主轴驱动系统的故障诊断与维修

1、SIMODRIVE 611 变频器系统变频器系统SIMODRIVE611 模拟式变频器系统SIMODRIVE611 数字式变频器系统带SINUMERIK 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

2、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SIMODRIVE 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

3、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。变频器（440系列）的主要报警及故障诊断如下表： 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

4、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：. .螺纹加工出现螺纹加工出现“乱牙乱牙”故障故障. .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749 报警（串行主轴通讯错误） 串行主轴放大器（SPM）和CNC 之间发生了通讯错误 可能的原因包括： 1. 连接电缆接触不良。 2.CNC 印刷电路板故障。 3. 主轴放大器故障。 4.干扰。 1.1连接电缆： 检查连接串行主轴放大器（SPM）和CNC的电缆接触是否良好。 检查电缆与插头连接是否紧密，确

5、认没有任何容易折断或切断的地方。2.2 CNC 上的印刷电路板: 在主CPU 板上安装了CNC 的主轴控制回路。若发生此报警，那么更换CPU 板。 主轴放大器模块（SPM）:当主轴放大器模块（SPM）侧发生错误时，SPM 会根据错误类型显示代码A，A1 或 A2。这种情况下，应按照 FANUC i 系列伺服电机维修说明书. 3.3环境干扰: 如果以上任何一项措施都不能解决问题，那么检测一下连接电缆的环境干扰。查看抗干扰措施的章节，采取正当有效的措施。如再次加强电缆屏蔽，隔离电缆与电源线等。 750 号报警（串行主轴链起动不良）原因和处理:CNC 开机时串行主轴放大器（SPM）没有达到正常的起动

6、状态时，发生此报警。此报警不是在CNC 系统（带有主轴放大器）正常起动后发生的。是在电源接通过程中发生故障时引发的。可能的原因包括： 1. 接触不良，接线不良，或电缆的连接错误。 2. CNC 开机时主轴放大器处于报警状态。 3. 参数设定错误。 4. CNC 的印刷电路板故障。 5. 主轴放大器故障。SPE 0：在主轴串行控制中，串行主轴参数满足主轴放大器的起动 条件。 1：在主轴串行控制中，串行主轴参数不满足主轴放大器起动条件。S2E 0：在主轴串行控制起动中，第2 主轴正常。 1：在主轴串行控制起动中，第2 主轴方面检测出异常。S1E 0：在主轴串行控制起动中，第1 主轴正常。 1：在主

7、轴串行控制起动中，第1 主轴方面检测出异常。SHE 0 : CNC 的串行传输回路正常。 1：CNC 的串行传输回路检测出异常。主轴模块（七段显示管）报警数字主轴控制板数字主轴ROM初始化灯不亮在主回路接通后，主轴放大器模块初始化灯 PIL LED 不亮当状态显示 -.(1) 如果此时数控画面没有“主轴通讯错误报警”检查数控选择参数位是否设定正确(2) 如果数控画面出现“主轴通讯错误报警主轴电机不转当主轴模块七段显示管 -检查主轴接口控制信号是否已经输入上述为PMC 地址MRDYA机床准备SFRA主轴正转信号输入SRVA主轴反转信号输入当主轴模块七段显示管显示 00没有主轴速度输入，参照“FA

8、NUC AC SPINDLE MOTOR series 参数手册” 检查相应的参数(3) 如果主轴模块七段显示管有一个报警出现参见后面的详细说明其他相关参数主轴加/减速时间常数主轴放大器模块七段显示报警分类当主轴模块有报警出现时，主轴模块七段显示管会显示相应的数字如果有 A0 到 A4，或其它 Ax 的报警出现A, A0：主轴模块控制程序没有执行。A1, A2, Ax：主轴控制程序处理故障。A3：主轴模块（印刷板）出现一个时钟错误A4：主轴控制回路检测出一个 SRAM 奇偶错误Alarm code 01电机温度过高(1) 是否在切削过程中出现的报警（电机温度过高）(a) 检查电机的冷却状态 主

9、轴电机风扇是否旋转，检查风扇电源接线，如果接线正常但风扇电机仍然不转，更换主轴电机风扇。 是否是液冷电机，检查冷却系统。 是否（主轴电机周围的）环境温度过高，降低环境温度到指定范围(b) 报警发生时观察负载表，如果属于过切减切削销量。(2) 如果轻载时仍然出现此报警（电机温度过高）(a) 加/减速度频率过高，调整程序，减少加/减速度频率过快的现象。(b) 主轴参数设定不正确。(3) 如果电机温度正常仍然出现此报警(a) 主轴传感器反馈电缆故障。更换电缆(b) 主轴模块中印刷线路板损坏更换印刷板。(c) 电机热敏电阻 (internal thermostat) 损坏更换损坏部件Alarm cod

10、e 02实际主轴速度偏离指令速度（过大）(1) 加/减速过程中出现报警(a) 修正主轴加减速参数(b) 速度检测参数设定不正确参阅主轴参数说明书FANUC AC SPINDLE MOTOR series(2) 是否是在切削过程中出现此报警(a) 切削过载，电机过负荷观察负载表，检查切削条件。(b) 输出限制参数设定错误，修正参数Alarm code 03直流环（DC link）保险熔断 （直流环电压低）检查急停按钮是否释放(1) 在主轴运转时出现报警直流环保险可能熔断，更换保险引起原因： 动力线短路 电机绕组对地短路 IGBT 或 IPM 模块损坏(2) 按急停释放后，电源模块 PSM 前的

11、MCC 是否吸合后又断开(a) 直流环（DC link ）短线检查直流环端子 DC link (TB1) 的连接(b) 电缆故障电源单元与主轴单元连接的端子 (JX1B-JX1A) 的第9 脚是否与0V 短路更换电缆(c) 主轴单元上直流环保险熔断或主轴单元损坏Alarm code 04电源单元输入三相电源却相(1) 电源模块上七段显示管是否有06 号报警(2) 电源单元没有报警(a) 电缆故障电源模块与主轴单元连接电缆 (JX1B) (JX1A) 故障更换电缆(b) 主轴模块损坏更换主轴模块或损坏的印刷板Alarm code 07电机的实际转速超过最大额定转速的115%(1) 在同步方式时出

12、现报警是否存在主轴正传或主轴反转信号 (SFR, SRV) 关断的现象修改梯形图，在主轴同步方式时不使(SFR, SRV)关断。(2) 当电机停止时仍然出现报警(a) 主轴传感器电缆故障。检查主轴内装式传感器是否短线更换电缆(b) 内装式主轴传感器调整不正确调整主轴传感器Alarm code 09(1) 是否是在切削时出现的（导热槽温度过高）(a) 如果负载低于允许值仍然出现此报警，检查导热槽环境温度 如果冷却风扇停止转动，检查风扇接线情况（连接端子CX1A/B），如果连接插头没有问题但是风扇仍然不能够旋转，更换主轴单元。 如果是因为环境温度过高引起的，降低外围环境温度。(b) 如果通过负载表

13、确认该报警是由于过载引起的，应改善切削条件。(c) 如果是由于主轴模块的散热片过脏引起散热不好，造成报警，则清理散热片灰尘，改善散热片通风情况。(2) 如果报警在轻载荷情况下仍然发生（轻载荷时散热片仍然发热）(a) 是否有频繁加/减速的情况，改善加工程序。(b) 电机参数设定不正确。参阅 FANUC AC SPINDLE MOTOR series 参数手册 (B-65160E).Alarm code 11监测到直流环（DC link voltage）电压过高(1) 此时如果电源单元七段显示管出现“7” 状态报警参阅电源单元“7” 状态报警相应处理。(2) 如果电源单元七段显示管没有报警(a)

14、电缆故障检查电源单元和主轴模块之间的插头(JX1B) 和(JX1A) 是否有故障更换电缆(b) 主轴模块损坏更换主轴模块或相应的印刷板5-2-8 Alarm code 12直流环（DC link）过电流对于 SPM-2.2 to SPM-11 和 SPM-11HV 的模块，12 号报警表明主回路上开关电源模板 (IPM) 检测到一个过载、或过流、或低电压故障。(1) 对于 SPM-2.2 到 SPM-11 和 SPM-11HV 模块检查有无09 号报警出现(2) 如果12 号报警是在主轴运转指令发出后立即出现(a) 电机动力线有问题检查电机动力线是否对地有短路发生(b) 电机绝缘损坏如果有绕阻

15、对地短路情况，更换电机。(c) 主轴参数设定不正确参阅“FANUC AC SPINDLE MOTOR series Parameter Manual (B-65160E)”(d) 主轴单元损坏IGBT, IPM 可能已经损坏，更换主轴模块(3) 如果是在主轴旋转后出现报警(a) 逆变电源故障IGBT, IPM 可能已经损坏更换主轴模块检查是否放大器模块安装条件不符合说明书之规定，或者由于散热片过脏造成冷却不良，导致模块损坏。安装条件参阅“FANUC SERVO AMPLIFIER series Descriptions (B-65162E)”(b) 参数设定不正确参阅“FANUC AC SPI

16、NDLE MOTOR series Parameter Manual (B-65160E)”按照电机规格正确设定参数(c) 速度传感器信号故障调整或更换主轴速度传感器Alarm code 13CPU 板上的存储器故障，确认电源已经接通。更换主轴模块或主轴模块中的线路板。 Alarm code 15主轴输出信号切换不正常当主轴指令输出一秒钟以后，等待 DI 信号：SPSL主轴选通请求，主回路、子回路RSL速度区域切换，高速区、低速区以及应答信号：MCFN主回路应答MFNHG 主回路MCC 开、关RCH高、低速区切换应答RCHHGMCC 高速开、关)当报警出现时请确认下述状态(a) 电源输入端的接

17、触器正常如果接触器损坏，更换。(b) I/O 单元或接触器触点损坏I/O 单元损坏或连线损坏(c) 梯形图逻辑错误修改梯形图Alarm code 16电源接通时RAM 检测故障更换主轴模块或主轴模块中的线路板。Alarm codes 19 and 20电源接通时 U 相 (alarm code 19) 或 V 相 (alarm code 20) 电流检测过高。更换主轴模块或主轴模块中的线路板。Alarm code 24数控系统到主轴之间的通讯出错(a) 在数控与主轴放大器之间通讯中出现一个干扰信号是否电缆超过限定长度？参阅“FANUC SERVO AMPLIFIER series Descri

18、ptions (B-65162E)，第九章”检查电缆(b) 可能由于信号电缆和动力电缆捆在一起将信号电缆和动力电缆分开(c) 电缆损坏更换电缆如果使用的是光缆连接，检查光缆适配器及连接是否有问题。(d) 主轴模块故障更换主轴模块或主轴模块中的线路板。(e) 数控系统侧主轴输出接口故障Alarm code 26在 Cs 轴（轮廓控制）情况下，传感器反馈出错。 主轴模块采用高分辨率磁传感器 TYPE2 (使用 JY2 和 JY5 端子连接)，采用分辨率1000 的磁传感器通过接口 JY2 侧的信号太弱。 当放大器采用高分辨率磁传感器1000 to 3000，（采用内装式磁传感器TYPE2 仅在JY

19、5 接口情况下) 当使用 SPM TYPE4 方式，采用内装式 (MZ sensor) 传感器时，JY2 收到的信号太弱。(1) 电机停止时仍然报警(a) 参数设定错误参照“FANUC AC SPINDLE MOTOR series Parameter Manual (B-65160E),”修正参数(b) 传感器需要调整，或者电缆故障调整传感器或者更换电缆(c) 印刷线路板坏更换主轴模块或主轴模块中的线路板。(2) 当拆掉电缆后是否报警(a) 电缆故障，或不良接触。导线破损或电缆坏，需更换。(3) 当电机旋转时，出现报警(a) 连接主轴模块和传感器端子的电缆故障，或屏蔽处理不好。The shi

20、elding of参照“FANUC SERVO AMPLIFIER series Descriptions (B-65162E),”第9 章连接。并确认屏蔽接地处理(b) 可能由于信号电缆和动力电缆捆在一起将信号电缆和动力电缆分开(c) 改善电缆连接环（屏蔽接地处理、动力信号分开）Alarm code 27位置传感器信号异常 位置编码器短线 当使用 MZ 或 BZ 传感器，其通过 JY2 进入主轴放大器的信号太弱 当使用内装式传感器 SPM TYPE2 通过 JY2 和 JY5 ，在 JY2 侧的信号太弱 当使用高分辨率磁编码器时，通过 JY2 和 JY5 连接器，在128 到384 的频率范

21、围，进入 JY5 的信号太弱。 进入 JY5 的主轴传感器信号太弱(1) 当电机不转时仍然报警(a) 参数设定错误参照“FANUC AC SPINDLE MOTORseries Parameter Manual (B-65160E),”第二章，检查传感器参数设定(b) 连接 JY4 （位置编码器）的电缆短线更换电缆(c) 传感器调整不正确按照说明书第1 部分 调整传感器，如果调整后仍然不能正常使用，更换电缆或编码器(d) 主轴模块损坏更换主轴模块或印刷线路板(2) 当将电缆拆开，旋转主轴时出现报警(a) 连接接触不好，或电缆损坏对地屏蔽不好，重新连接。(3) 当电机旋转时报警(a) 传感器到主

22、轴模块之间的电缆屏蔽不良。参见“Connection, in FANUC SERVO AMPLIFIER series Descriptions(B-65162E)”第 9 章，电缆屏蔽的连接(b) 可能由于信号电缆和动力电缆捆在一起将信号电缆和动力电缆分开在 Cs 轴轮廓控制时，出现异常； 当使用内装式磁传感器在 SPM TYPE2 方式下（通过 JY2 和 JY5），在高分辨率侧（1000 到3000）时，通过 JY5 侧的信号太弱。当使用内装式磁传感器 (MZ sensor) 在 SPM TYPE4 方式下，通过 JY5侧的信号太弱。此报警情况同26 号报警。Alarm code 30检

23、测出电源模块输入的三相电源过电流(1) 源模块出现01 号报警参见电源模块报警01 的处理排除故障(2) 电源模块没有报警(a) 电缆故障电源模块端子 (JX1B) 和主轴模块 SPM (JX1A) 端子之间的电缆故障更换电缆(b) 主轴模块损坏更换主轴模块或印刷线路板Alarm code 41 位置编码器一转信号没有发出 MZ 传感器或 BZ 传感器一转信号故障 位置编码器一转信号不正确(1) 当准停使用一转信号时(a) 参数设定不正确检查齿轮比设定是否正确（设定齿轮比与实际机械齿轮比不稳和）(b) 机械主轴和主轴电机之间出现丢转检查V 型皮带或传动链的连接(2) 其他场合(a) 参数设定不

24、正确参阅“FANUC AC SPINDLE MOTOR series Parameter Manual (B-65160E)”检查传感器设定参数(b) 传感器 (MZ 传感器或 BZ 传感器) 调整不正确经正确调整后仍然不能够使用，更换传感器。(c) 位置编码器损坏更换位置编码器(d) 传感器到主轴模块的电缆屏蔽连接不良参阅“Connection, in FANUC SERVO AMPLIFIER series Descriptions(B-65162E)”第9 章，电缆屏蔽的连接。(e) 可能由于信号电缆和动力电缆捆在一起将信号电缆和动力电缆分开(f) 主轴放大器模块故障更换主轴模块和主轴模块中印刷线路板Alarm code 42 位置编码器一转信号不良 MZ 型传感器或 BZ 型传感器一转信号不良 内装式位置编码器一转信号不良(a) 参数设定不正确参阅“FANUC AC SPINDLE MOTOR series Parameter Manual (B-65160