第四章主轴驱动系统的故障诊断与维修ppt课件

1、第四章 主轴驱动系统 的缺点诊断与维修.4.1 概述 主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力安装部分。它带开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。 主轴驱动变速目前主要有两种方式:一是主轴电动机齿轮换档，目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以顺应切削的需求；二是主轴电动机经过同步齿形带或皮带驱动主轴，该类主轴电动机又称宽域电机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省却了齿轮和离合器，主轴箱实践上成了主轴支架，简化了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。.主轴驱动系统分类： 一直流主轴驱动系统 二主轴通用变频器控制系统 三交流主轴驱

2、动系统.SIMODRIVE 611 变频器系统SIMODRIVE611 模拟式变频器系统.SIMODRIVE611 数字式变频器系统带SINUMERIK 840D.Siemens 1PH7 主轴电机1PH7 电机(AH 100 至AH 160 和AH 180/AH225).运用阐明1PH7 空气冷却主轴电机具有以下特点 电机的总长度缩短 集成的终端外壳设计(AH 100 至AH160)将噪音曲线降至最低速度高达9 000 转/分(可选用12 000 转/分) 继续提供各种额定转矩即使停顿时 对SIMODRIVE 611 的各种功率级别进展最优配置. 1PH7 空气冷却型交流主轴电机是一种转动平

3、稳无须维护的四极鼠笼式异步电机。专门设计用于与SIMODRIVE 611 变频器系统相衔接。 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，用来感应电机的转速和间接的位置。这个编码器可以使C 轴做为规范操作。也就是说，不再需求额外的编码器来控制C轴。.运用 小型而且构造紧凑的机床(AH 100 至AH 160) 复杂的加工中心和车床 公用机床.1PH4 主轴电机.规格阐明1PH4 水冷却主轴电机具有如下性能 设备体积小功率强度大 最高速度可达9 000 转/分(可选12 000 转/分) 即使在

4、设备停顿时也可输出各种转矩 经过冷却处置的凸缘能有效防止由于机械传动系所引起的热应力 噪音低 防护级别高(IP65 轴盖为IP55) 旋转精度高. 由于现代机械设备设计构造紧凑，从电气驱动部件中产生的热量会对机械的精度产生副作用。对于功率密度高，而且冷却效果好的电机的要求，促使了1PH4系列水冷型交流主轴电机的开展。 而且同时满足高转矩和设备体积小(从而质量惯性小)的双重性能的这一复合产品的加速和刹车时间都短从而减少了作无用功的时间。 1PH4 电机是一种性能巩固，4 极感应的鼠笼式电动机。专门设计用于与SIMODRIVE611 变频系统进展衔接，其功率损失和噪音级别都降低到很低程度。由于这一

5、系列电动机的设计紧凑，使得在运用中，可以获得较高的最大运转速度。.电机配备了一套编码器系统，用来感应电机的运转速度，以及间接了解转子的所处位置。这一编码器可以进展额定情况下的C 轴运转方式，也就是说，对于C轴运转不需求额外的编码器运用 全封锁式的铣床 高负荷的铣床 车床中的反向轴.对主轴传动系统的要求: 一调速范围宽 为保证加工时选用适宜的切削用量，以获得最正确的消费率、加工精度和外表质量，特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为顺应各种刀具、工序和资料的加工要求，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调速，并减少中间传动环节。目前主轴驱

6、动安装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，过载1.5倍时仍可继续任务达30min。 二恒功率范围要宽 要求主轴在调速范围内均能提供所需的切削功率，并尽能够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安装的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需求，常采用分段无级变速的方法即在低速段采用机械减速安装，以扩展输出转矩。 . 三具有四象限驱动才干 要求主轴在正、反向转动时均可进展自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前普通伺服主轴可以在1S内从静止加速到6000r/min。 四具有位置控制才干 即进给功能C轴功能和定向功能准停功能，

7、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求。.4.2直流主轴驱动系统 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，但由于数控机床高速、高效、高精度的要求，决议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，电动机的转速由主轴驱动器控制，实现无级变速，因此，它必需具有较宽的调速范围。 2直流主轴电动机通常采用全封锁的构造方式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中运用。. 3主轴电控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，为了使电动机发热最小，定子往

8、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普通采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运转。 5主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器普通都带有D/A转换器、“使能信号输入、“预备好输出、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。由于换刀、精细镗孔、螺纹加工等需求，数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而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。 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，主轴与编码器之间必需是1：1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检测器件时

9、，磁性器件应直接安装在主轴上，而磁性传感头那么应固定在主轴箱体上。 . 采用编码器与运用磁性传感器的方式相比，具有定位点在0360范围内灵敏可调，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，因此其运用较广。 .4.2.1直流主轴控制系统衔接图.4.2.2直流主轴控制系统常见的缺点1.主轴电动机不转 呵斥这类缺点的缘由有： 1印制线路板外表太脏或内部电路接触不良。 2触发脉冲电路缺点，晶闸管无触发脉冲产生 3机床未给出主轴旋转信号、电动机动力线电线或主轴控制单元与电动机连线不良。 4机械衔接零落，如高/低档齿轮切换用的力和齿啮合不良。 5机床负载太大。 6控制信号为满

10、足主轴旋转的条件，如转向信号、速度给定电压为输入。. 2.主轴速度不正常或不稳定 呵斥这类缺点的缘由有： 1装在主轴尾部的测速发电机缺点断线或不良。 2速度指令电压不良或错误。 3D/A变换器缺点。 4电动机不良，如：励磁丧失等。 5电动机负载过重。 6驱动器不良。 7印刷线路板太脏或其误差放大器缺点。 8速度指令错误。 . 3.主轴电动机振动或噪声过大 呵斥这类缺点的缘由有： 1系统电源或相序不对缺相、相序不正确或电压不正常。 2电流反响回路调整不当。 3驱动器上的增益调整电路或颤抖调整电路的调整不当。 4驱动器上的电源开关设定错误如50/60HZ切换开关设定错误等。 5电动机轴承缺点、主轴

11、电动机和主轴之间离合器缺点。 6主轴负荷过大等； . 4.发生过流报警 呵斥这类缺点的缘由有： 1驱动器电流极限设定错误。 2触发电路的同步触发脉冲不正确。 3主轴电动机的点数线圈内部存在部分短路。 4驱动器的控制电源+/-15v或015v电压存在缺点。 . 5.速度偏向过大， 引起速度偏向的缘由有： 1机床切削负荷太重。 2速度调理器或测速反响回路的设定调理不当。 3主轴负载过大、机械传动系统不良或制动器为松开。 4电流调理器或电流反响回路的设定调理不当。 . 6. 熔断器熔丝熔断 产生此缺点的缘由能够有： 1驱动器控制印刷电路板不良 2电动机不良，如：电枢线短路、电枢绕组短路或部分短路，电

12、枢线对地短路等等。 3测速发电机不良 4输入电源相序不正确 5输入电源存在缺相。 . 7.热继电器维护 8.电动机过热 9.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。 10.运转停顿. 11.速度达不到最高转速 引起这类缺点的缘由主要有： 1电动机励磁电流调整过大。 2励磁控制回路存在不良。 3晶闸管整流部分太脏，呵斥直流母线电压过低或绝缘性能降低。. 12.主轴在加/减速时任务不正常 引起此缺点的缘由能够有： 1电动机加/减速电流计先设定、调整不当。 2电流反响回路设定、调整不当。 3加/减速回路时间常数设定不当或电动机/负载间的惯量不匹配。 4机械传动系统

13、不良。 . 13.电动机电刷磨损严重或电刷面上有划痕 其缘由能够有： 1主轴电动机延续长时间过载任务。 2主轴电动机换向器外表太脏或有伤痕。 3电刷上有切削液进入。 4驱动器控制回路的设定、调整不当。 . 维修实例缺点景象：配套某系统的数控车床，配套SIEMENS 6RA26*系列直流主轴驱动器，开机后显示主轴报警。分析与处置过程：检查SIEMENS 6RA26*系列直流主轴驱动器，发现报警的含义与提示是“电源缺点，其能够的缘由有： 1电源相序接反。 2电源缺相，相位不正确。 3电源电压低于额定值的80%。 丈量驱动器输入电压正常，相序正确，但主驱动仍有报警，因此能够的缘由是电源板存在缺点。

14、检查确认缺点缘由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，报警消逝，机床恢复正常。 . 4.2.2 直流主轴驱动系统运用留意点： 安装本卷须知 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任务的前提条件，在维修时必需引起留意。 1安装驱动器的电柜必需密封。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、柜门等部分应进展密封，冷却电扇不要直接吹响驱动器，以免粉尘附着。 维修过程中，必需保证以上部分的完好，确保机床长期可靠任务。 . 2. 电动机维修完成

15、后，进展重新安装时，要遵照以下缘由： 1电动机安装面要平，且有足够的刚性。 2电刷应定期维修及改换，安装位置应尽能够使其检修容易。 3 电动机冷却进风口的进风要充分，安装位置要尽能够使冷却部分的检修容易。 4 电动机应安装在灰尘少、湿度不高的场所，环境温度应在40以下。 5电动机应安装在切削液和油不能直接溅到的位置上。 . 3. 运用检查 在对主轴驱动系统进展维修前，应进展如下驱动系统任务前的检查： 1检查速度指令与电动机转速能否一致，负载指示能否正常。 2电动机能否有异常声音和异常振动。 3轴承温度能否急剧上升等不正常景象。 4电刷上能否有显著的火花发生痕迹。 . 4. 对于任务正常的主轴驱

16、动系统，应进展如下日常维护 1电柜的空气过滤器每月应清扫一次。 2电柜及驱动器的冷却风扇应定期检查。 3建议操作人员每天都应留意主轴电动机的旋转速度、异常振动、异常声音、通风形状、轴承温度、外表温度和异常臭味。 4建议运用单位维护人员，每月应对电刷、换向器进展检查。 建议运用单位维护人员，每半年应对测速发电机、轴承、热管冷却部分、绝缘电阻进展检测。 .4.3 主轴通用变频器 随着交流调速技术的开展，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，开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；脉宽调

17、制PWM技术从正弦PWM开展至优化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减弱的目的；功率器件由GTO、GTR、IGBT开展到智能模块IPM，是开关速度快、驱动电流小、控制驱动简单、缺点率降低、干扰得到有效控制及维护功能进一步完善。 . 随着数控控制的SPWM变频调速系统的开展，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电动机配套运用；二是具有多种可供选择的功能，可运用于各种不同性质的负载。 如三菱FR-A500系列变频器既可以经过2、5端，用CNC系统输出的模拟信号来控制

18、电动机的转速，也可经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，经过变频器的参数设置，实现从最低速到最高速的变速。. 值得留意的是，变频器的冷却方式都采用风扇强迫冷却。假设通风不良，器件的温度将会升高，有时即使变频器并没有跳闸，但器件的运用寿命曾经下降。所以，应留意冷却风扇的运转情况能否正常，经常清拭滤网和散热器的风道，以保证变频器的正常运转。 .4.3.1 变频器衔接图.脚号 描述 说明 P24 为逻辑输入提供+24V 24V直流，最大电流30mA （禁止与端子L短接）1,2,3,4,5,6, 独立的逻辑输入 使用p24或相当于L的外部输入 L（上端） 逻辑输入地 输

19、入1-6的电流和（流入） 11,12 分离逻辑输出 闭合状态下最大电流为50mACM2 逻辑输出地 100mA：11、12的电流和（流入） FM PWM（模拟/数字）输出 0 10VDC，1mA，PWM和占空比为50的数字量 L(下端) 模拟输入地 OI、O、H的电流和（流入） OI 模拟电流输入 范围为4 19.6mA，标称值为20mAO 模拟电压流入 范围为0 9.6VDC，标称值为10VDC，输入阻抗为10K H +10V模拟基准源 标称值为10V，最大电流为10mA .脚号 描述 说明 AL0 通用继电器 250VAC,，最大电流2.5A（电阻负载） 250VAC,，最大电流0.2A（

20、感性负载， 功率因数为0.4） 100VDC，最小电流10mA 30VDC，最大电流3A（电阻负载） 30VAC，最大电流0.7A（感性负载，功率因数为0.4）5VDC，最小电流100mA AL1 继电器，运行中为常闭 AL2继电器，运行中为常开 +1,RB 直流母线抑制器 配件（提供动态制动，抑制干扰等） + ,- 制动电阻 L1,L2,L3 主电源供电输入 主电路强电部分 T1,T2,T3 电机供电输出 .4.3.2 变频调速原理1.变频调速原理： .2. 恒转矩调速 恒转矩变频调速系统中，如能坚持Ux/f=定值，那么f变化时，能坚持过载才干不变实际上。 . 从上式中可知：当f1减小时，最

21、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1中虚线所示。 实践上，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1中实线所示。.3.恒功率变频调速 在基频以上调速时，频率从 往上增高，但电压U1却不能添加得比额定电压 还大，最大只能坚持U1 ，由上述公式可知，这迫使 与f成反比降低，Tm与Tst均随频率f1的增高而减小， 坚持不变，机械如图3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。.4.3.3 主轴通用变频器常见报警及缺点处置一通用变频器常见报警及维护。 为了保证驱动器

22、的平安，可靠的运转，在主轴伺服系统出现缺点和异常等情况时，设置了较多的维护功能，这些维护功能与主轴驱动器的缺点检测与维修亲密相关。当驱动器出现缺点时，可以根据维护功能的情况，分析缺点缘由。 .故障现象 故障原因 报警号 内 容 引起故障可能的原因 F0001 过电流 1)电动机的功率（P0307）与变频器的功率（P0206）不对应，电动机功率大于变频器功 率；2)电动机的导线短路；3)有接地故障。 F0002过电压1)供电电源电压过高；2)斜坡下降太快，再生制动引起过电压；3)负载惯量太大，制动时引起过电压。 F0003 欠电压 1)供电电源电压太低；2)供电电源有短路时掉电或瞬时电压跌落。

23、变频器440系列的主要报警及缺点诊断如下表：.F0004F0005变频器过热1）冷却风机运行不正常；2）环境温度过高；3）变频器过载。F0022 功率模块故障 1）IGBT短路；2）接地故障。F0030 冷却风机故障 风机不在工作。 F0041 电动机参数自动检测失败 1）变频器与电动机连接不正确；2）电动机参数不正确，参数值太小或太大。 .二主轴变频系统常见缺点及处置： 1.主轴电机不转 主要有以下缘由： 1检查CNC系统能否有速度控制信号输出。 2主轴驱动安装缺点。 3主轴电动机缺点。 4变频器输出端子U、V、W不能提供电源。呵斥此 种情况能够有以下缘由： a)能否有报警错误代码显示，如有

24、报警，对照相关阐明书处理主要有过流、过热、过压、欠压以及功率块缺点等。 b)频率指定源和运转指定源的参数能否设置正确。 c)智能输入端子的输入信号能否正确。. 2.电机反转 呵斥电机反转的缘由主要有： 1检查输出端子U/T1，V/T2和W/T3的衔接能否正确 ？使得电机的相序与端子衔接相对应，通常来说：正转FWDUVW，和反转REVUWV 2检查电机正反转的相序能否与U/T1，V/T2和W/T3相对应 ？ 3检查控制端子FW和RV连线能否正确 ？端子(FW用于正转，RV用于反转 . 3 .电机转速不能到达 主要缘由能够有： 1假设运用模拟输入，能否用电流或电压“O或“OI i.检查连线 ii.

25、检查电位器或信号发生器 2负载太重 i.减少负载 ii.重负载激活了过载限定根据需求不让此过载信号输出 . 4.电机过载 延续超负载150一分钟以上 呵斥电机过载缘由有： 1机械负载能否有突变 2电机配用太小 3电机发热绝缘变差 4电压能否动摇较大 5能否存在缺相 6机械负载增大 7供电电压过低. 5. 变频器过载 呵斥变频器过载缘由有： 1检查变频器容量能否配小，否那么加大容量。 2检查机械负载能否有卡死景象。 3V/F曲线设定不良，重新设定。. 6.主轴转速不稳定 主要缘由有： 1负载动摇能否太大。 2电源能否不稳。 3该景象能否出如今某一特定频率下。此景象可 以略微改动输出频率，运用跳频

26、设定将此有问题的频率跳过。 4外界干扰。 . 7.主轴转速与变频器输出频率不匹配 主要缘由有： 1最大频率设定能否正确。 2) 验证V/F设定值与主轴电机规格能否相匹配。 3确保一切比例项参数设定正确。 . 8.主轴与进给不匹配螺纹加工时 主要缘由有： 当进展螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停顿进给、主轴仍继续运转的缺点。要执行每转进给的指令，主轴必需有每转一个脉冲的反响信号，普通情况下为主轴编码器有问题。可以用以下方法来确定： 1CRT画面有报警显示。 2经过PLC形状显示察看编码器的信号形状。 3用每分钟进给指令替代每转进给指令来执行程序，察看缺点能否消逝。.三本卷须知： 1坚持变频

27、器的清洁，不要让灰尘等其它杂质进入。 2特别留意防止断线或衔接错误。 3结实衔接接线端和衔接器。 4确保使器具有适宜容量的熔断器，漏电断路器，交 流接触器，电机连线。 5切断电源后应等待至少5分钟，才干进展维护或检 查。 6设备应远离潮湿和油雾，灰尘，金属丝等杂质。.四维修实例 例1：驱动器出现过电流报警的缺点维修 缺点景象：某数控车床，在加工时主轴运转忽然停顿，出现打刀，驱动器显示过电流报警 。 分析与处置过程：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，经改换后机床恢复正常。但机床正常运转数天后，再次出现同样缺点。 由于缺点反复出现，证明该机床主轴系统存在问题，根据报

28、警景象，分析能够存在的主要缘由有： 1主轴驱动器控制板不良。 2电动机延续过载。 3电动机绕组存在部分短路。 . 在以上几点中，根据现场实践加工情况，电动机过载的缘由可以排除。思索到换上元器件后，驱动器可以正常任务数天，故主轴驱动器控制板不良的能够性已较小。因此，缺点缘由能够性最大的是电动机绕组存在部分短路。 维修时仔细丈量电动机绕组的各项电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在部分对地短路。 拆开电动机检查发现，电动机内部绕组与引出线的衔接处绝缘套曾经老化；经重新衔接后，对地电阻恢复正常。 再次改换元器件后，机床恢复正常，缺点不再出现。 . 例2：主轴高速出现异常振动的缺点维修 缺点景象

29、：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。 分析与处置过程：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要素有关，其缘由通常比较复杂。 但在本机床上，由于缺点前交流主轴驱动系统任务正常，可以在高速下旋转；且主轴在超越3000r/min时，在恣意转速下振动均存在，可以排除机械共振的缘由。 经仔细检查机床的主轴驱动系统衔接，最终发现该机床的主轴驱动器的接地线衔接不良，将接地线重新衔接后，机床恢复正常。 . 例3：不执行螺纹加工的缺点维修 缺点景象：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。

30、 分析与处置过程：数控车床加工螺纹，其本质是主轴的转角与Z轴进给之间进展的插补。主轴的角度位移是经过主轴编码器进展丈量。 在本机床上，由于主轴能正常旋转与变速，分析缺点缘由主要有以下几种： 1 主轴编码器与主轴驱动器之间的衔接不良。 2 主轴编码器缺点。 3 主轴驱动器与数控安装之间的位置反响信号电缆衔接不良。 4 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衔接正常，故可以排除第1项；且经过CRT的显示，可以正常显示主轴转速，因此阐明主轴编码器的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。 根据检查，可以确定主轴位置监测系统任务正

31、常。根据数控系统的阐明书，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，系统进展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轴进给时需求检测“主轴速度到达信号。 . 在本机床上，检查发现该位设定为“1，因此只需“主轴速度到达信号为“1时，才干实现进给。 经过系统的诊断功能，检查发现当实践主轴转速显示置与系统的指令指一致时，才干实现进给。 经过系统的诊断功能，检查发现当实践主轴转速显示值与系统的指令值一致时，“主轴速度到达信

32、号依然为“0。 进一步检查发现，该信号衔接线断开；重新衔接后，螺纹加工动作恢复正常。.例4：变频器出现过压报警的维修 缺点景象：配套某系统的数控车床，主轴电动机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。 分析与处置过程：仔细察看机床缺点产生的过程，发现缺点总是在主轴启动、制动时发生，因此，可以初步确定缺点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，如主电动机起/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，那么通常容易产生过电压报警。 修正变频器参数，适当添加加/减速时间后，缺点消除。. 例5：安川变频主轴在换刀时出现旋转的缺点维

33、修 缺点景象：配套某系统的数控车床，开机时发现，当机床进展换刀动作时，主轴也随之转动。 分析与处置过程：由于该机床采用的是安川变频器控制主轴，主轴转速是经过系统输出的模拟电压控制的。根据以往的阅历，安川变频器对输入信号的干扰比较敏感，因此初步确认缺点缘由与线路有关。 为了确认，再次检查了机床的主轴驱动器与刀架控制的原理图于实践接线，可以断定在线路衔接、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衔接，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展重新衔接后，缺点消逝。 . 例6：主轴定位出现超调的缺点维修 缺点景象：某加工中心，配套

34、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，系统无缺点。 分析与缺点处置：由于系统无报警，主轴定位动作正确，可以确认缺点是由于主轴驱动器或系统调整不良引起的。 处理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。 .4.5 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。

35、 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方式，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：. 1) 由于驱动系统必需采用微处置器和现代控制实际进展控制，因此其运转平稳、振动和噪声小。 2驱动系统普通都具有再生制动功能，在制动时，既可将电动机能量反响回电网，起到节能的效果，又可加快制动速度。 3 特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接运用CNC的数字量输出信号进展控制，不要经过D/A转换，转速控

36、制精度得到了提高。. 4与数字交流伺服驱动一样，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展静态调整与动态优化，系统设定灵敏、调整准确。 5由于交流主轴电动机无换向器，主轴电动机通常不需求进展维修。 6主轴电动机转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴电动机更高，可到达数万转。.4.5.1 主轴伺服与数控安装的接线图.4.5.2 相关参数设置位置比例增益 设定位置环调理器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，一样频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大能够会引起振荡或超调。参数数值由详细的伺服系统型号和负载情况确定。 .2. 速度比例增益 设定速度调理器的比例增

37、益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据详细的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。普通情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。 .3.速度积分时间常数设定速度调理器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据详细的伺服驱动系统型号和负载情况确定。普通情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 .4.5.3 主轴伺服系统常见报警1.电机过热报警电机过载，电机太热。等电机温度降低后再开机，看能否有报警，假设报警消逝，那么能够界些负载太大，检查主轴机械负载或切削量能否过大。电机电流太高，例如由于错误的电机数据。

38、电机热维护开关开路，检查主轴电机热开关信号线能否断线或插头衔接不良，用万用表检查电机过热维护开关之间的电阻，应为短路。假设开路，改换热维护开关。电机风扇缺点。.速度丈量电路缺点，改换控制板或电机编码器。电机绕组短路。主轴温升超标a.轴承损伤。b.锁紧螺母过紧。c.短少光滑油。d.恒油安装失效。e.光滑脂加得过多。.2.速度误差过大报警 主轴电机的实践速度与指令速度的误差值超越允许值，普通是启动时电机没有转动或速度上不去。不启动主轴，用手盘主轴使主轴电机快速转动起来，估计电机的实践速度使多少，让另外一个人察看系统的主轴控制板LED显示值或监视画面上的电机速度显示值，看能否根本一致，普通情况有10

39、0200转/分，假设只需12转或10转以下，那么是电机速度传感器或速度反响回路缺点。用示波器丈量控制板上的PA,PB端子的波形。假设波形正常，那么控制板有缺点，修缮或改换，假设波形不正常，改换编码器。 .假设速度显示正常，那么查电机或动力线能否正常，动力线可用万用表或兆欧表丈量出，电机假设有问题，普通会出现过流报警而不会出此报警。电机动力线相序能否接错，假设不对，在启动时主轴来回转几下后出此报警，可将U、V对调。检查主回路接触器能否吸合，假设没有吸合，那么丈量接触器的线圈有无交流电压；假设无，那么控制板有问题。假设有电压，那么改换接触器；假设正常吸合，可丈量直流母线电压能否正常；假设无电压，那

40、么能够是接触器或整流桥有缺点。.检查控制板上的电源电压能否正常。假设有条件即车间里有一样的交流主轴单元，可互换控制板或整套单元，但必需丈量晶体管模块没有短路，否那么会将另一控制板烧坏。这样会很快判别出是单元或控制板或电机缺点。 .3.直流侧保险烧断报警 三相200V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电压，假设太大，那么产生此报警。用万用表检查主轴伺服单元的直流保险能否断开，假设是断路，改换后再查看后面的大电容和IGBT或IPM模块，假设有短路的，必需处理后才干通电。检查主控制板与单元的衔接插座能否紧。能够是报警检测电路出缺点，须检查相应的电路或送

41、修。.4.缺相报警 主轴三相输入交流L1、L2、L3假设有一路没有，控制板就可检测出并报此警。用万用表检查电源输入三相交流能否有缺相。用万用表检查三个输入保险能否有烧断，假设断开，改换，但必需检查有短路引起烧保险，普通是后面的IGBT或IPM模块有短路引起烧保险。同时检查控制板的驱动回路波形。假设三相保险及电压都正常，检查控制板与单元的衔接插座能否接触好。改换主控制板或送修。 .5.控制电源保险烧断报警 控制板检测到直流电源异常，包括 24V,+5V,+15V，15V。检查控制板上的保险能否烧断，改换。 假设还烧断，那么查电源回路的二极管、三极管、电容等有无短路，假设有，改换。假设不能排除，将

42、控制板送修。 .6.过速度主轴超速 控制板检测到来自模拟量的过速度或来自数字量的过速度。假设一开机就有报警，那么控制板的检测回路有缺点，改换控制板。假设是给速度指令后，有飞车景象才发生的报警，要线检查飞车缺点。假设再运转过程中出现该报警，关机重新开机，假设还是同样缺点，改换主轴单元。假设重新开机后出别的缺点，按别的报警处理方法处理。 .7.单元过载报警 控制板检测到IGBT或IPM散热器的温度过高，或检测回路缺点。察看能否和时间有关，假设是长时间开机后出现，而停机一段时间后再开无报警，那么是电机负载太大，应检查机械负载或电机以及察看能否切削量太大。用万用表丈量控制底板的0H1,0H2之间应该是

43、短路的。假设开路，检查单元上的热控开关能否坏了；假设是短路的，那么控制底板断线或控制侧板与底板衔接器接触不好，重新插好，或改换控制板。环境温度太高。风扇缺点。 .8.直流侧高电压报警 控制板检测到直流母线电压太高或检测回路缺点，普通为控制板缺点。 9.直流侧低电压报警检查电源模块上能否有欠电压报警，假设有，检查PSM缺点。假设PSM上没有报警，那么检查报警回路控制底板或控制侧板能否异常。.10.直流侧异常电流过电流报警 此缺点出现最多，普通为主回路IGBT或IPM模块烧坏。察看是一给指令就报警，还是给了指令后，转一下才报警或高速报警。假设是后两者，检查主轴电机或动力线能否有短路或绝缘异常。拆下

44、IGBT或IPM模块，丈量能否有短路，假设有，改换。假设没有短路，再检查每个PN节的导通压降能否正常。假设是IPM，即使用万用表丈量各点都正常，也要改换。改换IGBT后，要同时改换驱动模块，并且用万用表丈量控制底板上的六组驱动电阻，每组两个，6.2和10K，假设烧断，改换。 .11.CPU(DSP)报警 控制板检测到CPU(DSP)缺点。检查控制板上的每个元器件能否插好，可重新插好再检查。各改换控制板或送修。12.RAM报警 控制板检测到NVRAM保管参数的RAM，断电维护型或RAM异常或控制板缺点。 .13.ROM报警控制板检测到ROM安装有问题。检查控制板上的ROM能否安装或没有插好。拔下

45、重新插好。改换ROM或先与其他板上的互换。改换控制板或送修。 .14.主轴单元内部风扇异常报警察看风扇能否转，或能否有风，假设不转或风力很小，拆下察看能否扇叶上较脏，用汽油或酒精清洗。假设清洗后装上还有缺点，改换风扇。检查风扇的插座电源24V能否正常，红线24V，黑线0V，黄线报警线，拔下有5V,假设电压不对，改换控制板。 .15.电机速度指令溢出报警检查速度指令能否太大，超出允许值，修正加工程序。改换控制侧板。16.参数设定错误报警检查电机代码参数能否正确，假设正确，能否在修正上述电机代码后没有初始化，正确设定并执行初始化。改换控制侧板。 .17.各放大器间通讯异常报警检查电源模块、主轴模块

46、、伺服模块之间的连线能否有错误。改换控制侧板。18.编码器信号断线报警检查编码器能否异常，用示波器丈量编码器的输出波形PA,*PA,PB,*PB,PZ,*PZ能否正常，假设有一路没有，改换编码器。用万用表丈量反响线能否有断线，假设有，改换编码器反响线。改换SPM控制侧板。 .19.与系统的串行传输数据异常报警假设是系统已关机，那么是正常报警，再开机，报警会消逝。假设重新开机后不能消逝，那么能够是衔接电缆或光缆缺点，或系统或控制侧板接口缺点，改换相应的元件。 .4.5.4 主轴伺服系统缺点诊断一)当主轴伺服系统发生缺点时，通常有三种表现方式: 1.CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息。 2.

47、是在主轴驱动安装上用报警灯或数码管显示主轴驱动安装的缺点。 3.主轴任务不正常，但无任何报警信息。 二)主轴伺服系统常见缺点有： 1.过载缘由：切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。详细表现为：主轴电动机过热主轴驱动安装显示过电流报警等。.2.主轴伺服放大器损坏外部短路、缺相，相间短路、电机损坏引起。 当出现此缺点应立刻关机切断电源，在没有判别出缺点情况，普通不再送电，以免缺点扩展。缺点分析与修缮方法与进给伺服放大器方法一样。主轴模块内部缺点。机床输入电源电压超标引起，丈量检查外部电源，确认超标后，建议加装交流稳压电源。电机损坏。.3.主轴电机缺点主轴出现异常声音与振动a.机床运用久，

48、电机轴承光滑不良或损坏，出现此缺点，应尽快检查轴承光滑情况或改换电机轴承，否那么主轴能够损坏。b.机床运用久，电机安装根底松动。c.风扇电机异常。清扫风道，定期给风扇电机轴承加长效光滑脂，防止轴承损坏。d.主轴放大器异常。冷缺风道不畅或堵塞 灰尘堆积在冷却风道，定期清扫。.电机外表粘有切削液 加工时切削液调整不当，放射到电机。风扇电机缺点 a.风扇电机不转 出现此缺点应将主轴电机停转，否那么主轴电机能够损坏。 风扇电机无电源。 异物堵塞。 风扇电机损坏。.b.出现异常杂音风扇电机轴承润怀不良或损坏。有异物。风扇电机安装松动。电机内部损坏 电机内部短路或断路，进油，进水。电机轴承损坏，从电机轴中

49、发出杂音a.机床运用久轴承自然磨损。b.电机轴承光滑不良。主轴电机轴绣死，轴变形等.4.一上电就烧断断保险或检测电阻R1或R2 接触器还未吸合就烧元件，应该与控制板及电机无关，应查单元主回路。检查主回路的大电容阻值，假设有短路，那么改换。检查整流桥能否有短路。检查接触器的触电能否正常。 .5.速度调理器在其极限，速度实践值丧失实践速度显示不正常电机过载。DC环总线棒设衔接。DC环保险断。电源模块的电阻损坏。电机编码器没衔接。电机编码器电缆坏。 .电机编码器坏。电机没接地。电机编码器电缆屏蔽没接。电机没衔接或缺相。丈量电路速度实践值缺点或衔接错。.6.主轴转动，CRT或LCD上无主轴速度显示，或

50、机床每转进给时，主轴转动，进给轴不挪动主轴位置编码器与主轴衔接的齿形皮带断裂。主轴位置编码器连线电缆断线。主轴位置编码器衔接插头接触不良。主轴位置编码器损坏。 .7.主轴电机不转切削参数选择不当，负载过重电机堵转。CNC系统指令未加到主轴速度单元上。(模拟速度信号为0)。未给主轴正转与反转指令。出现各类报警，主轴速度单元的使能失效或不能上使能。输入了停顿指令或紧停信号。参数设定有错。.主轴速度控制单元缺点或报警。主轴电机损坏。主轴编码器反响异常。电源模块缺点或电源模块电源无法接通。 8.主轴电机旋转方向与指令方向相反参数设置错误(方向信号参数)。主轴正反转控制电路衔接有误。电机相序接反(假设是

51、速度闭环，那么会报警) 。.9.主轴电机转速不上升上限速度限定参数设定不当。切削参数选择不当，引起负载过重下降或堵转。主轴电流限定值设置过小，负载重时，速度下降。 .10.主轴电机转速异常或转速不稳当主轴转速超越技术要求所规定的范围，缘由：CNC系统输出的主轴转速模拟量(通常为010v)没有到达与转速指令对应的值，或速度指令错误。CNC系统中D/A变换器缺点。主轴转速模拟量中有干扰噪声。测速安装有缺点或速度反响信号断线。电动机过载。电动机不良包括励磁丧失。主轴驱动安装缺点。 .11.主轴旋转时机械噪声大 主轴界些摩擦或主轴电机缺点。察看主轴诊断画面，假设电机速度稳定，而电机负载有变化，那么能够

52、是主轴机械摩擦，能够主轴轴承曾经损坏。假设速度和负载都稳定，那么能够是电机的轴承损坏，改换电机轴承或送修电机。假设速度和负载都有变化低速时，能够是主轴模块的驱动部分损坏，将SPM送修。.主轴参数未进展初始化，或初始化时电机代码不对。主轴部分机械缺点。a.皮带松动。b.皮带磨损。c.主轴轴承损伤。d.变速齿轮损伤。e.主轴组件动平衡不良。 .12.主轴精度超标主轴轴承损坏或调整不当。主轴内孔磨损。主轴温升过高，引起热变形。锁紧螺母松动。 .13.主轴出力缺乏主轴电机问题或电机功率选小。齿形皮带调理过松。主轴刚性差。主轴电机电流限定值设得太小，修正主轴伺服参数。主轴伺服放大器输出功率小。电流输入电

53、压低，高速出力缺乏。 .14.主轴振动或燥声太大 首先要区别噪声及振动发生在主轴机械部分还是电气部分。检查方法有：在减速过程中发生，普通是由驱动安装呵斥的，如交流驱动中的再生回路缺点。在恒转速时，可经过察看主轴电动机自在停车过程中能否有噪声和振动来区别，如存在，那么主轴机械部分有问题。检查振动的周期能否与转速有关，如无关，普通是主轴驱动安装未调整好；如有关，应检查主轴机械部分能否良好，测速安装能否不良。.电气方面的缘由：电源缺相或电源电压不正常。控制单元上的电源开关设定(50/60Hz切换) 错误。 伺服单元上的增益电路和颤抖电路调整不好(或设置不当)。电流反响回路未调整好。三相输入的相序不对

54、。 .机械方面的缘由：主轴箱与床身的衔接螺钉松动。轴承预紧力不够或预紧螺钉松动，游隙过大，使之产生轴向窜动，应重新调查。轴承损坏，应改换轴承。主轴部件上动平衡不好，应重新调整动平衡。齿轮有严重损伤，或此轮啮合间隙过大，应改换此轮或调整啮合间隙。光滑不良，因油缺乏，应改善光滑条件，使光滑油充足。 .主轴与主轴电机的衔接皮带过紧，应挪动电机座调整皮带使松紧度适宜。衔接主轴与电机的连轴器缺点。主轴负荷太大。 例：配套某系统的数控车床，在加工过程中，发如今端面加工时，外表出现周期性波纹。 分析与处置过程：数控车床端面加工时，外表出现皱纹的缘由很多，在机械方面如：刀具、丝杠、主轴等部件的安装不良、机床的

55、精度不足等等都能够产生以上问题。. 但该机床为周期性出现，且有一定规律，根据通常的情况，应于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。 检查该机床的机械传动安装，其构造是伺服电动机与滚珠丝杠间经过齿形带进展联接，位置反响编码器采用的是分别型布置。 检查发现X轴的分别是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不断线上，从而呵斥了X轴挪动过程中的编码器的旋转不均匀，反映到加工中，那么出现周期性波纹。 重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。 .减速极限电路调整不良。电流反响回路不良。加/减速回路时间常数设定和负载贯量不匹配。驱动器再生制动电路缺

56、点。传动带衔接不良。 15.主轴加/减速时任务不正常.CNC模拟量输出D/A转换电路缺点。CNC速度输出模拟量与驱动器衔接不良或断线。 主轴转向控制信号极性与主轴转向输入信号不一致。主轴驱动器参数设定不当。16.主轴速度指令无效.CNC参数设置不当或编程错误呵斥主轴转速控制信号 输出为某一固定值。D/A转换电路缺点。主轴驱动器速度模拟量输入电路缺点。 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。 分析与处置过程：由于主轴在低速时固定以120r/min转速运转，能够的缘由是主轴驱动器有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。17.主轴不能进展变速. 为了断定缺点缘由，检查CNC内部S代码信号形状，发现它与S指令值一一对应；但丈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，但其输出依然为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，电动机转速应为120r/min左右，因此可以断定缺点原因是D/A转换器型号：DAC80损坏引起的。 改换同型号的集成电路后，机床