项目5：主轴驱动装置故障诊断与维修 (1)讲解

1数控机床故障诊断与维修淄博职业学院智能制造学院赵仁瀚任务1主轴参数初始化与主轴画面的应用任务2任务3任务4任务5主轴驱动器的LED数码管显示主轴单元报警与故障排查主轴位置控制及报警处理主轴定向调整任务1主轴参数初始化与主轴画面的应用主轴参数初始化主轴相关基础参数的认知主轴监控画面4像伺服一样，主轴参数也可以通过初始化进行标准参数的设定，所不同的是，主轴参数初始化，是将存放在主轴驱动器上的参数载入到NC上，因此初始化时必须带着主轴驱动器。CNCSRAM主轴ROM参数初始化步骤第1步设定No3716#0=1、No3717=1，建立串行通讯第2步设定No4133电机代码，No4019#7=1第3步断开NC和主轴驱动器电源第4步上电进行主轴参数初始化，当No4019#7=0时代表初始化完成主轴参数初始化5主轴初始化设定与伺服初始化有一定的不同，关于主轴位置检测等相关参数需要提前做好记录，初始化设定完成后，需要手动恢复主轴位置检测参数No4002主轴传感器种类No4003主轴定向控制和传感器齿数No4004外部一转信号设定No4010电机传感器种类No4011电机传感器齿数No4056～4059各档齿轮比No4171～4174电机传感器与主轴传动比61.主轴参数初始化准备（1）选择MDI模式或将NC设定为急停状态。（2）设定写参数（PWE=1）。（3）检查No3716和No3717#1是否设定为串行主轴通讯。2.主轴参数初始化设定（1）记录表4-1-1各参数值。（1）设定No4019#7=1，关断主轴驱动器和CNC控制电源，并再次上电。（2）开机后No4019#7=0,代表主轴参数初始化设定完成。（3）如果更换新电机，则需要根据主轴电机型号、主轴驱动器型号，设定No4133电机代码后执行第1步操作。（4）设定完成后，手动恢复记录的参数。注：电机代码需查询B-65280主轴参数说明书-附录章节7主轴初始化设定参数83.SP9034主轴参数错误

主轴初始化参数范围为No4000～No5000，在这个范围内参数设定出现错误时，主轴驱动器会检测出错误，可以采用以下两种方法予以解决:①进行主轴参数初始化，并手动恢复检出器相关参数；②检索B-6528主轴参数说明书-附录-电机型号别参数表，手工核对主轴参数；9主轴监控画面包含“主轴设定”、“主轴调整”、“主轴监视”三个画面，可以进行主轴参数的设定、调整及状态的监控。10主轴设定画面按下【SYSTEM】→[→]→[主轴设定]→[主轴设定]，进入主轴设定调整画面中的主轴设定画面，在该画面下显示当前主轴挡位下相关主轴参数。注：如果主轴有传动挡位控制时，随着挡位信号的切换，该画面对应的挡位有关的参数也会切换。注：主轴设定画面显示需要需要在设定串行主轴有效且通讯建立的条件下，开启No3111#1=1。当前挡位11主轴设定画面（1）电机型号：如果需要进行主轴参数初始化时，在该栏设定电机代码至No4133的同时，可以通过观察“电机名称”确认电机代码设定是否正确。12主轴设定画面（2）主轴最高转速、主轴电机最高转速例：主轴与主轴电机传动比为1：2减速，当No4020=10000转/分钟，则No3741=5000转/分钟设定值=主轴电机最低前置速度（最高钳制速度）/主轴电机最高转速x409513主轴设定参数参数号参数名称与设置No3735主轴电机最低钳制速度（M型）。（设定见No3736）No3736主轴电机最高钳制速度（M型）例：电机最高速度10000rpm，钳制速度为5000则No3736=5000/10000x4095=2048No3741~3744主轴各档最高速度rpmNo4020主轴电机最高转速，主轴初始化自动设定（3）主轴编码器种类、电机编码器种类当主轴需要执行定向、刚性攻丝等位置控制、包括主轴实际速度显示时，都需要有主轴位置检测器反馈主轴位置，根据主轴与主轴电机传动方式的不同，可以旋转采用主轴端加装位置检测器，如主轴编码器，或采用主轴电机传感器做位置控制，可以据此在该画面下进行设定。

以上参数修改完成后，按下[设定]软键，根据系统提示进行关开机操作。1415主轴调整画面主轴调整画面，可以针对运行方式的变化，修改对应运行方式下的相关参数（比例增益、积分增益、及电机电压）。16主轴调整画面运行主轴后，按下[主轴设定]→[主轴调整]，可进入主轴调整画面，确认当前的运行方式是否正确,主轴挡位状态是否正确，如不是当前运行方式或挡位时，如执行M19时，仍显示速度控制，请先检查相关功能参数或信号状态，然后再继进行参数的设定。17主轴监视画面

主轴监视画面，在这个画面可以确认主轴当前运行方式、监控主轴的报警、运行速度、运行负荷及信号状态。运行主轴后，按下[主轴设定]→[主轴监视]，可以观察信息如下：（1）主轴报警：显示当前主轴驱动器LED数码管显示的数字，作为报警号。（2）运行方式：速度控制、定向方式、刚性攻丝、恒线速控制等。（3）主轴速度：主轴检测器检测的主轴转速。18主轴监视画面（4）电机速度：主轴电机传感器检测的电机转速。（5）主轴：当前主轴挡位。（6）负载表：以蓝（正常）、黄（过载）、红（异常）以及对应的负载电流的数值代表主轴当前负载状态（7）控制输入信号/输出信号：以系统规定的符号显示主轴相关G/F控制信号。19任务实施主轴参数初始化与主轴画面的应用任务实施：主轴参数初始化与主轴画面的应用任务2主轴驱动器的LED数码管显示主轴驱动器作用主轴驱动器的LED数码管显示报警故障查询21主轴驱动器作用以下主轴驱动器的介绍以αi为例进行介绍，涉及到了知识点同样使用于βiSVSP系列。主轴驱动器接收来自数控系统CNC的速度指令（指令通过FSSB回路传递，不同与以前的主轴串行通讯回路），驱动主轴电机旋转，主轴速度通过电机传感器反馈至主轴驱动器进行控制，如果在速度控制的基础上，有主轴位置控制要求，也可以追加主轴检测器接入主轴驱动器进行反馈控制。FSSB光纤通讯控制电源&通讯电机传感器反馈主轴检测器反馈22主轴驱动器数码管显示位置除了主轴与数控系统CNC通讯报警外，其它的检测到主轴硬件或软件报警可以通过主轴数码管的数字进行显示，不同于伺服数码管，主轴数码管还可以配合黄色LED指示灯的显示主轴的故障数字。主轴数码管是双位数码管，位于主轴驱动器上部，可以显示0～9数字和A～Z的字符，在数码管左边，配有绿、红、黄三色的LED灯。23主轴驱动器数码管显示作用主轴驱动器数码管可以显示主轴与CNC通讯报警以外的报警数字或字符，包括主轴器件硬件和软件的故障，并通过与CNC的通讯回路，将报警信息传递到CNC画面上以9XXX报警号进行显示（XXX数字即为数码管显示数字或字符），并中断机床的运行.主轴驱动器数码管故障号显示24主轴驱动器数码管显示与状态判断主轴驱动器启动时，可通过主轴驱动器LED灯的显示内容，查看主轴驱动器当前的状态，如果当前出现故障，可根据显示内容分析故障产生的主要原因。可对照表主轴STATUS的显示内容，查看启动与故障时报警指示灯与两位7段LED数码管上的显示信息对应的报警内容。25主轴STATUS的显示位置在实际工作中，涉及主轴不能正常工作发生报警的情况下：在主轴驱动器正面，右上角有报警指示灯与两位7段LED数码管，可通过观察主轴驱动器的指示灯与两位7段LED显示的状态，判断主轴放大器的动作状态。其中红色指示灯+数码管显示数字代表主轴报警，黄色指示灯+数码管显示数字代表主轴故障，系统上不会有对应故障内容显示，主轴故障不涉及硬件故障，全部都为PMC信号逻辑或参数、功能设定等软件故障。26机床出现报警或不能正常运行时，可根据报警信息或驱动器的LED数码管显示来查询报警或不能正常运行的详细原因，根据相关说明书查询结果来排查故障。当黄色指示灯亮起，两位7段LED显示错误代码01，查询维修说明书B-65285,根据指示灯和LED数码管显示查询。27当红色指示灯亮起，两位7段LED数码管显示报警代码01，查询维修说明书B-65285,根据指示灯和LED数码管显示查询。2829任务实施主轴驱动器的LED数码管显示任务实施：分析αi-SPM主轴驱动器LED显示信息任务3主轴单元报警与故障排查主轴驱动器硬件连接主轴驱动器电源故障的排查主轴电机的安装31主轴驱动器硬件连接介绍以αi为例，βiSVSP驱动器主轴部分的硬件连接可以以此作为参考。1.主轴驱动器上电机床总电源接通，通过电源单元模块的CXA2A连接至主轴驱动器的CXA2B(如果有下一级的伺服，则由该伺服的CXA2A接续输出)，作为主轴驱动器控制回路得电，数码管点亮，随后接通CNC控制器电源，通过FSSB光纤COP10A-COP10B与主轴建立通讯，主轴数码管变为“--”点亮。如图所示，CXA2A-2B连线图参考项目三任务3。注：主轴驱动器主回路电源以及通讯回路的连接，请参阅项目三任务3内容。322.主轴电机动力线主轴电机动力线有两种连接方式，一种为插头连接，通常对应小规格主轴电机，一种为端子连接。无论哪种连接方式，和伺服电机动力线连接一样，必须遵循U/V/W与电机端对应连接，否则主轴电机不能正常运转。（1）插头连接332.主轴电机动力线（2）端子连接3.主轴检测器反馈

主轴检测器有电机端反馈和主轴端反馈两种，作为速度反馈必须使用电机端反馈，而位置反馈则可以根据主轴传动结构，选择主轴端检测器进行连接。电机端反馈连接至JYA2、主轴端根据检测器信号类型可连接至JYA3或JYA4。344.连接总图35主轴驱动器数码管不亮（1）故障现象伺服驱动器数码管不亮，CNC系统上电后，通讯检测异常SP1997/SP1226等主轴通讯报警。（2）故障排查1）确认主轴驱动器前级连接的设备，如数码管是否点亮，如果不亮，检查前级设备电源回路，如果点亮，拔下CXA2电缆，并测量端口控制电压确认输入电压是否正常，跨接电缆线是否完好。DC24V36主轴驱动器数码管不亮（2）故障排查2）按住主轴驱动器侧板上下锁扣拔出主轴驱动器侧板，检查电路板FU1(3.2A)保险。3）如果输入电源和保险没有问题，则应该为短路造成的故障，拔下主轴驱动器上的反馈电缆以及电机动力线，确认数码管是否点亮。4)如果数码管点亮，则为外部短路引起，确认主轴电机绕组对地，以及主轴检测器（主轴端、电机端）是否存在短路。5）反之则为主轴驱动器内部电源故障，尝试更换主轴驱动器。372.控制电源降低（1）故障现象主轴驱动器数码管显示“10”，CNC画面显示SP9010报警。（2）故障排查

1)确认伺服驱动器CXA2B端口+24V输入电压。

2）更换CXA2A-CXA2B跨接电缆。

3）更换主轴驱动器。383.主轴过电流（1）故障现象主轴驱动器数码管显示“12”，CNC画面显示SP9012报警。（2）故障排查开机即发生：1）检测主轴侧板是否安装牢靠2）更换主轴驱动器运转时发生：

1）检测主轴参数设定，或尝试主轴参数初始化。

2）检查主轴电机和电缆绝缘性（标准和方法参考伺服过流报警）。

4）更换主轴驱动器。

5）检测或更换主轴驱动器。394.主轴电机收到束缚或电机传感器断线1)检查机械是否卡死2)检测主轴参数设定，或尝试主轴参数初始化.3)动力线相序检查4)反馈电缆或主轴电机传感器5)更换主轴驱动器40安装注意事项(1)请保持输出轴角度在向上45度至垂直向下之间安装电机，输出角度超过向上45度时，请向电机厂家咨询。(2)电机的吊环螺栓由于受到强度限制只可吊挂电机单体（可以带有齿轮、皮带轮）。(3)设置盖罩装置。41安装注意事项(4)考虑到电机轴承长期可靠性，请将电机后部支架的制动加速度设定在4.9m/s²(0.5G)以下。特别是电机直接连结到主轴这种构造，要与所连结的轴充分地进行定心和平行度调整的同时将其设定在4.9m/s2(0.5G)以下。测量方法的详细介绍：测量器：IMV株式会社VM-3024S或同等品条件：无负载、最高速度旋转时测量频率范围：10～1000Hz判定基准：后部支架上在4.9m/s²(0.5G)以下42安装注意事项(5)要与安装在电机输出轴上的齿轮、皮带轮一起，尽量减小其他旋转轴的不平衡也是十分重要的。进行平衡修正。(6)请在电机被安装在机械上的状态下使用，并确保电机所受振动在49m/s²(5G)以下。(7)在安装需要由法兰盘来固定的电机时，安装止口部要采取下图所示的C1倒角处理。(8)设计改善电机的冷却，便于清扫通风孔与风扇盖罩的机械构造。(9)环境温度、湿度、海拔。43皮带连接电机安装(1)皮带轮的安装注意事项(2)在将皮带轮安装到电机上后，调整皮带槽的振摆。(3)建议用户在套上皮带之前进行动态平衡修正。(4)皮带张力作用到电机轴的径向负载，要设定为各系列的允许值以下。(5)为了在张力值下降后不影响扭矩的传递，请将运转前的初期张力设定为最终所需的张力Ｔ的1.3倍。(6)请使用适当的张力计测量皮带张力。(7)尽量减小电机皮带轮和主轴端皮带轮的轴方向位置偏移，并充分确保轴心的平行度。44齿轮连接电机安装(1)请勿使用在电机的轴向产生负载的斜齿齿轮。(2)为了预防齿轮发生异常响声，要注意下述事项。1)齿轮齿面的振摆应为适当值。2)应具有适当的齿隙。3)电机法兰盘的安装面与机械端的轴的直角度应为适当值。(3)按照本篇安装注意事项(4)项的方法装配机械，确保振动加速度在4.9m/s²(0.5G)以下｡45联轴器直接连接电机(1)主轴与电机轴的连结，务必使用柔性联轴器。(2)关键是不依赖于联轴器的灵活性，而是要拥有高精度的定心和平行度。(3)在机器出厂前，确认所有机器的振动加速度在4.9m/s²(0.5G)以下｡(4)请将联轴器的扭转刚性适当地设定为较高的值。若扭转刚性较低，在定向时就会发生振荡。(5)为了避免轴承受到冲击负载，将联轴器安装到电机轴上时，请勿用锤子等来敲击。(6)用联轴器将电机轴和主轴连接起来时，在将电机轴插入主轴时，电机轴有可能被推压至电机内部。46任务实施主轴单元报警与故障排查任务实施：主轴电机的更换任务4主轴位置控制及报警处理主轴位置控制的概述主轴位置检测器的种类、连接与设定主轴位置检测器的反馈报警48在进行位置控制时，需要主轴端加装位置检测器，除了进行速度控制反馈，也在特定的情况下进行位置控制，如换刀时执行的主轴定向、加工中的刚性攻丝、镗孔，以及在车削中心中的Cs轴控制。49位置编码器种类：

主轴的位置编码器根据主轴的连接结构中，分成安装在主轴侧的位置编码器及安装在电机端的位置编码器（必须主轴与主轴电机端的直连或1:1传动）。电机端：Mzi传感器：

安装在电机后端的齿盘结构，输出信号为正弦波。参数4002主轴位置传感器类型。设定：#0=1，使用Mzi传感器。50电机端：内置Bzi/Czi传感器

内装主轴电机用传感器，齿盘结构、正弦波输出。参数4002主轴位置传感器类型。设定：#0=1，使用Bzi/CZi传感器。51主轴端：ai主轴编码器

主轴编码器，输出为方波信号。参数4002主轴位置传感器类型。设定：#1=1，使用ai主轴编码器。动力电缆位置反馈电缆指令电缆速度反馈电缆COP10ACOP10B52主轴端：ais主轴编码器

主轴编码器，输出为正弦波信号。动力电缆位置反馈电缆指令电缆速度反馈电缆COP10BCOP10A参数4002主轴位置传感器类型。设定：#2=1，使用ais主轴编码器。53主轴端：外置Bzi/Czi传感器

齿盘结构，输出信号为正弦波。参数4002主轴位置传感器类型。设定：#0=1、#1=1，使用主轴端Bzi、Czi主轴编码器。动力电缆位置反馈电缆指令电缆速度反馈电缆COP10ACOP10B54主轴端：外部一转信号

使用外部一转信号作为主轴位置基准，配合主轴内置传感器进行位置控制。动力电缆位置反馈电缆指令电缆速度反馈电缆COP10ACOP10B参数4002主轴位置传感器类型设定，#0=1。参数4004外部一次旋转信号，#2=155主轴位置检测器根据主轴结构及传感器种类接入到不同的反馈端口，当出现信号异常时，也会产生不同的通讯报警。主轴位置检测器的反馈报警主要由主轴驱动器、通讯电缆、检测器引起，可根据排查难度，分别进行排查。56任务实施主轴位置控制及报警处理任务实施：主轴位置控制故障排查任务5主轴定向调整主轴定向概述主轴定向的类型主轴定向梯形图说明主轴定向位置调整主轴定向报警58数控机床在执行刀库换刀、攻丝、镗孔等工作时，需要主轴旋转到固定位置并保持该位置，以进行刀具的交换、攻丝、加工中的让刀等，这种控制主轴定位到固定位置的控制方式称之为定向。59主轴定向是使主轴停止在某一特定位置的功能，可以选用以下几种元件作为位置信号:1.外部接近开关+电机速度传感器2.主轴位置编码器（编码器和主轴1：1连接）3.电机或内装主轴的内置传感器（MZi,BZi,CZi）,主轴和电机之间齿轮比为1:160使用外部接近开关（1转信号）外部接近开关连接示意图61使用外部接近开关（1转信号）放大器连接：放大器JYA3连接线路图两线NPNNPNPNP62使用外部接近开关（1转信号）参数设定：参数号设定值备注4000#00/1主轴和电机的旋转方向相同/相反4002#3,2,1,00,0,0,1使用电机的传感器做位置反馈4004#21使用外部一转信号4004#3根据参数4003表中设定外部开关信号类型4010#2,1,00,0,1设定电机传感器类型4011#2,1,0初始化自动设定电机传感器齿数4015#01定向有效4056-4059根据具体配置电机和主轴的齿轮比4171-4174根据具体配置电机和主轴的齿轮比63使用外部接近开关（1转信号）外部开关类型的参数说明,下表中参数4004#3的设定。开关检测方式开关类型SCCOM接法（13）设定值二线

24V（11脚）0三线突起常开NPN0V（14脚）0PNP24V（11脚）1常闭NPN0V（14脚）1PNP24V（11脚）0凹槽常开NPN0V（14脚）0PNP24V（11脚）1常闭NPN0V（14脚）1PNP24V（11脚）064使用外部接近开关（