主轴驱动系统故障诊断与维修
数控车床主轴定位故障原因及维修方法
数控车床主轴定位故障原因及维修方法数控车床主轴定位故障原因及维修方法数控车床主轴是数控车床的核心部件，负责驱动工件进行切削加工。
然而，有时候主轴的定位会出现故障，导致加工精度下降，甚至无法正常工作。
本文将探讨数控车床主轴定位故障的原因，并提供一些常见的维修方法。
1. 主轴定位故障的原因：1.1 主轴轴承故障：主轴轴承是支撑主轴的重要部件，如果轴承出现磨损、松动或损坏，会导致主轴定位不准确。
常见的原因包括润滑不良、使用时间过长、过度负载或工作环境恶劣等。
1.2 主轴螺纹松动：主轴和主轴螺套之间的螺纹连接如果松动，会导致主轴的定位不稳定。
这可能是由于螺纹未拧紧、螺纹磨损或螺纹螺母松动等原因造成的。
1.3 电机控制系统故障：数控车床主轴是由电机驱动的，如果电机控制系统出现故障，如电机驱动器故障、电源问题或连接线路松动等，都可能导致主轴定位不准确。
2. 维修方法：2.1 检查和更换主轴轴承：首先，需要检查主轴轴承的状态。
如果发现轴承存在磨损、松动或损坏的情况，应及时更换新的轴承。
此外，定期进行轴承的润滑也是必要的，可以减少轴承的磨损。
2.2 检查和紧固主轴螺纹连接：检查主轴和主轴螺套之间的螺纹连接，确保其紧固度。
如果发现连接松动，可以使用适当的工具进行拧紧。
如果螺纹磨损严重，建议更换新的螺纹部件。
2.3 检查和修复电机控制系统：检查电机控制系统，确保电机驱动器和电源正常工作。
如果发现故障，需要修复或更换故障部件。
同时，还应检查相关连接线路，确保连接牢固。
需要注意的是，维修数控车床主轴定位故障需要有专业的技术人员进行操作，因为涉及到机械和电气方面的知识。
此外，定期的保养和维护也是预防主轴定位故障的重要举措，可以延长数控车床的使用寿命，并提高加工精度。
《数控机床故障诊断与维护》课程标准
《数控机床故障诊断与维护》课程标准课程代码：学时：64 学分：4一、课程的地位与任务《数控机床故障诊断与维护》是一门专业课程，先修课程有机械制造、气动液压、电控及PLC 技术应用等。
本课程是机电技术的综合应用，对学习机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
同时也是数控的一门专业主干核心课程，具有实践性强、应用面广的特点。
通过《数控机床故障诊断与维护》的教学，使学生能够获得数控机床的基本理论和基本知识，初步掌握数控机床故障诊断与维护的基本思路、基本方法和基本原则，具有分析并排除数控机床常见故障的能力。
为今后学习后续课程和从事相关工作打下扎实的基础。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容第一章数控机床维修与维护基础第一节数控机床概述(1)数控机床的产生背景(2)数控机床的基本概念(3)数控机床的组成(4)数控机床的工作过程(5)数控机床的种类(6)数控机床的常用数控系统简介第二节数控机床的故障维修基础(1)数控机床的故障定义(2)数控机床常见故障的特点与规律(3)数控机床常见故障的种类(4)数控机床发生故障时的诊断方法第三节数控机床的日常维修维护与保养(1)数控机床日常维修维护工作的内容(2)数控机床机体的维护与保养(3)数控机床电气控制系统的日常维护(4)数控机床维修人员应具备的基本要求(5)数控机床的维修维护的技术资料(6)数控机床故障诊断与维护常用仪器仪表及工具第四节FANUCOi系统数控机床基本操作(1)数控机床面板介绍(2)数控机床的基本操作(3)手动进给操作第二章数控系统硬件故障诊断与维护第一节数控系统硬件概述第二节数控系统硬件的更换方法第三节数控系统硬件故障的诊断方法第四节数控机床的抗干扰措施第三章数控系统软件故障诊断与维护第一节数控系统软件的组成第二节数控系统的参数设置第三节数控系统的参数备份与恢复第四节数控系统软件故障的诊断与处理方法第四章数控机床PLC故障诊断与维护第一节数控机床PLC基础(1)数控机床中PMC的用途(2)数控机床用PLC种类(3)数控机床PLC梯形图程序(4)数控机床PLC梯形图符号第二节数控机床用PLC的操作(1)FANUCOi数控系统的PMC调试功能(2)PMC的基本操作(3)PMC编程实例第三节数控系统PMC故障诊断(1)数控系统PMC的故障类型及原因(2)通过PMC进行故障诊断的方法(3)数控机床PMC控制功能程序分析(4)典型PLC故障的分析与诊断流程第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维护第一节进给伺服系统的概述(1)进给伺服系统的组成(2)数控机床对进给伺服驱动系统的要求(3)进给伺服驱动系统的分类第二节步进电动机伺服系统及工作原理(1)步进进给伺服驱动系统(2)步进电动机进给伺服驱动系统的工作原理(3)步进电动机驱动系统的常见故障与维修第三节交流伺服进给驱动装置的组成及工作原理(1)交流进给伺服系统的特点(2)模拟式交流伺服控制原理(3)数字交流伺服系统控制原理(4)交流伺服系统的维护与调整第四节位置检测装置的组成及工作原理(1)位置检测装置的要求(2)位置检测方式分类(3)位置检测元件及其维护(4)位置检测故障的诊断第六章主轴驱动系统故障诊断与维护第一节数控机床主轴驱动系统基本知识(1)数控机床对主轴传动的要求(2)主轴系统分类及特点(3)主轴伺服系统故障的形式及诊断第二节交流主轴伺服系统概述(1)交流主轴伺服系统的特点(2)交流主轴调速原理(3)交流数字式主轴伺服系统（4）交流模拟式主轴伺服系统第三节交流主轴驱动系统故障诊断与维修（1）交流数字式主轴伺服系统故障的诊断与排除（2）交流模拟式主轴伺服系统故障的诊断与排除（3）主轴伺服系统故障实例及分析第七章数控机床机械结构故障诊断与维护第一节数控机床精度的检验第二节主传动机械结构的维护与维修第三节进给系统机械传动结构的维修第四节换刀装置的维护与故障诊断第五节其它辅助故障诊断与维护2.学时分配本课程在教学过程中，强调基础理论和基本概念的掌握，同时注重学生的实际动手操作，要求能把基础理论应用于实践中，让学生具备处理和排除数控机床基本故障的能力。
数控机床主轴伺服系统常见故障诊断与维护
SCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界2011年8月第23期科技视界Science &Technology Vision1伺服系统简介1.1伺服系统的概念数控机床伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统,又称随动系统。
在数控机床中,伺服系统是连接数控系统和数控机床本体的中间环节,是数控机床的“四肢”。
因为伺服系统的性能决定了数控机床的性能,所以要求伺服系统具有高精度、快速度和良好的稳定性。
1.2伺服系统的工作原理伺服系统是一种反馈控制系统,它以指令脉冲为输入给定值与输出被调量进行比较,利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节,以消除偏差,使被调量跟踪给定值。
所以伺服系统的运动来源于偏差信号,必须具有负反馈回路,并且始终处于过渡过程状态。
在运动过程中实现了力的放大。
伺服系统必须有一个不断输入能量的能源,外加负载可视为系统的扰动输入。
2直流主轴伺服系统从原理上说,直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别,但因为数控机床高速、高效、高精度的要求,决定了直流主轴驱动系统具有以下特点:2.1调速范围宽。
2.2直流主轴电动机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。
2.3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。
2.4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。
2.5主轴控制性能好。
2.6纯电气主轴定向准停控制功能。
3交流主轴伺服系统主轴驱动交流伺服化是数控机床主轴驱动控制的发展趋势,交流主轴伺服系统的特点如下:3.1振动和噪声小3.2采用了再生制动控制功能3.3交流数字式伺服系统控制精度高3.4交流数字式伺服系统用参数设定(不是改变电位器阻值)调整电路状态4主轴伺服系统的常见故障形式4.1当主轴伺服系统发生故障时,通常有三种表现形式4.1.1是在操作面板上用指示灯或CRT 显示报警信息;4.1.2是在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故障状态;4.1.3是主轴工作不正常,但无任何报警信息。
主轴驱动系统常见故障处理与维护
主轴驱动系统常见故障处理与维护1. 引言主轴驱动系统是现代机械设备中常用的一个关键系统，负责提供动力和控制主轴的旋转速度。
然而，由于长时间使用或操作不当，主轴驱动系统可能会发生各种故障。
本文将介绍主轴驱动系统常见故障的处理方法和日常维护注意事项。
2. 常见故障处理与维护2.1 主轴不转或转速异常2.1.1 故障现象主轴在工作中停止转动或转速异常，影响了设备的正常运行。
2.1.2 处理方法•检查主轴驱动系统的电源是否正常连接，确保电源供应无误。
•检查主轴驱动系统中的电机驱动模块是否损坏，如损坏需要更换。
•检查主轴驱动系统的传感器是否损坏或失效，如有需要修复或更换。
•检查主轴驱动系统的控制器是否存在程序错误，如有需要重新编程或修复。
•检查主轴驱动系统的传动部件是否存在松动或磨损，如有需要紧固或更换。
2.1.3 维护注意事项•定期检查主轴驱动系统的电源连接情况，确保连接牢固。
•注重主轴驱动系统的传感器的维护和保养，定期清洁和校准。
•定期检查主轴驱动系统的控制器的程序，如有需要修复或更新。
•定期检查主轴驱动系统的传动部件的紧固度和磨损情况，如有需要进行维护和更换。
2.2 主轴噪音过大2.2.1 故障现象主轴运行时产生过大噪音，影响了设备的正常工作。
2.2.2 处理方法•检查主轴驱动系统的轴承是否损坏或缺乏润滑，如有需要更换轴承或添加润滑剂。
•检查主轴驱动系统的传动带是否紧固正确，如有需要调整传动带的张紧度。
•检查主轴驱动系统的齿轮传动部分是否存在松动或磨损，如有需要紧固或更换。
2.2.3 维护注意事项•定期检查主轴驱动系统的轴承的润滑情况，如有需要添加润滑剂。
•定期检查主轴驱动系统的传动带的张紧度，如有需要调整传动带的紧度。
•定期检查主轴驱动系统的齿轮传动部分的紧固度和磨损情况，如有需要进行维护和更换。
2.3 主轴温度过高2.3.1 故障现象主轴在工作中温度过高，可能导致设备停机或烧坏主轴。
2.3.2 处理方法•检查主轴驱动系统的冷却装置是否正常工作，如有需要修复或更换。
数控机床主轴伺服系统常见故障诊断与维护
数控机床主轴伺服系统常见故障诊断与维护【摘要】主轴伺服系统提供加工各类工件所需的切削功率，主要完成主轴调速和正反转功能。
在实际应用中，数控机床的主轴伺服系统出现故障的几率较高，因此充分认识主轴伺服系统的重要性，掌握主轴伺服系统的故障诊断与维修方法是很有必要的。
【关键词】伺服系统；直流主轴伺服系统；交流主轴伺服系统１伺服系统简介１.1 伺服系统的概念数控机床伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称随动系统。
在数控机床中，伺服系统是连接数控系统和数控机床本体的中间环节，是数控机床的“四肢”。
因为伺服系统的性能决定了数控机床的性能，所以要求伺服系统具有高精度、快速度和良好的稳定性。
1.2 伺服系统的工作原理伺服系统是一种反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与输出被调量进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。
所以伺服系统的运动来源于偏差信号，必须具有负反馈回路，并且始终处于过渡过程状态。
在运动过程中实现了力的放大。
伺服系统必须有一个不断输入能量的能源，外加负载可视为系统的扰动输入。
２直流主轴伺服系统从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，但因为数控机床高速、高效、高精度的要求，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点：２.１调速范围宽。
２.２直流主轴电动机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。
２.３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。
２.４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。
２.５主轴控制性能好。
２.６纯电气主轴定向准停控制功能。
３交流主轴伺服系统主轴驱动交流伺服化是数控机床主轴驱动控制的发展趋势,交流主轴伺服系统的特点如下：３.１振动和噪声小３.２采用了再生制动控制功能３.３交流数字式伺服系统控制精度高３.４交流数字式伺服系统用参数设定（不是改变电位器阻值）调整电路状态４主轴伺服系统的常见故障形式４.１当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式４.１.１是在操作面板上用指示灯或CRT显示报警信息；４.１.２是在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故障状态；４.１.３是主轴工作不正常，但无任何报警信息。
数控机床主轴控制系统及故障诊断
5. 2变频调速驱动装置
• 如果在运行时由于某种原因，电机的运行频率高于变频器的指令频率， 这时电机就处于再生(即发电)状态，比如起重机的重物下放、大惯性 负载的减速、外力的拖动，等等，由于通用变频器的交流部一般均为 不可控整流，其产生的能量不能回馈给电网，只能对变频器的直流部 电容器充电，制动电阻的作用就是将这部分能量消耗在制动电阻上， 使直流母线电压保持在正常值。
• 2.三相异步电动机配变频器 • 三相异步电动机配变频器的配置方式通常采用带传动，经过带传动的
减速来提高主轴的输出转矩，系统的调速是通过加工指令S代码、控 制数控系统轴模拟量的输出作为变频器的速度控制指令，来实现主轴 速度的变化。
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5.1概述
• 主轴电动机速度是由变频实现调速，所以输出力矩在中高速时才比较 满意，这种配置方式主要应用于需要无级调速但对低、高速要求都不 太高的普通型经济数控机床上。
• 相对于进给驱动装置，主轴驱动装置上的接口具有如下特点: • (1)输入电源。变频器通常电源电压范围比较宽，如交流230 ~400 V，
进给驱动装置电源电压一般要求是固定的。 • (2)电动机运行指令。
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5. 2变频调速驱动装置
• (3)驱动装置及电动机运行状态控制。主轴驱动装置都提供控制电动 机正/反转的开关量接口，而进给驱动装置一般不提供。采用脉冲信 号作为指令的进给驱动装置，当脉冲指令类型为“脉冲+方向”时， 可以把方向信号理解为改变电动机方向的控制接口，而且主轴驱动装 置的方向控制接口是和速度模拟指令接口一起出现，多是DC24 V开 关量接口;进给驱动装置的“方向”控制接口常和“脉冲”信号一起 出现，多是DCS V数字信号。
第四章主轴驱动系统的故障诊断与维修
学习情境数控机床主轴故障维修学习情境描述：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,它结构复杂,机、电、气联动，故障率较高，它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。
因此，在数控机床的维修和维护中Z主轴驱动系统显得很重要。
维修人员根据维修单,到现场进行故障询问调查,确定维修方案、拟定维修工作计划、计划工时和费用；通过查阅数控机床P LC的相关显示界面和电路原理图、数控系统和就变频器说明书等维修资料,分析故障原因；使用通用工具及万用表,检测判断故障部位,在机床现场快速排除故障,填写维修记录并交接验收。
学习任务：IS主轴不能转动故障维修2、主轴速度慢、主轴振动等故障维修3、变频器故障维修学习目标：1、学会数控机床维修方法：隔离法。
2、具备数控机床主轴系统的故障诊断能力和排除故障能力。
3、能使用所配置的主轴变频器及参数设置方法,会检测判断并修理变频器简单故障。
4、在故障诊断、检测及更换中能严格执行相关技术标准规范和安全操作规程, 有纪律观念和团队意识,以合作方式拟定诊断与修理计划,并具备环境保护和文明生产的基本素质。
5、能撰写维修工作报告，总结、反思、改进工作过程。
学习内容：1、学习主轴系统的基本构造和运行特点及工作原理。
2、学习数控机床主轴相关变频器的功能及使用方法、电气原理图、主轴装配图、气动系统图。
3、学习主轴相关梯形图并据此分析说明M、S功能、主轴正反转、倍率调节等工作原理。
4、学习主轴相关参数含义及设置。
5、学习主轴故障维修流程图的画法。
完整的工作过程:获得信息（维修任务单、图纸、说明书等）——制订计划（原因分析/5角定流程/费用估算）——实施计划（检查与更换）——检查（自检、验收、总结与工作过程反馈）；4.1主轴相关知识数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构,其功能是接受数控系统（CN C）的S码速度指令及M码辅助功能指令,驱动主轴进行切削加工。
进给驱动系统和主轴驱动系统故障的原因及处理方法详解
进给驱动系统和主轴驱动系统故障的原因及处理方法
详解
1、进给驱动系统故障的处理
根据统计，这部分的故障率约占数控机床全部故障率的l/3左右。
故障现
象大致分三类：
软件报警现象：包括有伺服进给系统出错报警（大多是速度控制单元故障引起或是主控印刷线路板内与位置控制或伺服信号有关部分发生故障）、检测元件（如测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器等）故障、检测信号引起故障、过热报警（包括伺服单元过热、变压器过热及伺服电机过热）等情况。
硬件报警现象：包括高压报警（电网电压不稳定）、大电流报警（晶闸管
损坏）、电压过低报警（大多为输入电压低于额定值的85%或电源线联结不良）、过载报警（机械负载过大）、速度反馈断线报警、保护开关动作有误等。
这些故障在处理中应按具体情况分别对待。
无报警显示的故障现象：包括机床失控、机床振动、机床过冲（参数设置。
数控机床直流主轴驱动系统故障检修分析
电动 机 的转 速 由 主 轴 驱 动 器 控 制 ，实 现 无 级 变 速 ，
因此 ，它必 须 具 有 较 宽 的调 速 范 围。 ② 直 流 主 轴 电 动机 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
ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ
Ｉ 设 备 与 维 修
数控机床直流主轴驱动系统故障 检修分析
中国船舶重工第七二四研究所 （ 江苏南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ） 陈 颖
配 套 某 系 统 的 数 控 车 床，配 套 Ｓ Ｉ Ｅ Ｍ Ｅ Ｎ Ｓ ６ Ｒ Ａ ２ ６ 系列直 流 主轴 驱动 器 ，开 机后 显 示 主 轴报
达 到快速 确诊 和高效率 排除 故障 的 目的。
２ ．直流主轴控制系统
从原 理上 说 ，直 流 主 轴 驱 动 系 统 与 通 常 的 直流
应设 置 过 滤 器 ，并 防 止 从 排 气 口浸 入 尘 埃 或 烟 雾 ； 电缆 出人 口 、柜 门等 部 分 应 进 行 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 须保证 以上 部分 的完好 ，确保 机床 长期可 靠工作 。
定 向准 停 控 制 功 能 。由 于换 刀 、精 密 镗孑 Ｌ 、螺 纹加
（ ２ ）根据 所掌握 故 障信 息 ，明确 故 障 的复 杂 程 度并 列 出故 障部 位 的全 部 疑 点 。在充 分 调 查 现 场 掌 握第 一手材 料 的基 础 上 ，把故 障问题 正 确地 列 出来 。
FANUC主轴驱动系统的故障分析
FANUC主轴驱动系统的故障分析FANUC主轴驱动系统是机床的重要组成部分之一，其主要功能是控制主轴的转速和转矩，保证机床的加工质量和稳定性。
然而，由于长时间使用或其他原因，主轴驱动系统可能出现各种故障，给机床的正常运行带来困扰。
下面将对FANUC主轴驱动系统的故障进行分析。
首先，主轴驱动系统可能出现的故障之一是主轴不转或无转矩。
可能的原因有：1.电源问题：检查电源是否正常供电，确保电压和电流符合要求。
2.主轴电机故障：检查主轴电机是否正常工作，是否有异常声音或烧毁的痕迹。
3.控制器问题：检查控制器的电路和连接是否正常，是否有松动或腐蚀现象。
4.传感器问题：检查主轴转速传感器和主轴转矩传感器是否正常工作，是否有损坏或连接不良。
5.主轴刹车故障：检查主轴刹车是否正常松开或闭合，是否有异常磨损或损坏。
另外，主轴驱动系统可能出现的故障之二是主轴转速不稳定。
可能的原因有：1.电源波动：检查电源供电是否稳定，排除电源波动的影响。
2.主轴电机故障：检查主轴电机是否存在转子偏磁、线圈短路或断路等问题，及时修复或更换电机。
3.控制器参数设置问题：检查控制器的参数设置是否正确，包括速度环和电流环的设置。
4.传感器问题：检查主轴转速传感器的连接是否良好，是否有松动或腐蚀现象。
最后，主轴驱动系统可能出现的故障之三是主轴振动过大。
可能的原因有：1.主轴松动：检查主轴端部是否存在松动现象，检查主轴轴承是否磨损或损坏。
2.主轴轴承故障：检查主轴轴承是否存在异响、振动或发热等现象，及时更换或修复。
3.主轴不平衡：检查主轴是否存在不平衡现象，进行动平衡校正。
4.机床结构问题：检查机床整体结构是否牢固，是否存在共振或变形现象。
通过以上的故障分析，对于FANUC主轴驱动系统的故障可以根据具体情况进行相应的排查和解决。
及时检修和维护主轴驱动系统，保证其正常运行，是保障机床加工质量和生产效率的重要环节。
三菱数控系统主轴系统的故障诊断及排除
１基本配置 。数控车床配三菱Ｍ ４ ． ６ 系统 。
２ 分析与处置 。在三菱数控显示屏 的ｓ ． 指令下端 有一括
号 ，在该 括号 内显 示的是 主轴 的实 际转 速 。如 果屏幕上 不 能显示实 际主轴速 度 ，则可 能是 以下原 因 ：如 果是伺服 主 轴 ，其 主轴编码器 信号 已经直 接接入 主轴伺服 驱动器 ，通 过总线读 人 了控制 器 内。如果 主轴 由变 频器或 普通 电机 直
所 以可 以排除机械共振 的原 因。
图 １ ＦＮ Ｓ Ｉ 口的正确应用 ＩＩＨ 接
如果不需要主轴 自动换档 ，则一般不需要Ｍ５ 条件 ，直 ０
接用Ｘ ３ 驱动—— Ｙ ２ 。这样处 理后 ，能顺 利写入 主轴 指 ２４ ２６ 令。在屏幕上不能写入选刀刀号也与此有关 。
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 ，其数据有 较大 的变化 ，因此 可 以初步判定故障在主轴驱动系统的电气部 分。 经仔 细检查机 床 的主轴系统 配线 ，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 。 二 、案例２ ：在屏 幕上不 能设定主轴速度
另一种情 况是Ｐ Ｃ Ｌ 程序 内主轴倍 率寄存 器Ｒ１８ ４ 一直 为 零 。主轴 速度也不 能写入 。其 实质是 主轴速度 写入后 ，由 于其倍率 为零 ，故而实际指令值为零。 经过对Ｐ Ｃ Ｌ 程序 的正确处理后 ，排除了上述故障。
中图分类 号 ：Ｔ ７ Ｈ１ 文献标识码 ：Ｂ
一
、
数控机床主轴驱动系统的故障诊断与维修
任务6.1 数控机床主轴驱动系统基础
6.1.2 主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法
1．数控机床主轴伺服系统无报警信息的故障 一般分为三种：主轴转速与指示值不符 、主轴异常噪声及振动 、
外界干扰。解决方案如下：
1
2
3
检查CNC装置模拟量 输出是否有问题，如 有问题则检查模拟量 输出电缆线连接是否 松动。如果模拟量输 出正常，则检查CNC 装置和变频器模拟量 的参数是否正常。
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 检查直流主轴电机的线圈电阻是 确保电阻正常，用干燥的压缩空
正常，换向器太脏
否正常，换向器是否太脏
气吹干净
动力线连接不牢固 励磁线连接不牢固 驱动器的控制励磁电源存在故障
检查动力线是否连接牢固 检查励磁线连接是否不牢固 也就是检查励磁电压是否正常
首先要区别异常噪声 及振动发生在主轴机 械部分还是在电气驱 动部分。如无关，一 般是主轴驱动装置未 调整好；如有关，应 检查主轴机械部分是 否良好，测速装置是 否不良。
判别有无干扰的方法 是：当主轴转速指令 为零时，主轴仍往复 转动，调整零速平衡 和漂移补偿也不能消 除故障。
任务6.1 数控机床主轴驱动系统基础
现停止进给，主轴仍继续运转的故障。 主轴电动机不转，CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，
还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。 转速偏离指令值，当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，要考虑：.
电动机是否过载、主轴驱动装置是否故障等。
任务6.2 直流主轴驱动系统
6.2.1 直流主轴驱动原理
或主轴伺服，也可以不要驱动器。
主轴驱动系统的故障诊断与维修
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;对地电阻恢复正 常
再次更换元器件后;机床恢复正常;故障不再出现
例3：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
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;以扩大输出转矩
三具有四象限驱动能力 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1S内从静止加速到 6000r/min
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
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
F0004 F0005
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
F0030 F0041
功率模块故 障
冷却风机故 障
SIMODRIVE 611 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
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 这个编码器能够使C 轴做为标 准操作 也就是说;不再需要额外的编码器来控制C轴
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 三交流主轴驱动系统
FANUC α与αi系列交流主轴驱动单元的故障诊断与维修
FANUC α/αi系列交流主轴驱动单元的故障诊断与维修1．FANUC α/αi系列数字式主轴驱动系统的基本检查与测试(1)电源电压的检查在α/αi系列数字式交流主轴驱动器主控制板上设有维修、检测用的测量检测端，在正常工作时，驱动器的电源电压检测端的电压值如下：1)+24V检测端与0V间：+24(1±5％)V。
2)+15V检测端与0V间：+15(1±5％)V。
3)+5V检测端与0V间：+5(1±5％)V。
4)－15V检测端与0V间：－15(1±5％)V。
(2)驱动器的设定与调整在FANUC cc/cci系列主轴器上设有设定开关S1-S7，用于设定驱动器的基本状态，其含义如下：S1：当一个串行口电缆连接有两只SPM驱动器时，第一只驱动器设ON，第二只驱动器设OFF；仅使用一个SPM驱动器模块时，设OFF。
S2：若负载表输出使用模拟量滤波器功能时，设ON，否则为OFF。
S3：若转速表输出使用模拟量滤波器功能时，设ON，否则为OFF。
S4、S5：第一主轴外部参考点信号的型式选择。
若为NPN型输入，则S4设为ON、S5设为OFF；若为PNP型输入，则S4设为OFF、S5设为ON：若不使用外部参考点信号接受器功能，则S4设为OFF、S5设为OFF。
S6、S7：第二主轴(子主轴)外部参考点信号的型式选择。
若为NPN型输入，则S6设为ON、S7设为OFF；若为PNP型输入，则S6设为OFF、S7设为ON：若不使用外部参考点信号接受器功能，则S6设为OFF、S7设为OFF。
α/αi系列数字式交流主轴驱动系统的调整与设定，一般通过系统与驱动器的参数设定进行，当维修时，若需要对驱动器进行更换或重新调整，则应按照以下步骤进行。
1)检查与主轴有关的部件规格、型号：①CNC的型号与功能。
②主轴电动机的规格与型号。
③电源模块的规格与型号。
④主轴驱动模块的规格与型号。
⑤主轴测量系统的型号。
《数控机床故障诊断与维修》第四章主轴驱动系统故障诊断与维修
项目描述
随着SPWM变频调速系统的发展，部分数控机床主轴驱动采用 通用变频器控制。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。变频器故障是常见的数控机床主轴 系统故障之一。
任务二 变频器故障诊断与维修
知识链接
（1）安川变频器的常见故障。 （2）主轴通用变频器常见报警及故障处理。
任务二 变频器故障诊断与维修
一、安川变频器控制的主轴在换刀时出现旋转
1.故障分析
任务实施
（1）通过查询安川变频器对输入信号的干扰资料，初步确认故障 原因与线路有关。 （2）再次检查机床的主轴驱动器、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。 （3）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。
本项目包括FANUC主轴系统的连线、主轴驱动单元参数设置、 FANUC α系列主轴的常见故障诊断方法和FANUC直流主轴驱动系统 常见故障诊断及处理。
项目描述
通过本项目的学习，学生应达到相应的能力目标，包括能够根 据电气原理图连接FANUC α主轴驱动系统；能够设定驱动单元参数 ；能够诊断常见的FANUC α主轴系统故障，并作相应处理；能够诊 断常见的FANUC直流主轴系统故障，并作相应处理。
2.故障处理
（1）切断驱动器电源，将设定端S1置“TEST”。 （2）接通驱动器电源。 （3）按组合键【MODE】、【UP】、【DOWN】和【DATASET】。 （4）当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键, 并保持1 s以上。 （5）按组合键【MODE】和【UP】，使参数显示“FC-22”。 （6）按软键【DATASET】1 s以上，显示器显示“GOOD”，标准参数写入完成。 （7）切断驱动器电源，将S1（SH）重新置“DRIVE”。
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项目2 主轴驱动系统故障诊断与维修一、实训要求1.了解主轴驱动系统的工作原理。
2.掌握交流变频器的操作方法。
3.能对变频器进行参数设置及故障排除。
4.能分析和排除主轴常见故障。
二、实训设备4台FANUC 0i Mate-md数控维修铣床，2台GSK980TD数控维修车床，7台数控电气维修实验台。
三、实训必备知识1. 主轴驱动系统的工作原理及接线图2-1 GSK980TDA数控车主轴驱动变频器接线图图2-2 FANUC 0I MA TEMD数控铣主轴驱动变频器接线图 变频器的原理根据公式：n=60f/p 可知交流异步电机的转速与电源频率 f 成正比与电机的极对数成反比，因此，改变电机的频率可调节电机的转速。
通常我们为了保证在一定的调速范围内保持电动机的转矩不变，在调节电源频率 f 时，必须保持磁通Φ不变，由公式U≈E=4.44fWKΦ可知，Φ∝U/f 所以改变频率 f 时，同时改变电源电压U，可以保持磁通Φ不变。
目前大部分变频器都采用了上述原理。
用同时改变f和U 的方法来实现电机转速n的调速控制，并使得输出扭矩在一定范围内保持不变。
注：电机的极对数与转速V，U，W代表三相电机的每一相，电机内部共有3组线圈，每一组就是一相，出来两个线头，3相共出6个线头，分别按照一定的接法接到三相电源上。
一组线圈或一相包含多个线圈，但不会是单数的，因为它要组成南北两个极，而且在电机内部是对称的，例如图1，其中一相V,有两个线圈一个在上部一个在下部，两个线圈是串联的，通电时就产生两个磁极，图2的V相有4个线圈，也串联在一起，也是对称的，但它有4个极，这个图只是告诉大家线圈在电机内部的方位，和所谓的磁极对数。
第一个图每一相有南北两个极，就是一对磁极，磁极对数是1，通常叫它2极电机，转速最快。
极数越少，转速越快，对啊。
因为交流电的频率是50Hz,是指每一相1秒钟方向往返50次，三相不是同时往返，有一个次序的问题，但时间间隔是相同的，书本上说的是空间角度相差120度。
当这个三相交流电通入电机的时候，就造成电机3组线圈通电的顺序不同，可能U相线圈先通电，V第二，W第三然后又重复这样的排列，这就造成了旋转磁场。
那么快慢是怎样形成的呢，看图1，当三相通电一次时，磁场已经走过1圈了（正半周期走半圈，负半周期再走半圈），就是经过50分之1秒磁场已经走过一圈，经过1秒钟就走过50圈，经过1分钟就走过3000圈了。
再看图2，它的磁极跨度只有图1的一半，那么通一次电的时候磁场所走过的路程只有图1的一半。
所以旋转磁场的速度就慢，转子的转速就慢。
多极数的电机因工艺复杂，价格也高。
（是不是极数越少，转速越快；极数越多，转速越慢。
为什么会这样呢？）改变电机的极对数就能改变电机转速是因为极对数越少电机里的旋转磁场的转速越高所以改变电机的极对数就能改变电机转速 4P就是电机里有四对磁极。
2对的额定转速3000转，实际转速2800转左右。
4对的额定转速1500转，实际转速1400转左右。
数控机床主轴驱动系统由主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴等组成。
（参照数控系统接线说明书及电气原理图）变频器常识什么是变频器呢？我们在日常生活中经常听到，它一般是利用半导体器件的开关作用将工频电源变换为另一频率的电能的设备。
变频器原理是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
可分为交——交变频器，交——直——交变频器。
交——交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；交——直——交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。
把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。
变频器也可用于家电产品。
使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。
想要了解变频器原理就必须先了解这两个东西。
什么是变频器类型：分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
变频器的工作原理：把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。
其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
1. 整流器，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。
2. 中间电路，有以下三种作用：a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。
b. 通过开关电源为各个控制线路供电。
c. 可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。
3. 逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。
4. 控制电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。
其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。
主要功能是：a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。
b. 提供操作变频器的各种控制信号。
c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。
三菱FR-D700 系列变频器（参照使用手册）1）安装与接线2）端子接线图3）主电路端子规格4）主电路端子的端子排列与电源、电机的接线5）基本操作简单模式参数一览表变频器的两种启动方式①系统发出0-10V 的模拟电压控制在系统中的MDI 方式下编入指令M03 S500，按下“循环启动”键后系统会根据参数#3741-#3744 换算成相对应的模拟电压(如下图所示)，变频器再根据模拟电压输出对应的频率与电压，驱动三相异步电机。
②通过变频器“设定用旋钮”来控制西门子MICROMASTER420通用型变频器（参照使用手册）接线框图1. 改变方向改变电动机转动的方向。
用一个负号(-)或一个闪烁的小数点指示反向旋转。
2. 启动变频器本按钮可以启动变频器。
缺省状态下该按钮被禁止。
如果要使能该按钮，请将P0700设置为1。
3. 停止变频器本按钮按照P1121设置的时间(斜坡下降时间)停止变频器。
4. 电动机点动当变频器没有输出时，本按钮可以按照预置的点动频率启动和运行电动机。
释放该按钮时变频器停止。
5. 访问参数按下本按钮，允许用户按照选定的用户访问级别访问参数。
6. 减少数值按下本按钮可减少显示值。
如果要通过BOP改变频率设置值，请设置P1000=1。
7. 增加数值按下本按钮可增加显示值。
如果要通过BOP改变频率设置值，请设置P1000=1。
8. 功能本按钮可用于查看附加信息。
请参阅MICROMASTER 420《操作说明》第44页的51.2 节。
变频器控制端子功能设定参数3.螺纹切削原理在数控机床上，编制一个正确的程序，可以很方便地加工出螺纹。
切削螺纹时，刀具运动要与主轴运动主轴的旋转同步。
在螺纹切削过程中，装在机床上的与主轴同步的主轴位置编码器，实时地读取主轴速度并转换为刀具的每分钟进给量，使机床移动。
螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时启动的，所以总是能够在固定的点开始螺纹切削，在重复多次的螺纹切削时，工件上的刀具轨迹不会改变。
需要注意的是：螺纹切削时，从粗加工到精加工，主轴速度必须保持恒定，否则会生成错误的导程。
在螺纹加工时，进给速度倍率无效，主轴速度赔率无效。
在螺纹加工时，可能出现下列问题：（1）机床不能进行螺纹加工；（2）螺纹加工乱扣；（3）螺纹精度不对；造成原因如下：机床不能进行螺纹加工可能的出现的原因是：（1）系统无螺纹加工功能；（2）主轴位置编码器未安装或安装不规范；（3）主轴位置编码器有故障；（4）参数错误；（5）编程错误；（6）其他原因。
螺纹加工乱扣，可能原因是：（1）主轴位置编码器安装不规范；（2）主轴位置编码器有故障；（3）参数错误；（4）其他原因。
螺纹加工精度不对，可能出现原因是：（1）主轴位置编码器安装不规范；（2）主轴位置编码器有故障；（3）参数错误；（4）刀具原因；(5)其他原因。
四、实训内容1.根据机床实际，找出主轴控制系统相关硬件接线原理图。
2.根据说明书，进行系统参数设定、变频器功能参数的设定，并进行调试。
3.通用变频主轴系统常见故障及处理表1 通用变频主轴常见故常与处理4．交流伺服主轴驱动系统及故障维修1）交流伺服主轴驱动系统数控加工中心对主轴有较高的控制要求，首先要求在大力矩、强过载能力的基础上实现宽范围无级变速，其次要求在自动换刀动作中实现定角度停止(即准停)，这使加工中心主轴驱动系统比一般的变频调速系统或小功率交流伺服系统在电路设计和运行参数整定上具有更大的难度。
主轴的驱动可以使用交流变频或交流伺服2种控制方式，交流变频主轴能够无级变速但不能准停，需要另外装设主轴位置传感器，配合CNC系统PMC (指数控系统内置PLC)的逻辑程序来完成准停速度控制和定位停止；交流伺服主轴本身即具有准停功能，其自身的轴控PLC信号可直接连接至CNC系统的PMC，配合简捷的PMC逻辑程序即可完成准停定位控制，且后者的控制精度远远高于前者。
交流伺服主轴驱动系统由主轴驱动单元、主轴电动机和检测主轴速度与位置的旋转编码器3部分组成，主要完成闭环速度控制，但当主轴准停时则完成闭环位置控制。
由于数控机床的主轴驱动功率较大，所以主轴电动机采用鼠笼式感应电动机结构形式，旋转编码器可以在主轴外安装，也可以与主轴电动机做成一个整体，主轴驱动单元的闭环控制、矢量运算均由内部的高速信号处理器及控制系统实现。