主轴驱动系统的故障诊断与维修课件.ppt

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1、第四章 主轴驱动系统 的故障诊断与维修4.1 概述 主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力装置部主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力装置部分分。它带动工件或刀具作相应的旋转运动，从而能配合进。它带动工件或刀具作相应的旋转运动，从而能配合进给运动，加工出理想的零件。给运动，加工出理想的零件。主主轴驱动变轴驱动变速目前主要有两种形式速目前主要有两种形式:一是主一是主轴电动轴电动机机齿齿轮换轮换档档，目的在于降低主，目的在于降低主轴转轴转速，增大速，增大传动传动比，放大主比，放大主轴轴功率以适功率以适应应切削的需要；切削的需要；二二是是主主轴电动轴电动机通机通过过同步同步齿齿形形带带或皮或皮带

2、驱动带驱动主主轴轴，该类该类主主轴电动轴电动机又称机又称宽宽域域电电机或机或强强切削切削电动电动机，具有恒功率机，具有恒功率宽宽的特点。由于无需机械的特点。由于无需机械变变速，主速，主轴轴箱内省却了箱内省却了齿轮齿轮和离合器，主和离合器，主轴轴箱箱实际实际上成了主上成了主轴轴支架，支架，简简化了主化了主传动传动系系统统，从而提高了，从而提高了传动链传动链的可靠性。的可靠性。主轴驱动系统分类：一）直流主轴驱动系统一）直流主轴驱动系统 二）主轴通用变频器控制系统二）主轴通用变频器控制系统 三）交流主轴驱动系统三）交流主轴驱动系统SIMODRIVE 611 变频器系统变频器系统SIMODRIVE61

3、1 模拟式变频器系统SIMODRIVE611 数字式变频器系统带SINUMERIK 840DSiemens 1PH7 主轴电机主轴电机1PH7 电机电机(AH 100 至至AH 160 和和AH 180/AH225)使用说明使用说明1PH7 空气冷却主轴电机具有以下特点空气冷却主轴电机具有以下特点l 电机的总长度缩短电机的总长度缩短l 集成的终端外壳设计集成的终端外壳设计(AH 100 至至AH160)将噪音曲将噪音曲线降至最低线降至最低l速度高达速度高达9 000 转转/分分(可选用可选用12 000 转转/分分)l 持续提供各种额定转矩即使停止时持续提供各种额定转矩即使停止时l 对对SIM

4、ODRIVE 611 的各种功率级别进行最优配的各种功率级别进行最优配置置 1PH7 空气冷却型交流主轴电机是一种转动平稳空气冷却型交流主轴电机是一种转动平稳无须维护的四极鼠笼式异步电机。专门设计用于与无须维护的四极鼠笼式异步电机。专门设计用于与SIMODRIVE 611 变频器系统相连接。变频器系统相连接。一台提供单独供风的风机沿轴向安装在电动机的一台提供单独供风的风机沿轴向安装在电动机的尾部。气流的正常流向是从驱动端到非驱动端，以便尾部。气流的正常流向是从驱动端到非驱动端，以便让机床中的废气更好的排走。让机床中的废气更好的排走。电机配置了一个内置的编码系统，用来感应电机电机配置了一个内置的

5、编码系统，用来感应电机的转速和间接的位置。这个编码器能够使的转速和间接的位置。这个编码器能够使C 轴做为标轴做为标准操作。也就是说，不再需要额外的编码器来控制准操作。也就是说，不再需要额外的编码器来控制C轴。轴。对主轴传动系统的要求对主轴传动系统的要求:一）调速范围宽一）调速范围宽 为保证加工时选用合适的切削用量，以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、工序和材料动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和材料的加工要求，对主轴的调速范围提出了更高的

6、要求，要求主的加工要求，对主轴的调速范围提出了更高的要求，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。目前主轴驱动装置的恒转矩调调速，并减少中间传动环节。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达速范围已可达1 1：100100，恒功率调速范围也可达，恒功率调速范围也可达1 1：3030，过载，过载1.51.5倍时仍可持续工作达倍时仍可持续工作达3030minmin。二）恒功率范围要宽二）恒功率范围要宽 要求主轴在调速范围内均能提供要求主轴在调速范围内均能提供所需的切削功率，并尽可能在调速范围内提供主轴电机

7、的最所需的切削功率，并尽可能在调速范围内提供主轴电机的最大功率。由于主轴电机与驱动装置的限制，主轴在低速段均大功率。由于主轴电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（即在低速段采用机械减速装置），采用分段无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。以扩大输出转矩。三）具有四象限驱动能力三）具有四象限驱动能力 要求主轴在正、反向要求主轴在正、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

8、可以在时间要短。目前一般伺服主轴可以在1 1S S内从静止加内从静止加速到速到60006000r/minr/min。四）具有位置控制能力四）具有位置控制能力 即进给功能（即进给功能（C C轴功能）轴功能）和定向功能（准停功能），以满足加工中心自动换和定向功能（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。工艺的需要。主轴定向准停控制功能主轴定向准停控制功能 由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要，由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要，数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而且

9、应有电气控制系统自动实现，以进一步缩短且应有电气控制系统自动实现，以进一步缩短定位时间，提高机床效率。定位时间，提高机床效率。主轴定向准停控制，当采用位置编码器作主轴定向准停控制，当采用位置编码器作为位置检测器件时，为了控制主轴位置，主轴为位置检测器件时，为了控制主轴位置，主轴与编码器之间必须是与编码器之间必须是1 1：1 1传动或将编码器直接传动或将编码器直接安装在主轴轴端。当采用磁性传感器作为位置安装在主轴轴端。当采用磁性传感器作为位置检测器件时，磁性器件应直接安装在主轴上，检测器件时，磁性器件应直接安装在主轴上，而磁性传感头则应固定在主轴箱体上。而磁性传感头则应固定在主轴箱体上。采用编码

10、器与使用磁性传感器的方式相比，具有采用编码器与使用磁性传感器的方式相比，具有定位点在定位点在0 0360360范围内灵活可调，定位精度高，定范围内灵活可调，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，因此其使用较广。置检测器件，因此其使用较广。4.3 主轴通用变频器 随着交流调速技术的发展，目前数控机床的主轴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。变驱动多采用交流主轴电动机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（磁通转频器的控制方式从最初的电压空间矢量控

11、制（磁通转迹法）到矢量控制（磁通定向控制），发展至今天直迹法）到矢量控制（磁通定向控制），发展至今天直接转矩控制，从而能方便地实现无速度传感器化；脉接转矩控制，从而能方便地实现无速度传感器化；脉宽调制（宽调制（PWMPWM）技术从正弦技术从正弦PWMPWM发展至优化发展至优化PWMPWM技术和随技术和随机机PWMPWM技术，以实现电流谐波畸变小，电压利用率最高、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；功率器件由标；功率器件由GTOGTO、GTRGTR、IGBTIGBT发展到智能模块发展到智能模块

12、IPMIPM，是开关速度快、驱动电流小、控制驱动简单、故障率是开关速度快、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。降低、干扰得到有效控制及保护功能进一步完善。随着数控控制的随着数控控制的SPWMSPWM变频调速系统的发展，数控机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。所谓床主轴驱动采用通用变频器控制也越来越多。所谓“通用通用”包含着两方面的含义：包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼型一是可以和通用的笼型异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能，异步电动机配套应用；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。可应用

13、于各种不同性质的负载。如三菱如三菱FR-A500FR-A500系列变频器既可以通过系列变频器既可以通过2 2、5 5端，用端，用CNCCNC系统输出的模拟信号来控制电动机的转速，也可通系统输出的模拟信号来控制电动机的转速，也可通过拨码开关的编码输出或过拨码开关的编码输出或CNCCNC系统的数字信号输出值系统的数字信号输出值RHRH、RMRM和和RLRL端，通过变频器的参数设置，实现从最低速到端，通过变频器的参数设置，实现从最低速到最高速的变速。最高速的变速。值得注意的是，变频器的冷却方式都采用值得注意的是，变频器的冷却方式都采用风风扇强迫冷却扇强迫冷却。如果通风不良，器件的温度将会。如果通风不

14、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。风道，以保证变频器的正常运转。4.3.1 变频器连接图脚号脚号 描述描述 说明说明 P24P24 为逻辑输入提供为逻辑输入提供+24+24V V 2424V V直流，最大电流直流，最大电流3030mAmA （禁止与端子（禁止与端子L L短接）短接）1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,独立的逻辑输入独

15、立的逻辑输入 使用使用p24p24或相当于或相当于L L的外部输入的外部输入 L L（上端）上端）逻辑输入地逻辑输入地 输入输入1-61-6的电流和（流入）的电流和（流入）11,1211,12 分离逻辑输出分离逻辑输出 闭合状态下最大电流为闭合状态下最大电流为5050mAmACM2CM2 逻辑输出地逻辑输出地 100100mAmA：1111、1212的电流和（流入）的电流和（流入）FMFM PWMPWM（模拟模拟/数字）输出数字）输出 0 100 10VDCVDC，1mA1mA，PWMPWM和占空比为和占空比为5050的数字量的数字量 L(L(下端下端)模拟输入地模拟输入地 OIOI、O O、

16、H H的电流和（流入）的电流和（流入）OIOI 模拟电流输入模拟电流输入 范围为范围为4 19.64 19.6mAmA，标称值为标称值为2020mAmAO O 模拟电压流入模拟电压流入 范围为范围为0 9.60 9.6VDCVDC，标称值为标称值为1010VDCVDC，输入阻抗为输入阻抗为1010K K H H+10+10V V模拟基准源模拟基准源 标称值为标称值为1010V V，最大电流为最大电流为1010mAmA 脚号脚号 描述描述 说明说明 AL0AL0 通用继电器通用继电器 250 250VAC,VAC,，最大电流最大电流2.52.5A A（电阻负载）电阻负载）250 250VAC,V

17、AC,，最大电流最大电流0.20.2A A（感性负载，感性负载，功率因数为功率因数为0.40.4）100 100VDCVDC，最小电流最小电流1010mAmA 30VDC 30VDC，最大电流最大电流3 3A A（电阻负载）电阻负载）30 30VACVAC，最大电流最大电流0.70.7A A（感性负载，感性负载，功率因数为功率因数为0.40.4）5 5VDCVDC，最小电流最小电流100100mAmA AL1AL1 继电器，运行中为继电器，运行中为常闭常闭 AL2AL2继电器，运行中为继电器，运行中为常开常开+1,+1,RBRB 直流母线抑制器直流母线抑制器 配件（提供动态制动，抑制干扰等）配

18、件（提供动态制动，抑制干扰等）+,-+,-制动电阻制动电阻 L1,L2,L3L1,L2,L3 主电源供电输入主电源供电输入 主电路强电部分主电路强电部分 T1,T2,T3T1,T2,T3 电机供电输出电机供电输出 4.3.3 4.3.3 主轴通用变频器常见报警及故障主轴通用变频器常见报警及故障处理处理一）通用变频器常见报警及保护。一）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了较多的保护功能，这些保护功能与主轴驱动器的故

19、障检测与维修密切相关。当驱动器出现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，分析故障故障时，可以根据保护功能的情况，分析故障原因。原因。故障现象故障现象 故障原因故障原因 报警号报警号 内内 容容 引起故障可能的原因引起故障可能的原因 F0001 F0001 过电流过电流 1)1)电电动动机机的的功功率率（P0307P0307）与与变变频频器器的的功功率率（P0206P0206）不不对对应应，电电动动机机功功率率大大于于变变频频器器功功 率；率；2)2)电动机的导线短路；电动机的导线短路；3)3)有接地故障。有接地故障。F0002F0002过电压过电压1)1)供电

20、电源电压过高；供电电源电压过高；2)2)斜坡下降太快，再生制动引起过电压；斜坡下降太快，再生制动引起过电压；3)3)负载惯量太大，制动时引起过电压。负载惯量太大，制动时引起过电压。F0003F0003 欠电压欠电压 1)1)供电电源电压太低；供电电源电压太低；2)2)供电电源有短路时掉电或瞬时电压跌落。供电电源有短路时掉电或瞬时电压跌落。变频器（440系列）的主要报警及故障诊断如下表：F0004F0004F0005F0005变频器过变频器过热热1 1）冷却风机运行不正常；）冷却风机运行不正常；2 2）环境温度过高；）环境温度过高；3 3）变频器过载。）变频器过载。F0022F0022 功率模块

21、故功率模块故障障 1 1）IGBTIGBT短路；短路；2 2）接地故障。）接地故障。F0030F0030冷却风机故冷却风机故障障 风机不在工作。风机不在工作。F0041F0041电动机参数电动机参数自动检测失自动检测失败败 1 1）变频器与电动机连接不正确；）变频器与电动机连接不正确；2 2）电动机参数不正确，参数值太小或）电动机参数不正确，参数值太小或太大。太大。二）主轴变频系统常见故障及处理：二）主轴变频系统常见故障及处理：1.1.主轴电机不转主轴电机不转主轴电机不转主轴电机不转 主要有以下原因：主要有以下原因：主要有以下原因：主要有以下原因：11）检查）检查CNCCNC系统是否有速度控制

22、信号输出。系统是否有速度控制信号输出。22）主轴驱动装置故障。）主轴驱动装置故障。33）主轴电动机故障。）主轴电动机故障。4 4）变变频频器器输输出出端端子子U U、V V、WW不不能能提提供供电电源源。造造成成此此种情况可能有以下原因：种情况可能有以下原因：a)a)是是否否有有报报警警错错误误代代码码显显示示，如如有有报报警警，对对照照相相关关说说明明书书解解决决（主主要要有有过过流流、过过热热、过过压压、欠欠压压以以及功率块故障等）。及功率块故障等）。b)b)频频率率指指定定源源和和运运行行指指定定源源的的参参数数是是否否设设置置正确。正确。c)c)智能输入端子的输入信号是否正确。智能输入

23、端子的输入信号是否正确。3.3.电机转速不能到达电机转速不能到达主要原因可能有：主要原因可能有：1 1）如果使用模拟输入，是否用电流或电压如果使用模拟输入，是否用电流或电压“OO”或或“OIOI”i.i.检查连线检查连线 ii.ii.检查电位器或信号发生器检查电位器或信号发生器 22）负载太重负载太重 i.i.减少负载减少负载ii.ii.重负载激活了过载限定（根据需要不让此重负载激活了过载限定（根据需要不让此过载信号输出）过载信号输出）4.4.电机过载电机过载（连续超负载连续超负载150150一分钟以上一分钟以上）造成电机过载原因有：造成电机过载原因有：1 1）机械负载是否有突变）机械负载是否

24、有突变 2 2）电机配用太小）电机配用太小 3 3）电机发热绝缘变差）电机发热绝缘变差 4 4）电压是否波动较大）电压是否波动较大 5 5）是否存在缺相）是否存在缺相 6 6）机械负载增大）机械负载增大 7 7）供电电压过低）供电电压过低 5.5.变频器过载变频器过载变频器过载变频器过载 造成变频器过载原因有：造成变频器过载原因有：造成变频器过载原因有：造成变频器过载原因有：1 1）检查变频器容量是否配小，否则加大容量。）检查变频器容量是否配小，否则加大容量。2 2）检查机械负载是否有卡死现象。）检查机械负载是否有卡死现象。3 3）V/FV/F曲线设定不良，重新设定。曲线设定不良，重新设定。6

25、.6.主轴转速不稳定主轴转速不稳定主轴转速不稳定主轴转速不稳定 主要原因有：主要原因有：主要原因有：主要原因有：11）负载波动是否太大。）负载波动是否太大。22）电源是否不稳。）电源是否不稳。33）该现象是否出现在某一特定频率下。此现象可）该现象是否出现在某一特定频率下。此现象可 以以稍稍微微改改变变输输出出频频率率，使使用用跳跳频频设设定定将将此此有有问问题题的的频频率率跳过。跳过。44）外界干扰。）外界干扰。7.7.主轴转速与变频器输出频率不匹配主轴转速与变频器输出频率不匹配主轴转速与变频器输出频率不匹配主轴转速与变频器输出频率不匹配 主要原因有：主要原因有：主要原因有：主要原因有：1 1

26、）最大频率设定是否正确。）最大频率设定是否正确。2)2)验证验证V/FV/F设定值与主轴电机规格是否相匹配。设定值与主轴电机规格是否相匹配。33）确保所有比例项参数设定正确。）确保所有比例项参数设定正确。8.8.主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主要原因有：主要原因有：主要原因有：主要原因有：当当进进行行螺螺纹纹切切削削或或用用每每转转进进给给指指令令切切削削时时，会会出出现现停停止止进进给给、主主轴轴仍仍继继续续运运转转的的故故障障。要要执执行行每每转转进进给给的的指指令令，主主轴轴必必须须有有每每转转一一

27、个个脉脉冲冲的的反反馈馈信信号号，一一般般情情况下为主轴编码器有问题。可以用以下方法来确定：况下为主轴编码器有问题。可以用以下方法来确定：11）CRTCRT画面有报警显示。画面有报警显示。22）通过）通过PLCPLC状态显示观察编码器的信号状态。状态显示观察编码器的信号状态。3 3）用用每每分分钟钟进进给给指指令令代代替替每每转转进进给给指指令令来来执执行行程序，观察故障是否消失。程序，观察故障是否消失。三）注意事项：三）注意事项：三）注意事项：三）注意事项：11）保持变频器的清洁，不要让灰尘等其它杂质进入。）保持变频器的清洁，不要让灰尘等其它杂质进入。22）特别注意避免断线或连接错误。）特别

28、注意避免断线或连接错误。33）牢固连接接线端和连接器。）牢固连接接线端和连接器。44）确保使用具有合适容量的熔断器，漏电断路器，）确保使用具有合适容量的熔断器，漏电断路器，交交流接触器，电机连线。流接触器，电机连线。55）切断电源后应等待至少）切断电源后应等待至少5 5分钟，才能进行维护或检分钟，才能进行维护或检 查。查。66）设备应远离潮湿和油雾，灰尘，金属丝等杂质。）设备应远离潮湿和油雾，灰尘，金属丝等杂质。四）维修实例四）维修实例四）维修实例四）维修实例例例1 1：驱动器出现过电流报警的故障维修驱动器出现过电流报警的故障维修 故障现象：故障现象：故障现象：故障现象：某数控车床，在加工时主

29、轴运行突然停止，某数控车床，在加工时主轴运行突然停止，出现打刀，驱动器显示过电流报警出现打刀，驱动器显示过电流报警。分析与处理过程：分析与处理过程：分析与处理过程：分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再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。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，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：根据报警现象，分析可能存在的主要

30、原因有：11）主轴驱动器控制板不良。主轴驱动器控制板不良。22）电动机连续过载。电动机连续过载。33）电动机绕组存在局部短路。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。部短路。维修时仔细测量电动机绕组的各项电阻，发现维修时仔细测量电动

31、机绕组的各项电阻，发现U U相对相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路。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，对地电阻恢复连接处绝缘套已经老化；经重新连接后，对地电阻恢复正常。正常。再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现。再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现。例例3 3：不执行螺纹加工的故障维修：不执行螺纹加工的故障维修 故障现象：故障现象：故障现象：故障现象：配套某系统的数控车床，在自动加工时，配套某系统的数控车床，在自动加工时，发现机床不执行螺

32、纹加工程序。发现机床不执行螺纹加工程序。分析与处理过程：分析与处理过程：分析与处理过程：分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主数控车床加工螺纹，其实质是主轴的转角与轴的转角与Z Z轴进给之间进行的插补。主轴的角度位移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。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：障原因主要有以下几种：1 1）主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不良。良。2 2）主轴编码器故障。主轴编码器故障。3 3）主轴驱动器与数控装置之间的

33、位置反馈信号电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缆连接不良。4 4）主轴编码器方向设置错误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，故可以经查主轴编码器与主轴驱动器的连接正常，故可以排除第排除第1 1项；且通过项；且通过CRTCRT的显示，可以正常显示主轴转速，的显示，可以正常显示主轴转速，因此说明主轴编码器的因此说明主轴编码器的A A、-A-A、B B、-B-B信号正常；在利用信号正常；在利用示波器检查示波器检查Z Z、-Z-Z信号，可以确认编码器零脉冲输出信信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确。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

34、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。转进给动作，因此它与主轴的速度到达信号有关。在在FANUC 0-TDFANUC 0-TD系统上，主轴的每转进给动作与参数系统上，主轴的每转进给动作与参数PRM24.2PRM24.2的设定有关，当该位设定为的设定有关，当该位设定为“0”“0”时，时，Z Z轴进给轴进给时不监测时不监测“主轴速度到达主轴速度到达”信号；设定为信

35、号；设定为“1”“1”时，时，Z Z轴轴进给时需要检测进给时需要检测“主轴速度到达主轴速度到达”信号。信号。在本机床上，检查发现该位设定为在本机床上，检查发现该位设定为“1 1”，因此只有，因此只有“主轴速度到达主轴速度到达”信号为信号为“1 1”时，才能实现进给。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。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，示值与系统的指令值一致时，“主轴速

36、度到达主轴速度到达”信号仍信号仍然为然为“0 0”。进一步检查发现，该信号连接线断开；重新连接后，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。螺纹加工动作恢复正常。例例例例5 5 5 5：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修 故故故故障障障障现现现现象象象象：配配套套某某系系统统的的数数控控车车床床，开开机机时时发发现现，当机床进行换刀动作时，主轴也随之转动。当机床进行换刀动作时，主轴也随之转动。分分分分析析析析与与与与处处处处理理理理过过过过程程程

37、程：由由于于该该机机床床采采用用的的是是安安川川变变频频器器控控制制主主轴轴，主主轴轴转转速速是是通通过过系系统统输输出出的的模模拟拟电电压压控控制制的的。根根据据以以往往的的经经验验，安安川川变变频频器器对对输输入入信信号号的的干干扰扰比比较较敏敏感，因此初步确认故障原因与线路有关。感，因此初步确认故障原因与线路有关。为为了了确确认认，再再次次检检查查了了机机床床的的主主轴轴驱驱动动器器与与刀刀架架控控制制的的原原理理图图于于实实际际接接线线，可可以以判判定定在在线线路路连连接接、控控制制上上两者相互独立，不存在相互影响。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

38、与屏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，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县进行重新连接后，故障消失。将电缆重新布线并对屏蔽县进行重新连接后，故障消失。4.5 4.5 交流伺服主轴驱动系统交流伺服主轴驱动系统 数控机床对主轴要求在很宽范围内转速可调，恒功率范围宽。要求机床有螺纹加工功能、准停功能和恒功率加工等功能时，就要对主轴提出相应的速度控制和位置控制要求。主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，相应的主轴电动机装配有编码器作为主轴位置检测；另一种方法就是在主轴上直接安装外置式的编码器，这在机床改造和经济型

39、数控车床中用得较多。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形式，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：4.5.1 主轴伺服与数控装置的接线图4.5.4 主轴伺服系统故障诊断一一一一)当当当当主主主主轴轴轴轴伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统发发发发生生生生故故故故障障障障时时时时，通通通通常常常常有有有有三三三三种种种种表表表表现现现现形形形形式式式式:1.1.1.1.CRTCRTCRTCRT或操作面板上显示报警内容或报警信息。或操作面板上显示报警内容或报警信息。或操作面板上显示报警内容或报警信息。或操作面板上显示报警内容或报警信息。2.2.2.2.是是是是在

40、在在在主主主主轴轴轴轴驱驱驱驱动动动动装装装装置置置置上上上上用用用用报报报报警警警警灯灯灯灯或或或或数数数数码码码码管管管管显显显显示示示示主主主主轴轴轴轴驱动装置的故障。驱动装置的故障。驱动装置的故障。驱动装置的故障。3.3.3.3.主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴工作不正常，但无任何报警信息。二二二二)主轴伺服系统常见故障有：主轴伺服系统常见故障有：主轴伺服系统常见故障有：主轴伺服系统常见故障有：数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与

41、数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z Z Z Z轴进给之间进行插补，主轴的角位移是通过主轴编码轴进给之间进行插补，主轴的角位移是通过主轴编码轴进给之间进行插补，主轴的角位移是通过主轴编码轴进给之间进行插补，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，系统进行的是主轴器进行测量的，一般螺纹加工时，系统进行的是主轴器进行测量的，一般螺纹加工时，系统进行的是主轴器进行测量的，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，主轴必须有每转进给动作，要执行每转进给的指令，主轴必须有每转进给动作，要执行每转进给的指令，主轴必须有每转进给动作，要执行每转进给的指令，主轴

42、必须有每每每每转转转转一一一一个个个个脉脉脉脉冲冲冲冲的的的的反反反反馈馈馈馈信信信信号号号号，“乱乱乱乱牙牙牙牙”往往往往往往往往是是是是由由由由于于于于主主主主轴轴轴轴与与与与Z Z Z Z轴进给不能实现同步引起的，此外，还有以下原因：轴进给不能实现同步引起的，此外，还有以下原因：轴进给不能实现同步引起的，此外，还有以下原因：轴进给不能实现同步引起的，此外，还有以下原因：主轴编码器或主轴编码器或主轴编码器或主轴编码器或Z Z Z Z轴轴轴轴“零位脉冲零位脉冲零位脉冲零位脉冲”不良或受到干扰。不良或受到干扰。不良或受到干扰。不良或受到干扰。主轴编码器或连轴器松动（断裂）。主轴编码器或连轴器松

43、动（断裂）。主轴编码器或连轴器松动（断裂）。主轴编码器或连轴器松动（断裂）。主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰。主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰。主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰。主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰。主轴转速不稳，有抖动。主轴转速不稳，有抖动。主轴转速不稳，有抖动。主轴转速不稳，有抖动。.螺纹加工出现螺纹加工出现“乱牙乱牙”故障故障 主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮换档等场合，有三种实现方式：换档等场合，有三种实现方式：换档等场合，

44、有三种实现方式：换档等场合，有三种实现方式：机械准停控制机械准停控制机械准停控制机械准停控制 由带由带由带由带V V V V型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。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磁性传感器的电器准停控制磁性传感器的电器准停控制磁性传感器的电器准停控制 发发发发磁磁磁磁体体体体安安安安装装装装在在在在主主主主轴轴轴轴后后后后端端端端，磁磁磁磁传传传传感感感感器器器器安安安安装装装装在在在在主主主主轴轴轴轴箱箱箱箱上上上上，其其其其安安安安装装装装位位位位置置置置决决决决定定定

45、定了了了了主主主主轴轴轴轴的的的的准准准准停停停停点点点点，发发发发磁磁磁磁体体体体和和和和磁传感器之间的间隙为（磁传感器之间的间隙为（磁传感器之间的间隙为（磁传感器之间的间隙为（1.50.51.50.51.50.51.50.5）mmmmmmmm。编码器性的准停控制编码器性的准停控制编码器性的准停控制编码器性的准停控制 通通通通过过过过主主主主轴轴轴轴电电电电动动动动机机机机内内内内置置置置安安安安装装装装或或或或在在在在机机机机床床床床主主主主轴轴轴轴上上上上直直直直接接接接安安安安装装装装一一一一个个个个光光光光电电电电编编编编码码码码器器器器来来来来实实实实现现现现准准准准停停停停控控控

46、控制制制制，准准准准停停停停角角角角度度度度可可可可任意设定。任意设定。任意设定。任意设定。.主轴定位点不稳定或主轴不能定位主轴定位点不稳定或主轴不能定位 上述准停均要经过减速的过程，如减速或增益等上述准停均要经过减速的过程，如减速或增益等上述准停均要经过减速的过程，如减速或增益等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，准定方式参数设置不当，均可引起定位抖动。另外，准定方式参数设置不当，均可引起定位抖动。另外，准定方式参数设置不当，均可引起定位抖动。另外，准定方式（1 1 1 1）中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，准停）中定位液压缸活塞移动的限位开关失

47、灵，准停）中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，准停）中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，准停方式（方式（方式（方式（2 2 2 2）中发磁体和磁传感器之间的间隙发生变化）中发磁体和磁传感器之间的间隙发生变化）中发磁体和磁传感器之间的间隙发生变化）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。或磁传感器失灵均可引起定位抖动。或磁传感器失灵均可引起定位抖动。或磁传感器失灵均可引起定位抖动。例例例例1 1 1 1：某加工中心，配套：某加工中心，配套：某加工中心，配套：某加工中心，配套6 6 6 6SC6502SC6502SC6502SC6502主轴驱动器，主轴驱动器，主轴驱动器

48、，主轴驱动器，在调试时，出现主轴定位点不稳定的故障。在调试时，出现主轴定位点不稳定的故障。在调试时，出现主轴定位点不稳定的故障。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分析与处理过程：维修时通过多次定位进行反复分析与处理过程：维修时通过多次定位进行反复分析与处理过程：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：试验，确认本故障的实际故障现象为：试验，确认本故障的实际故障现象为：试验，确认本故障的实际故障现象为：该该该该机机机机床床床床可可可可以以以以在在在在任任任任意意意意时时时时刻刻刻刻进进进进行行行行主主主主轴轴轴轴定定定定位位位位，

49、定定定定位位位位动动动动作作作作正正正正确。确。确。确。只只只只要要要要机机机机床床床床不不不不关关关关机机机机，不不不不论论论论进进进进行行行行多多多多少少少少次次次次定定定定位位位位，其其其其定定定定位位位位点点点点总是保持不变。总是保持不变。总是保持不变。总是保持不变。机机机机床床床床关关关关机机机机后后后后，再再再再次次次次开开开开机机机机执执执执行行行行主主主主轴轴轴轴定定定定位位位位，定定定定位位位位位位位位置置置置与与与与关关关关机机机机前前前前不不不不同同同同，在在在在完完完完成成成成定定定定位位位位后后后后，只只只只要要要要不不不不开开开开机机机机以以以以后每次定位总是保持在

50、该位置不变。后每次定位总是保持在该位置不变。后每次定位总是保持在该位置不变。后每次定位总是保持在该位置不变。每每每每次次次次关关关关机机机机后后后后，重重重重新新新新定定定定位位位位，其其其其定定定定位位位位点点点点都都都都不不不不同同同同，主主主主轴轴轴轴可可可可以以以以在在在在任任任任意意意意位位位位置置置置定定定定位位位位。因因因因为为为为主主主主轴轴轴轴定定定定位位位位的的的的过过过过程程程程，事事事事实实实实上上上上是是是是将将将将主主主主轴轴轴轴停停停停止止止止在在在在编编编编码码码码器器器器“零零零零位位位位脉脉脉脉冲冲冲冲”不不不不固固固固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有