。&&&
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。&&&
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。&&&
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。&&&
驱动器出现保护性的故障时（也叫报警），首先通过驱动器自身的指示灯以报警的形式反映出内容，具体说明见表5-24。&&&
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。&&&
通用变频器常见故障及处理&&&
常见报警先下表5-3：&&&
表5-3 通用变频器常见故常与处理&&&
故障现象 发生时的工作状况 处理方法&&&
电动机不运转 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&&&
任选远程操作器被使用 确保其操作设定正确&&&
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）&&&
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&&&
过压 停车中过压 1、延长减速时间，或加装刹车电阻&&&
2、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&&&
关于上表的情况说明：&&&
电源电压过高。变频器一般允许电源电压向上波动的范围是+10%，超过此范围时，就进行保护。&&&
降速过快。如果将减速时间设定的太短，在再生制动过程中，制动电阻来不及将能量放掉，只是直流回路赂电压过高，形成高电压&&&
电源电压低于额定值电压10%；&&&
过电流可分为：&&&
非短路性过电流：可能发生在严重过载或加速过快。&&&
短路性过电流：可能发生在负载侧短路或负载侧接地。另外，如果变频器逆变桥同一桥臂的上下两晶体管同时导通，形成“直通”。因为变频器在运行时，同一桥臂的上下两晶体管总是处于交替导通状态，在交替导通的过程中，必须保证只有在一个晶体管完全截止后，另一个晶体管才开始导通。如果由于某种原因，如环境温度过高等，使之器件参数发生飘移，就可能导致直通。&&&
通用变频器故障维修实例&&&
例1：变频器出现过电压报警的维修&&&
故障现象：配套某系统的数控车床，主轴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2：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、刀架控制的原理图与实际接线，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。&&&
交流伺服主轴驱动系统常见故障及排除&&&
交流伺服主轴驱动系统&&&
交流伺服主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。也有采用永磁同步电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实现速度环的矢量控制，具有快速的动态响应特性，但其恒功率调速范围较小。&&&
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，交流主轴驱动系统与直流主轴驱动系统相比，具有如下特点：&&&
由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制，因此其运行平稳、振动和噪声小。&&&
驱动系统一般都具有再生制动功能，在制动时，即可将能量反馈回电网，起到节能的效果，又可以加快起制动速度。&&&
特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制，不要经过D/A转换，转速控制精度得到了提高。&&&
与数字式交流伺服驱动一样，在数字式主轴驱动系统中，还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化，系统设定灵活、调整准确。&&&
由于交流主轴无换向器，主轴通常不需要进行维修。&&&
主轴转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴更高，可达到数万转。&&&
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5-10。&&&
表5-10：主轴不能转动，且无任何报警显示的故障综述&&&
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&&&
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&&&
没有速度控制信号输出 测量输出的信号是否正常 &&&
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&&&
主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min。可能的原因见表5-11。&&&
表5-11: 主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min的故障总数&&&
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&&&
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5-12。&&&
表5-12：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
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5-13。&&&
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。&&&
造成这类故障的原因见表5-14。&&&
表5-14：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。&&&
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5-15。&&&
表5-15：直流侧保险丝熔断报警综述&&&
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&&&
主轴在加/减速时工作不正常。其可能原因见表5-16。&&&
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
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5-17。&&&
表5-17：主轴转速出现随机和无规律性的波动的故障综述&&&
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&&&
主轴不能进行变速。可能的原因见表5-18。&&&
表5-18：主轴不能进行变速的故障综述&&&
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）&&&
11 0.222 50&&&
10 0.444 100&&&
11 9.999 2250&&&
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。&&&
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。&&&
机床执行了主轴定向指令后，主轴定向位置出现偏差。&&&
主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮换挡等场合，有三种实现方式：&&&
机械准停控制
由带V型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。&&&
磁性传感器的电器准停控制
发磁体安装在主轴后端，磁传感器安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点，发磁体和磁传感器之间的间隙为（1.5±0.5）mm。&&&
编码器型的准停控制
通过主轴内置安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。&&&
上述准停均要经过减速的过程，如减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动。另外，准定方式①中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，准停方式②中发磁体和磁传感器之间的间隙发生变化或磁传感器失灵均可引起定位抖动。所以引起此故障的原因见表5-20&&&
表5-20：主轴定位点不稳定的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
如果是第一种定位方式，可能是限位开关失灵 检查限位信号是否正常传输到了数控系统段
如果是第二种定位方式，可能是此传感信号没到位 在系统端测量定位信号 确保定位信号正确传输到数控装置&&&
反馈线连接不良 检查连线 确认连线&&&
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&&&
例：采用某系统的立式加工中心，配套SIEMENS 6SC6502主轴驱动器，在调试时，出现主轴定位点不稳定的故障。&&&
分析与处理过程：维修时通过多次定位进行反复试验，确认本故障的实际故障现象为：&&&
该机床可以在任意时刻进行主轴定位，定位动作正确。&&&
只要机床不关机，不论进行多少次定位，其定位点总是保持不变。&&&
机床关机后，再次开机执行主轴定位，定位位置与关机前不同，在完成定位后，只要不开机以后每次定位总是保持在该位置不变。&&&
每次关机后，重新定位，其定位点都不同，主轴可以在任意位置定位。&&&
因为主轴定位的过程，事实上是将主轴停止在编码器“零位脉冲”不固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有：&&&
编码器固定不良，在旋转过程中编码器于主轴的相对位置在不断变化。&&&
编码器不良，无“零位脉冲”输出或“零位脉冲”受到干扰。&&&
编码器连接错误。&&&
根据以上可能的原因，逐一检查，排除了编码器固定不良、编码器不良的原因。进一步检查编码器的连接，发现该编码器内部的“零位脉冲”Ua0与- Ua0引出线接反，重新连接后，故障排除。&&&
又例：某配套YASKAWA J50M的加工中心，在机床换刀时，出现主轴定位不准的故障。&&&
分析与处理过程：仔细检查机床的定位动作，发现机床在主轴转速小于10r/min，主轴定位位置正确，但在主轴转速大于10r/min时，定位点在不同的速度下都不一致。&&&
通过系统的信号诊断参数，检查主轴编码器信号输入，发现该机床的主轴零位脉冲输入信号在一转内有多个，引起了定位点的混乱。检查CNC与主轴编码器的连接，发现机床出厂时，主轴编码器的连接电缆线未按照规定的要求使用双绞屏蔽线，当机床环境发生变化后，由于线路的干扰，引起了主轴零位脉冲的混乱；重新使用双绞屏蔽线连接后，故障消除，机床恢复正常工作。&&&
主轴出力不足。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-21。&&&
表5-21：主轴出力不足的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
齿形皮带调节过松 在停机状态下，打开保护盖后，可观测 调整皮带间隙，&&&
主轴刚性差 一般为新机床，可能出现此问题
主轴电动机故障 有条件，可用交换法测试 更换好的电动机&&&
主轴不能松刀。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-22。&&&
表5-22：主轴不能松刀的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
液压或气压压力不足 检查后面的液压表或气压表 开启液压阀或气压阀，加大压力&&&
更换弹簧&&&
松拉刀气缸损坏
修松拉刀气缸&&&
松拉刀电磁换向阀故障 直接给电磁换向阀上加上控制信号，电磁换向阀是否动作 修换电磁换向阀&&&
松拉刀的检测开关故障 用手按下检测开关，另一人观看是否有信号输入 修换检测开关&&&
松拉刀夹爪损坏 可目测 修换松拉刀夹爪&&&
例：某公司现有的JCS-018立式加工中心，其系统是采用日本FANVC-BESk7M系统全功能数控机床，7M系统采用16位微处理器控制，伺服驱动单元为大惯量直流伺服电机，主电机由三相全波可控硅无环流电路驱动，旋转变压器作为位置检测元件，测速发电机构成速度反馈，&&&
故障现象：正常加工执行程序，当执行换刀动作M06时，刀套下，主轴不定向，不换刀，主轴又按下把刀的程序继续加工，无报警。&&&
故障检查与分析：执行换刀指令M06动作顺序为，主轴定向，刀套下，75度转出，手臂下，180度回转换刀，手臂上，75度转回，刀套上，180度油缸复位，而后发出FIN指令，再执行下段程序。结合故障分析，检查PC输出板，执行换刀动作的元器件，当检查到G3时，发现异常。正常时，G3在换刀时，其管角2为高电平，3为高电平，24V送不出，而执行换刀动作，当换刀完毕后，管角2变为低电平，而使24V电压送出，发出FIN，即MT信号执行完毕，管角2现在无论为高电平或低电平，FN信号发出，均有24V输出，MT信号执行完毕送出，从而NC执行下段程序。其刀具尚未交换，易发生撞件的可能。据此，我们拆下G3芯片，其为干簧电器，去市场买此芯片，没有买到。根据其性能而采用松下DSZY-S-DC5C代替，故障解决，从换至今一年多没在发生类似故障，保证了车间的正常生产。&&&
主轴不能正常工作。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-23。&&&
表5-23：主轴不能正常工作的故障综述&&&
可能原因 检查步骤 排除措施&&&
松紧刀检测不到位 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态，查看松紧刀位信号是否到位； 确认拉刀机构工作正常&&&
检查拉刀机构：包括液压、气压压力；松紧刀接近开关和电磁阀。 &&&
主轴齿轮挡位未到达 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态的主轴挡位是否到达 确认挡位已到达&&&
按切削规范正确使用机床&&&
刀库机械手不在规定位置 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态的机械手或刀库到位信号是否到达 确实机械手或刀库能正常退回规定位&&&
斗笠式刀库没有退回规定位
主轴电机、模块出错 用交换法，检测相应模块是否故障 更换有故障的部分&&&
主机机械部分损坏 最好不要上电 修机械部分&&&
例：某立式加工中心，配套SIEMENS 6SC6502主轴驱动器，在调试时，出现主轴驱动器F15报警。&&&
分析与处理过程：SIEMENS 6SC650系列主轴驱动器出现F15报警的含义是“驱动器过热报警”，可能的原因有：&&&
驱动器过载（与驱动器匹配不正确）。&&&
环境温度太高。&&&
热敏电阻故障。&&&
风扇故障。&&&
断路器Q1或Q2跳闸。&&&
由于本故障在开机时即出现，可以排除驱动器过载、环境温度太高等原因；检查断路器Q1或Q2位置正确，风扇已经正常旋转，因此故障原因与热敏电阻本身或其连接有关。&&&
拆开驱动器检查，发现A01版与转换板间的电缆插接不良；重新插接后，故障排除，主轴工作正常。&&&
各种主轴驱动单元的维修实例&&&
例1：驱动器出现过电流报警的故障维修&&&
故障现象：一台配套某系统的卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。&&&
分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路故障、主回路的熔断器均熔断，经更换熔断器后机床恢复正常。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：&&&
主轴驱动器控制板不良。&&&
连续过载。&&&
绕组存在局部短路。&&&
在以上几点中，根据现场实际加工情况，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绕组存在局部短路。&&&
维修时仔细测量绕组的各项电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路。&&&
拆开检查发现，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。&&&
检查机床机械传动系统的安装与连接，未发现异常，且在脱开主轴与机床主轴的连接后，从控制面板上观察主轴转速、转矩或负载电流值显示，发现其中有较大的变化，因此初步可以判定故障在主轴驱动系统的电气部分。&&&
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4：主轴引起的程序段无法继续执行的故障维修&&&
故障现象：一台配套FANUC 6系统的卧室加工中心，在进行自动加工时，程序执行到M03 S****程序段后，主轴能启动，转速正确，但无法继续执行下一程序段，系统、驱动器无任何报警。&&&
分析与处理结果：现场检查，该机床在MDI方式下，手动输入M03或M04指令，主轴可以正常旋转，但修改S指令值，新的S指令无法生效；而用M05指令停止主轴或按复位键清除后，可执行任何转速的指令。&&&
检查机床诊断参数DGN700.0=1，表明机床正在执行M、S、T功能；进一步检查PLC程序梯形图，发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1”，即：M指令已经正常输出，但S功能完成信号SFIN（诊断号为DGN208.3）为0，导致了机床处于等待状态。&&&
继续检查梯形图，发现该机床SFIN=1的条件是：S功能选通信号SF（诊断号为DGN66.2）为“1”、主轴速度到达信号SAR（诊断信号为DGN35.7）为“1”、主轴变速完成信号SPE（诊断号为DGN208.1）为“1”。而实际状态是SF=1，SAR=0，SPE=0，故SFIN=0。从系统手册可知SF、SPE、SFIN为CNC到PLC的内部信号，SAR与外部条件有关。&&&
检查SAR信号输入发现，故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平，但数控系统I/O板上对应的SAR信号却为低点平。&&&
检查信号连接发现电缆中存在断线，重新连接后，机床恢复正常。&&&
例5：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：&&&
主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不良。&&&
主轴编码器故障。&&&
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。&&&
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。&&&
继续检查，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FANUC 0-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值一致时，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8：三菱FR主轴驱动器主轴噪声大的故障维修&&&
故障现象：一台使用MELDAS M3控制器和三菱FR-SF-22K主轴控制器的数控机床，出现主轴噪声较大，且在主轴空载情况下，负载表指示超过40%。&&&
分析与处理过程：考虑到主轴负载在空载时已经达到40%以上，初步认为机床机械传动系统存在故障。维修的第一步是脱开主轴的运转情况。&&&
经试验，发现主轴负载表指示已恢复正常，但主轴仍有噪声，由此判定该主轴系统的机械、电气两方面都存在故障。&&&
在机械方面，检查了主轴机械传动系统，发现主轴转动明显过紧，进一步检查发现主轴轴承已经损坏，更换后，主轴机械传动系统恢复正常。&&&
在电气方面，首先检查了主轴驱动器的参数设定，包括驱动放大器的型号，的型号以及伺服环增益等参数，经检查发现机床参数设定无误，由此判定故障原因是驱动系统硬件存在故障。&&&
为了进一步分析原因，维修时将主轴驱动器的00号参数设定为1，让主轴驱动系统进行开环运行，转动主轴后，发现噪声消失，运行平稳，由此可以判定故障原因是在速度检测器件PLG上。&&&
进一步检查发现PLG的安装位置不正确，重新调整PLG安装位置后，在进行闭环运行，噪声消失。&&&
重新安装与机械传动系统，机床恢复正常工作。&&&
例9：三菱FR主轴驱动器高速时出现断路器跳闸的故障维修&&&
故障现象：一台配套MAZATROL CAM-2系统、三菱FR主轴驱动器的立式加工中心，由于操作者失误，在主轴旋转过程中发生碰撞，导致在运行加工程序时，只要主轴在150r/min以上直接启动，主轴驱动器FR-SE内的断路器CB1就跳闸，驱动器控制板上的报警指示灯AL8（LED13）、AL4（LED14）亮。&&&
分析与处理过程：根据报警显示，从FR主轴驱动器说明书可知，它是主轴驱动器主回路过电流报警，引起报警的最常见原因是逆变大功率晶体管组件损坏。但实际测量全部逆变大功率晶体管组件，发现元器件正常，且主回路不存在短路现象。由此可以初步判定故障原因是在电流检测回路本身。&&&
注意检查电流检测回路元器件，最终发现驱动器中的电流互感器RO-2不良，更换后故障排除。&&&
例10：三菱FR主轴驱动器低速时出现尖叫的故障维修&&&
故障现象：一台使用三菱公司FR-SF-11K主轴驱动系统的设备，在低速运转时出现尖叫，但高速时运转正常。&&&
分析与处理过程：为了进一步分析原因，维修时将主轴驱动器的00号参数设定为1，让主轴驱动系统进行开环运行，转动主轴后，无上述现象，考虑到高速运行正常，可以认为主轴驱动器和主轴均无问题，故障属于调整不当。调整步骤如下：&&&
用直流电压表（毫伏档）测量SF-CA板CH40与CH9测量端的电压，电压表显示91mv。&&&
调整VR2使HC40与CH9间的电压小于5mv（最好为0V）。&&&
测量CH41与CH9间的电压，此时实际电压表显示65mv。&&&
调整VR3，使CH41与CH9间的电压值小于5mv。 &&&
在进行以上调整后，再次开机，故障消失，主轴系统恢复正常运行。&&&
例11：SIEMENS 611A主轴定位出现超调的故障维修&&&
故障现象：某采用SIEMENS 810M的龙门加工中心，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。&&&
例12：DYNAPATH 20M系统主轴不能正常旋转的故障维修&&&
故障现象：一台配套美国DYNAPATH 20M系统的立式加工中心（二手机床），在机床通电后，主轴便在逆时针方向以100r/min的转速自行旋转。但输入M03或M04及S**时，系统却不执行，系统亦无报警。&&&
分析与故障处理：由于DYNAPATH系统为PLC可编程控制器内置式系统，主轴正转、主轴反转信号由PLC程序输出。根据故障现象，为了区分故障部位，维修时首先断开了PLC输出的M03/M04信号；再次启动机床，主轴无自动旋转现象。&&&
根据以上分析，初步判定故障是由于主轴的M03/M04信号输出引起的，检查应从PLC梯形图入手。&&&
通过检查PLC梯形图，发现该机床的程序设计思路是：在机床通电后，主轴应立即进行定向准停，以便更换刀具。因此，开机后主轴旋转不停，且不执行M、S代码的原因可能是主轴定向装置存在问题，导致主轴定向准停动作无法完成。&&&
从开机后主轴以100r/min的转速自行旋转的现象分析，说明PLC的主轴定向控制部分工作正常（主轴定向准停的转速为100r/min），因此故障原因可能是由于主轴定向检测回路或检测器件的不良同时的。维修时，用示波器依次测试主轴定向检测器件的输入、输出信号波形，信号电缆的连接均无异常现象，因此可以判定故障原因在主轴位置检测信号的接口电路上。&&&
进一步检测接口电路发现其中有一运放集成块（型号：CA747）不良，更换后，机床恢复正常。&&&
交流伺服主轴驱动系统维护&&&
为了使主轴伺服驱动系统长期可靠连续运行，防患于未然，应进行日常检查和定期检查。注意以下的作业项目。&&&
日常检查&&&
通电和运行时不取去外盖，从外部目检变频器的运行，确认没有异常情况。通常检查以下各点。&&&
运行性能符合标准规范。&&&
周围环境符合标准规范。&&&
键盘面板显示正常。&&&
没有异常的噪声、振动和气味。&&&
没有过热或变色等异常情况。&&&
定期检查&&&
定期检查时，应注意事项。&&&
维护检查时，务必先切断输入变频器（R、S、T）的电源。&&&
确定变频器电源切断，显示消失后，等到内部高压指示灯熄灭后，方可实施维护、检查。&&&
在检查过程中，绝对不可以将内部电源及线材，排线拔起及误配，否则会造成变频器不工作或损坏。&&&
安装时螺丝等配件不可置留在变频器内部，以免电路板造成短路现象。&&&
安装后保持变频器的干净，避免尘埃，油雾，湿气侵入；&&&
特别注意：&&&
即使断开变频器的供电电源后，滤波电容器上仍有充电电压，放电需要一定时间。为避免危险，必须等待充电指示灯熄灭，并用电压表测试，确认此电压低于安全值（≤25VDC），才能开始检查作业。&&&
此处注意危险
对于≤22kW变频器断开电源后经过5分钟，对≥30kW经过10分钟，并确认充电指示器熄灭，测量缎子P－N间直流电压低于25V，才能开始开盖检查作业。&&&
非专业维修人员不能进行检查和更换部件等工作。(作业时应取下手表÷戒指等金属物品，作业时使用带绝缘的工具。)&&&
防止电动机和设备事故。&&&
表5-4：检查一览表。&&&
检查部分 检查项目 检查方法 判断标准&&&
周围环境 1)
确认环境温度、湿度、振动和有无灰尘、气体、油雾、水等。&&&
周围没有放置工具等异物和危险品？ 1)
用目测和仪器测量&&&
依据目视 1)
符合技术规范&&&
不能放置&&&
电压 主电路、控制电路电压正常否？ 用万用表等测量 符合技术规范&&&
键盘显示面板 1)
显示看得清楚吗？&&&
缺少字符吗？ 1）、2）均用目测 需要时都能显示，没有异常。&&&
框架盖板等结构 1)
没有异常声音，异常振动吗？&&&
螺栓等（紧固件）没松吗？&&&
没有变形损坏吗？&&&
没有由于过热而变色吗？&&&
没有沾着灰尘、污损吗？ 1）依据目视、听觉2）拧紧
3）、4）、5）依据目视 1）、2）、3) 、4) 、5)没有异常&&&
路 公用 1)
螺栓等没有松动和脱落吗？&&&
机器、绝缘体没有变形、裂纹、破损或由于过热和老化而变色吗？&&&
没有附着污损、灰尘吗？ 1）拧紧
2）、3）依据目视 1）、2）、3）没有异常。&&&
注意铜排变色不表示特性有问题。&&&
导体导线 1)
导体没有由于过热而变色和变形等？&&&
电线护层没有破裂和变色吗？ 1）、2）依据目测 1）、2）没有异常&&&
端子排 没有损伤吗？ 依据目测 没有损伤&&&
滤波电容器 1)
没有漏液、变色、裂纹和外壳膨胀吗？&&&
安全阀没出来吗？阀体没有显著膨胀吗？&&&
按照需要测量静电容量 1）、2）依据目测&&&
3）根据维护信息判断寿命或用静电容量测量测定电容量。 1）、2）没有异常&&&
3）静电容量≥初始值×0.85&&&
没有由于过热产生异味和绝缘体开裂吗？&&&
没有断线吗？ 1）依据嗅觉或目视2）依据目视或卸开一端的连接，用万用表测量 1）没有异常&&&
2）电阻值在±10％标称值以内&&&
变压器、电抗器 没有异常的振动声和异味吗？ 依据听觉、目视、嗅觉 没有异常&&&
电磁接触器 1)
工作时没有振动声音吗？&&&
接触点接触良好吗 1） 依据听觉&&&
2） 依据目视 1）、2）没有异常&&&
控制电路 控制印刷电路板连接器 1)
螺丝和连接器没有松动吗？&&&
没有异味和变色吗？&&&
没有裂缝、破损、变形、显著锈蚀吗？&&&
电容器没有漏液和变形痕迹吗？ 1） 拧紧&&&
2） 依据嗅觉或目视&&&
3） 依据目视&&&
4） 目视并根据维护信息判断寿命 1）、2）、3）、4）没有异常&&&
冷却系统 冷却风扇 1）没有异常声音振动吗？&&&
2）螺栓等没有松动吗？&&&
3）没有由于过热而变色吗？ 1） 依据听觉、视觉、或用手转一下（必须切断电源）&&&
2） 拧紧&&&
3） 依据目视、并按维护信息判断寿命 1）
平稳旋转&&&
、3）没有异常&&&
通风道 散热片和进气、排气口没有堵塞和附着异物吗？ 依据目视 没有异常&&&
注意：污染的地方，请用化学上中性的清扫布擦拭干净。用电气清除器除去灰尘等。&&&
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