课主轴驱动系统故障维修例[
数控机床主轴故障维修
数控机床主轴故障维修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,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PLC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。
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(CNC)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。
它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。
通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工,所对应的机床是车床类;主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工,所对应的机床是铣床类。
主轴系统分类及特点全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。
目前,无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流或交流主轴电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。
另外根据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。
模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制,有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。
目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应(异步)电机的形式,性价比很高,这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。
串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产,如西门子公司的611系列,日本发那克公司的α系列等。
1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式,但只能实现有级调速,由于电动机始终工作在额定转速下,经齿轮减速后,在主轴低速下输出力矩大,重切削能力强,非常适合粗加工和半精加工的要求。
主轴驱动系统故障诊断与维修
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。
数控车床主轴驱动系统故障分析与维修
毕业论文(设计)数控车床主轴驱动系统故障分析与维修NC Lathe spindle driving system fault analysis and maintenance指导老师:_________________________班级:高专数控设备应用与维护08系(部):机电工程系_____________________专业:数控设备应用与维护________________答辩时间:________________________________数控车床主轴驱动系统故障分析与维修NC Lathe spindle driving system fault analysis and maintenance摘要数控机床是一种价格昂贵的精密设备,在日常工作出经常出现故障,这会影响我们加工出来的工件的精度和工件是否合格!所以,对于机床的诊断与维修是很重要的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,因此,在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得很重要•关键词主轴驱动系统;故障;分析;维修SummaryCNCmachine tools is an expensive sophisticated equipment, often in their daily work out of trouble, which would affect our out of the workpiece machi ning accuracy and workpiece is qualified!Therefore, diag no sis and maintenance of the mach ine is veryimporta nt..CNC machine tool spindle drive system is the main drive system, its performanee directly determ ines the surface quality of workpiece, therefore, the maintenance of CNC machine tools and maintenance, the spindle drive system is very important.KeywordsSpi ndle drive system Failure An alysis Maintenance目录摘要 (II)关键词 (II)Summary (II)Keywords (II)绪论 (1)1. 数控机床主轴驱动系统组成及特点分类 (1)般过载1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求 .................................................... 1 1.1.1调速范围宽并实现无极调速 ....................................................... 1 1.1.2 恒功率范围要宽 ................................................................ 1 1.1.3具有4象限驱动能力 ............................................................. 1 1.1.4 具有位置控制能力 .............................................................. 1 1.1.5具有较高的精度与刚度,传动平稳,噪音低 .. (1)1.2主轴系统分类及特点 (1)1.2.1普通笼型异步电动机配齿轮变速箱 ................................................. 1 1.2.2普通笼型异步电动机配简易型变频器 ............................................... 2 1.2.3通笼型异步电动机配通用变频器 ................................................... 2 1.2.4专用变频电动机配通用变频器 ..................................................... 2 1.2.5伺服主轴驱动系统 ............................................................... 2 1.2.6电主轴 . (2)2. 直流主轴驱动系统的故障与维修 (2)2.1直流主轴驱动系统的故障 ............................................................... 2 2.2直流主轴驱动系统系统的故障维修实例 ................................................... 4 2.3直流主轴驱动系统日常维护 ............................................................. 4 3. 交流伺服主轴驱动系统故障诊断与维修 .. (4)3.1交流伺服主轴驱动系统常见故障诊断与维修 ............................................... 4 3.2.交流伺服主轴驱动系统常见故障的维修案列 ............................................... 8 3.3交流伺服主轴驱动系统日常维护 .. (10)3.3.1日常检查 ...................................................................... 10 3.3.2定期检查 . (10)4. ................................................................................................................................................................. 主轴通用变频器常见故障与维修 (10)4.1变频器的介绍 ......................................................................... 10 4.2变频器的常见故障诊断与维修 .......................................................... 11 4.3变频器的常见故障的维修案例 .......................................................... 11 4.4变频器的日常维护 .................................................................... 12 总结 ........................................................................................ 12 致谢 ........................................................................................ 12 参考文献 (13)绪论数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构。
数控机床主轴驱动系统故障维修案例
数控机床主轴驱动系统故障维修案例数控机床主轴驱动系统是机床的核心部件之一,负责机床加工中心心转速的控制和实现。
如果数控机床主轴驱动系统出现故障,会给企业造成极大的损失。
本文将介绍一起数控机床主轴驱动系统故障维修的实际案例,希望能为工程技术维修执行人员提供参考和启示。
一、问题描述某企业使用的数控机床的主轴一直有异响,加工效果也不尽如人意。
工程师经过初步排查,发现主轴加工的过程中,负载变化大,电机负载过大,导致主轴变频器保护机制启动停机。
仔细排查后,工程师发现主轴驱动系统存在转子偏心,导致机床运转不顺畅,产生异响,同时机床的加工精度和表面质量也大大降低。
二、维修过程1.排除转子问题首先要解决的问题是,排除异响和转子偏心。
工程师使用测量工具对数控机床的驱动系统进行了详细测量,最终发现转子的偏心是产生异响的根本原因。
因此,接下来的维修任务就是根据测量数据对转子进行修复。
2.修复转子工程师使用机床的转子调整装置,对数控机床的转子进行了调整。
经过细致的调整,转子的偏心问题完全解决,并且异响也消失了。
接下来需要进一步确认机床的加工精度和表面质量是否得到了提高。
3.验证加工效果经过排除驱动系统的故障,工程师对数控机床进行了试验,发现加工效果大幅提高。
在加工前两个月,该企业的合格率仅为50%,直接影响了生产效率,而现在的合格率达到了90%,有效提高了生产效率和企业的经济效益。
三、结论对于数控机床主轴驱动系统故障,工程师首先需要排除转子偏心等机械问题,然后进一步检查设备的电子元件,例如传感器、变频器等。
通过对机床的测量和调整,再通过试验验证加工效果,能够有效解决数控机床主轴驱动系统故障,提高机床的生产效率和加工效果,给企业带来较大的经济效益。
因此,对于加工企业来说,保养机床和定期对主轴驱动系统进行维护是非常关键的,以确保设备的正常运转。
1_4088009_主轴驱动模块故障维修的实例分析
1_4088009_主轴驱动模块故障维修的实例分析主轴驱动模块故障维修的实例分析例故障现象:日本FANUC d系列机床主轴驱动模块,型号为A06B-6087-H126B( POWERSUPPLY MODULE)。
在使用过程中,频繁出现该模块主电路ICBT(绝缘栅大功率晶体管)击穿烧毁及ICBT的驱动电路同时烧毁。
前几次在分析故障原因时,将着眼点放在了电网电压过高、电源离次谐渡过多、环境温度较高或器件不良等方面,但随着故障的频繁出现,发现了以下不容忽视的现象:①ICBT总是3块同时被烧毁。
②ICBT烧毁并伴随驱动电路烧毁,贴片式PNP及NPN晶体管也被击穿,电路烧断,光耦合器烧坏。
③烧毁的驱动模块主回路中配置的MSS接触器主触头严重烧蚀,前置断路器主触头也烧蚀。
故障分析:经过对以上现象仔细分析,可得出结论:ICBT烧毁的根本原因是机床主轴再生制动过程中发电的电流较大,而接触器或断路器主触头接触不良,接触电阻产生较大电压,该电压又作为虚假的相序信号反馈给控制电路,从而使本不应开启的功率管开启,形成相间短路,从而导致电路电压及电流超过ICBT最大允许值,造成ICBT烧毁,从这部分电路看,它通过变压器供电,经断路器、MSS接触器、交流电抗器到主轴驱动模块,其特点是:①由于设置了交流电热器,因此,可有效抵制电源的各高次谐波对电源模块的影响,滤掉毛刺电压形成的浪涌。
②此部分电路有两层触头——断路器和MSS接触器。
当触头接触不良时会造成以下j象:主轴驱动器用电时,导致电压下降,如三相200V整流后约为DC300V,其中某一相j头接触不良并不会造成DC 侧电压明显下降,只是其余两相电流增大而补偿另外一相的E流;若两相或三相都接触不良,则会造成DC侧电压下降,主轴功率下降,控制电路可给}报警。
因此,当机床主轴切削工作时,即负载是用电状况时,该电路是比较安全的。
但是如果机床主轴处于制动状态时,会具有很大的机械转动惯量功能(加工铝件一般经常E12000r/min直接制动),主轴驱动模块瞬间要把机床主轴高速旋转的功能转变成电能,使DC E压升高。
维修实例:FANUC串行主轴驱动系统故障诊断与维修.ppt
资讯
附:SIEMENS MicroMaster420变频器参数设置
增加数值 —按此键即可增加 面板上显示的数值。 如果要用BOP修改频率设定 值,请设定P1000=1。
减少数值 —按此键即可减少 面板上显示的数值。 如果要用BOP修改频率设定 值,请设定P1000=1。
决策与计划
序号
故障现象案例
要说明维修实 参数设置是影响数控铣床变频控制主轴的常见故障原
施前后的机床 因。
状况及其维修
根据实际要求,查阅SIEMENS MicroMaster420变
过程) 频器的用户手册,修改变频器的工作方式。
资讯
MicroMaster420变频器
资讯
附:SIEMENS MicroMaster420变频器参数设置
的模拟电压是否匹配 。
强电控制部分断路或元器件损坏,主轴不能旋转,需检查主轴供电这一线路 4 各触点连接是否可靠,线路有否断路,继电器是否损坏,保险管是否烧坏 。
变频器自身参数未调好,主轴不能旋转,需变频器内含有控制方式选择,若 5 不选择 NC 系统控制方式,则无法用系统控制主轴,修改这一参数;检查相
XK 维修人员
故障现象 及部位
开机后进行手动方式选择主轴 正转以及反转,无反应,并且无任 何报警信息。
200710027
XK5025 更换零件明细 1 2 3 4 5
资讯
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故障原因
变频器工作方式设置错误。
8
9 10
维修小结(简
变频器的工作方式、参数设置以及数控系统的对应
起动变频器—按此键 起动变频器;按照缺 省值运行时,此键是 被封锁的。为了使此 键的操作有效,应设 定P0700=1。
数控机床主轴驱动系统故障维修50例
数控机床主轴驱动系统故障维修50例 第七章第四课主轴驱动系统故障维修 50例[1]2009-05-15 05:55例301 .机床剧烈抖动、驱动器显示 AL-04报警故障现象:一台配套 FANUC 6系统的立式加工中心,在加工过程中,机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示 报警。
分析与处理过程:FANUC 交流主轴驱动系统 AL-04报警的含义为交流输入电路中的 P1、F2、F3熔断器熔断 可能的原因有:1) 交流电源输出阻抗过高。
2) 逆变晶体管模块不良。
3) 整流二极管(或晶闸管)模块不良。
4) 浪涌吸收器或电容器不良。
针对上述故障原因,逐一进行检查。
检查交流输入电源,在交流主轴驱动器的输入电源,测得R 、S 相输入电压为 但T 相的交流输入电压仅为 120V ,表明驱动器的三相输入电源存在问题。
进一步检查主轴变压器的三相输岀,发现变压器输入、输岀,机床电源输入均同样存在不平衡,从而说明故障原因不 在机床本身。
检查车间开关柜上的三相熔断器,发现有一相阻抗为数百欧姆。
将其拆开检查,发现该熔断器接线螺钉松动,从而造 成三相输入电源不平衡;重新连接后,机床恢复正常。
例302 •驱动器出现报警 “A 勺故障维修故障现象:一台配套 FANUC 0T 的数控车床,开机后,系统处在 急停”状态,显示“NOTREADY ,操作面板上的主轴AL-04 ,故障 220V ,报警指示灯亮。
分析与处理过程:根据故障现象,检查机床交流主轴驱动器,发现驱动器显示为“A”。
根据驱动器的报警显示,由本章前述可知,驱动器报警的含义是“驱动器软件出错”,这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现,解决的方法通常是对驱动器进行初始化处理。
在本机床按如下步骤进行了参数的初始化操作:1)切断驱动器电源,将设定端S1 置TEST。
2)接通驱动器电源。
3)同时按住MODE 、UP、DOWN 、DATASET4 个键4)当显示器由全暗变为“FFFFF后,松开全部键,并保持1s以上。
主轴伺服驱动维修――数控机床主轴伺服系统故障检查及维修实例_
电子工业的飞速发展,使各种集成度高、性能先进的调速驱动层出不穷,给数控机床的更新换代提供了有利条件,但对于目前大中型企业还无法将旧数控机床全部改造的现实,修理旧的驱动系统,仍是维修战线上的一项艰巨任务。
以下是工程师在实践经验中,所遇到的部分故障现象以及处理方法,仅供客户参考。
故障一故障现象:1.8m数控卧车在停车时发出巨大响声,同时车间总电源跳闸。
检查:(1车间电工对供电系统进行检查,跳闸的自动空气断路器所在处,因环境潮湿开关盒内自动跳闸的连杆机构已腐蚀,另外三相触点中有一相触点只有一小部分能接触。
(2车间供电变压器容量小,超负荷运行。
其正常的相电压只有340V。
(3一只晶闸管已被烧坏,查看驱动电路,B相触发脉冲短小,只有正常触发脉冲幅值的四分之一,进一步查实为B相触发电路中的放大管T3性能不好所致。
分析:晶闸管在整流状态下缺相和在逆变状态下缺相结果是不同的。
在整流状态下总是触发电位较高的晶闸管如SCR1,同时使前一相晶闸管SCR3承受反相电压而关断。
在SCR3的关断期间以反相阻断状态为主。
即使后一个晶闸管不触发,而SCR3到一定时刻也会因过零而自动关断。
但如果是在停车降速时,即在逆变的情况下(同样也是触发电位较高的晶闸管导通,并使前一个晶闸管承受反压而关断,这时的晶闸管在关断时有很长一段时间处于正向阻断状态。
这样,若后一个晶闸管不导通,由于电感L的放电作用,使该晶闸管再延续导通一个周期而进入正半周,晶闸管将继续导通下去,同时阻碍后面的晶闸管导通。
于是,晶闸管输出的正向电压与电动机电势迭加产生很大的电流,这时即产生逆变颠覆,轻则烧坏保险丝,重则烧坏晶闸管。
如果车间的电压供电系统正常,没有大的波动,也许不会烧坏晶闸管。
交流电网电压波动大,车间变压器容量小,超负荷运行,再加之B相正组触发脉冲幅值小,及车间供电系统的总开关盒的损坏等综合原因造成了这次故障的发生。
处理:(1更换自动空气断路器。
(2更换新的晶闸管。
主轴驱动系统的故障诊断与维修
应用
小型而且结构紧凑的机床AH 100 至AH 160 复杂的加工中心和车床 专用机床
1PH4 主轴电机
规格说明
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 即使在设备停止时也可输出各种转矩 经过冷却处理的凸缘能有效避免由于机械传动系 所引起的热应力
13 电动机电刷磨损严重或电刷面上有划痕 其原因可能有:
1主轴电动机连续长时间过载工作 2)主轴电动机换向器表面太脏或有伤痕。 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
故障现象: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
11 速度达不到最高转速 引起这类故障的原因主要有:
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;造成直流母线电压过低或绝缘 性能降低。
12 主轴在加/减速时工作不正常 引起此故障的原因可能有:
1电动机加/减速电流计先设定 调整不当 2)电流反馈回路设定、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)机械传动系统不良。
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。
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。
课主轴驱动系统故障维修例[
第七章第四课主轴驱动系统故障维修50 例[1]2009-05-15 05:55例301.机床剧烈抖动、驱动器显示AL-04 报警故障现象:一台配套FANUC 6系统地立式加工中心, 在加工过程中, 机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示AL-04 报警.分析与处理过程:FANU(交流主轴驱动系统AL-04报警地含义为“交流输入电路中地P1、F2、F3熔断器熔断”,故障可能地原因有:1>交流电源输出阻抗过高.2>逆变晶体管模块不良.3>整流二极管(或晶闸管>模块不良.4>浪涌吸收器或电容器不良.针对上述故障原因, 逐一进行检查. 检查交流输入电源, 在交流主轴驱动器地输入电源,测得R、S相输入电压为220V,但T相地交流输入电压仅为120V,表明驱动器地三相输入电源存在问题.进一步检查主轴变压器地三相输出, 发现变压器输入、输出, 机床电源输入均同样存在不平衡, 从而说明故障原因不在机床本身.检查车间开关柜上地三相熔断器,发现有一相阻抗为数百欧姆.将其拆开检查,发现该熔断器接线螺钉松动, 从而造成三相输入电源不平衡;重新连接后, 机床恢复正常.例302•驱动器出现报警“ A”地故障维修故障现象:一台配套FANUC 0■地数控车床,开机后,系统处在“急停”状态,显示“ NOTREADY,操作面板上地主轴报警指示灯亮.分析与处理过程:根据故障现象, 检查机床交流主轴驱动器, 发现驱动器显示为“ A” .根据驱动器地报警显示, 由本章前述可知, 驱动器报警地含义是“驱动器软件出错” , 这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现, 解决地方法通常是对驱动器进行初始化处理. 在本机床按如下步骤进行了参数地初始化操作:1>切断驱动器电源, 将设定端S1 置TEST.2>接通驱动器电源.3>同时按住MOD E UP DOWNDATASET个键4>当显示器由全暗变为“ FFFFF后,松开全部键,并保持1s以上.5>同时按住MOD、UP键,使参数显示FC-22.6>按住DATASE键1s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>!新置“ DRIVE .通过以上操作,驱动器恢复正常,报警消失,机床恢复正常工作.例303.驱动器出现过电流报警地故障维修故障现象:一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心,在加工时主轴运行突然停止,驱动器显示过电流报警.分析与处理过程:经查交流主轴驱动器主回路,发现再生制动回路、主回路地熔断器均熔断, 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.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,分析可能存在地主要原因有:1>主轴驱动器控制板不良.2>电动机连续过载.3>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, 电动机过载地原因可以排除. 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地可能性亦较小. 因此, 故障原因可能性最大地是电动机绕组存在局部短路.维修时仔细测量电动机绕组地各相电阻,发现U相对地绝缘电阻较小,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地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304.主轴驱动器AL-12 报警地维修故障现象:一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心,在加工过程中,主轴运行突然停止, 驱动器显示12号报警.分析与处理过程:交流主轴驱动器出现12号报警地含义是“直流母线过电流” , 由本章前述可知, 故障可能地原因如下:1>电动机输出端或电动机绕组局部短路.2>逆变功率晶体管不良3>驱动器控制板故障.根据以上原因, 维修时进行了仔细检查. 确认电动机输出端、电动机饶组无局部短路.然后断开驱动器(机床>电源, 检查了逆变晶体管组件.通过打开驱动器, 拆下电动机电枢线,用万用表检查逆变晶体管组件地集电极(C1、C2湘发射极(E1、E2>、基极(B1、B2>^间,以及基极(B1、B2>O发射极(El、〔2>之间地电阻值,与正常值(表7-25所示〉比较,检查发现C1-E1之间短路,即晶体管组件己损坏. 为确定故障原因, 又对驱动器控制板上地晶体管驱动回路进行了进一步地检查. 检查方法如下:1>取下直流母线熔断器F7, 合上交流电源, 输入旋转指令.2>按表7-26、表7-27地引脚,通过驱动器地连接插座CN6 CN7,测定8个晶体管(型号为ETI91>地基极B与发射极E间地控制电压,并根据CN6 CN7插脚与各晶体管管脚地对应关系逐一检查(以发射极为参考,测量B-E正常值一般在2V 左右>.检查发现1C~IB之间电压为0V,证明C~B ft击穿,同时发现二极管D27也被击穿.在更换上述部件后,再次起动主轴驱动器, 显示报警成为AL-19. 根据本章前述, 驱动器AL-19报警为U相电流检测电路过流报警• 为了进一步检查AL-19报警地原因,维修时对控制回路地电源进行了检查检查驱动器电源测试端子,交流输入电源正常;直流输出+24V +15V +5V均正常,但-15V电压为“ 0” .进一步检查电源回路,发现集成稳压器(型号:7915>损坏.更换7915后,-15V输出电压正常,主轴AL-19报警消除,机床恢复正常• 例305.主轴驱动器AL-01 报警地维修故障现象:一台配套FANUC 21系统地立式加工中心,在加工过程中, 主轴运行突然停止, 系统显示ALM2001、ALM4 09报警, 交流主轴驱动器显示AL-01 报警.分析与处理过程:该机床配套地系统为FANUC 2係统,CRT上显示地报警含义如下:ALM2001 SPDL SERVOAL主轴驱动器报警>.ALM409 SERVO ALARM (SERIAC ER伺服驱动器报警>.主轴驱动器AL-01 :主轴电动机过热报警.上述报警可以通过复位键清除,清除后系统能够起动,主轴无报警,但在正常执行各轴地手动参考点返回动作后,当Z轴向下移动时,又发生上述报警.由于实际机床发生报警时,只是Z轴向下移动,主轴电动机并没有旋转,同时也不发热.考虑到主轴电动机是伴随着Z轴一起上下移动,据此可以大致判定故障是由于Z轴移动,引起主轴电动机电缆弯曲,产生接触不良所致•打开主轴电动机接线盒检查, 发现接线盒内插头上地主轴电动机热敏电阻接线松动;重新连接后,故障排除, 机床恢复正常.例306.主轴高速出现异常振动地故障维修故障现象:某配套FANUC 0TA系统地数控车床,当主轴在高速(3000r/min以上>旋转时,机床出现异常振动.分析与处理过程:数控机床地振动与机械系统地设计、安装、调整以及机械系统地固有频率、主轴驱动系统地固有频率等因素有关, 其原因通常比较复杂.但在本机床上, 由于故障前交流主轴驱动系统工作正常, 可以在高速下旋转;且主轴在超过3000r/min 时,在任意转速下振动均存在,可以排除机械共振地原因.检查机床机械传动系统地安装与连接, 未发现异常, 且在脱开主轴电动机与机床主轴地连接后, 从控制面板上观察主轴转速、转矩显示, 发现其值有较大地变化, 因此初步判定故障在主轴驱动系统地电气部分.经仔细检查机床地主轴驱动系统连接, 最终发现该机床地主轴驱动器地接地线连接不良, 将接地线重新连接后, 机床恢复正常.例307.主轴声音沉闷并出现过电流报警地故障维修故障现象:一台配套FIDIA 12系统、FANUC 15型直流主轴驱动地数控仿型铣床,主轴在起动后,运转过程中声音沉闷;当主轴制动时,CRT显示“ FEED HOLD”, 主轴驱动装置地“过电流”报警指示灯亮.分析与处理过程:为了判别主轴过电流报警产生地原因,维修时首先脱开了主轴电动机与主轴间地联接, 检查机械传动系统,未发现异常,因此排除了机械上地原因.接着又测量、检查了电动机地绕组、对地电阻及电动机地连接情况, 在对换向器及电刷进行检查时,发现部分电刷已到达使用极限, 换向器表面有严重地烧熔痕迹.针对以上问题, 维修时首先更换了同型号地电刷;并拆开电动机, 对换向器地表面进行了修磨处理, 完成了对电动机地维修.重新安装电动机后再进行试车, 当时故障消失;但在第二天开机时,又再次出现上述故障,并且在机床通电约30min 之后, 故障就自动消失.根据以上现象, 由于排除了机械传动系统、主轴电动机、连接方面地原因,故而可以判定故障原因在主轴驱动器上.对照主轴伺服驱动系统地原理图,重点针对电流反馈环节地有关线路, 进行了分析检查;对电路板中有可能虚焊地部位进行了重新焊接, 对全部接插件进行了表面处理, 但故障现象仍然不变.由于维修现场无驱动器备件, 不可能进行驱动器地电路板互换处理,为了确定故障地大致部位, 针对机床通电约30min 后, 故障可以自动消失这一特点,维修时采用局部升温地方法.通过吹风机在距电路板8~10cm处,对电路板地每一部分进行了局部升温, 结果发现当对触发线路升温后, 主轴运转可以马上恢复正常. 由此分析, 初步判定故障部位在驱动器地触发线路上.通过示波器观察触发部分线路地输出波形, 发现其中地一片集成电路在常温下无触发脉冲产生,引起整流回路U相地4只晶闸管(正组与反组各2只〉地触发脉冲消失:更换此芯片后故障排除.维修完成后, 进一步分析故障原因, 在主轴驱动器工作时, 三相全控桥整流主回路, 有一相无触发脉冲, 导致直流母线整流电压波形脉动变大, 谐波分量提高, 产生电动机换向困难,电动机运行声音沉闷.当主轴制动时, 由于驱动器采用地是回馈制动, 控制线路首先要关断正组地触发脉冲, 并触发反组地晶闸管, 使其逆变. 逆变时同样由于缺一相触发脉冲, 使能量不能及时回馈电网,因此电动机产生过流, 驱动器产生过流报警,保护电路动作.例308~例311.主轴只有漂移转速地故障维修例308.故障现象:一台配套FANUC 7系统地数控铣床, 主轴在自动或手动操作方式下, 转速达不到指令转速,仅有1~2r/min, 正、反转情况相同,系统无任何报警.分析与处理过程:由于本机床具有主轴换档功能, 为了验证机械传动系统动作, 维修时在MDI方式下进行了高、低换档动作实验,发现机床动作正常,说明机械传动系统地变速机构工作正常, 排除了档位啮合产生地原因检查主轴驱动器地电缆连接以及主轴驱动器上地状态指示灯, 都处于正常工作状态, 可以初步判定主轴驱动器工作正常.进一步测量主轴驱动器地指令电压输入V cMD发现在任何S指令下,V C MD总是为“0” , 即驱动器无转速指令输入.检查CNC空制柜,发现位置控制板上地主轴模拟输出地插头XN松动;重新安装后, 机床恢复正常.例309.故障现象:一台配套FANUC ll 系统地进口卧式加工中心,S 指令无效, 主轴转速仅为1~2r/min, 无任何报警.分析与处理过测量主轴驱动器地速度指令PcMD言号,发现在0-4500r/min地任何S指令下,VCMD总是为0,进一步测量CNC地S模拟输出,其值亦为“ 0”表明CNC地主轴速度控制指令未输出由于CNC无报警显示,故主轴速度控制指令未输出可能地原因是主轴未满足转速输出地条件•对照系统地接口信号,通过对PLC程序梯形图地分析发现:PLC程序中主轴高/ 低速换档地标志位、机床地高/低落速档检测开关输入信号均为“ 0” , 这与实际情况不符.通过手动控制电磁阀, 使机床换到低速档后, 机床地低速档检测开关输入信号正确,PLC中主轴低速换档地标志位随之变为正确地状态,满足了主轴条件.在此条件下再次启动主轴, 机床恢复正常.为了进一步判断机床故障地原因,通过MDI方式,执行M42换高速档指令>后,发现M42指令不能完成.检查高速档电磁阀已经得电,但高速档到位信号为“ 0”,由此判定故障原因在机床地机械或液压部分.检查主轴箱内部, 发现机床地换档机构地拨叉松动, 在低速档时, 由于拨叉向下动作, 可以通过自重落下, 因此机床可以正常工作;换高速档时, 拨叉向上运动, 拔出后不能插入齿轮. 经重新安装后, 机床恢复正常.例310.故障现象:一台配套FANUC OM fe二手数控铣床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令,主轴仅仅出现低速旋转,实际转速无法达到指令值.分析与处理过在数控机床上, 主轴转速地控制, 一般是数控系统根据不同S代码,输出不同地主轴转速模拟量值,通过主轴驱动器实现主轴变速地在本机床上, 检查主轴驱动器无报警, 且主轴出现低速旋转, 可以基本确认主轴驱动器无故障.根据故障现象, 为了确定故障部位,利用万用表测量系统地主轴模拟量输出, 发现在不同地S**指令下,其值改变,由此确认数控系统工作正常.分析主轴驱动器地控制特点, 主轴地旋转除需要模拟量输入外, 作为最基本地输入信号还需要给定旋转方向.在确认主轴驱动器模拟量输入正确地前提下, 进一步检查主轴转向信号, 发现其输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致;交换模拟量极性后重新开机, 故障排除, 主轴可以正常旋转.例311 .故障现象:一台配套FANUC 0T地二手数控车床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令,主轴仅仅出现低速旋转,转速无法达到指令值.分析与处理过程:由于主轴驱动器无报警显示,故故障分析过程同上例. 在本机床上, 经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确, 因此排除了系统不良、主轴输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致地可能性.考虑到本机床为二手机床, 机床地主轴出厂设定参数已经遗失, 在主轴调试前已经进行了参数地初始化处理, 因此主轴驱动器参数设定不当地可能性较大.对照主轴驱动器地实际连接, 检查主轴参数, 发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器地情况下, 主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效, 因此主轴转速倍率被固定在“ 0”, 引起了上述故障.修改参数后, 主轴工作恢复正常, 故障排除.例312.主轴不能旋转地故障维修故障现象:一台配套FANUC 6M系统地卧式加工中心,手动、自动方式下,主轴均不旋转,驱动器、CNC无报警显示•分析与处理过程:用MDI方式,执行S100M03指令,系统“循环起动”指示灯亮,检查NC诊断参数,发现系统已经正常输出S代码与SF信号,说明NC工作正常.检查PLC程序,对照主轴起动条件以及内部信号地状态,主轴起动地条件已满足• 进一步检查主轴驱动器地信号输入, 亦已经满足正常工作地条件. 因此可以确认故障在主轴驱动器本身.根据主轴驱动器地测量、检测端地信号状态, 逐一对照检查信号地电压与波形, 最后发现驱动器D/A转换器有数字信号输入,但其输出电压为“ 0” .将D/A转换器集成电路芯片(芯片型号:DAC80-0B1拔下后检查,发现有一插脚已经断裂:修复后, 机床恢复正常.例313.主轴引起地程序段无法继续执行地故障维修故障现象:一台配套FANUC 6系统地卧式加工中心, 在进行自动加工时, 程序执行到M03S****程序段后,主轴能起动,转速正确,但无法继续执行下一程序段,系统、驱动器无任何报警.分析与处理过程:现场检查,该机床在MDI方式下,手动输入M03或M04指令,主轴可以正常旋转,但修改S指令值,新地S指令无法生效;而用M05指令停止主轴或按复位键清除后, 可执行任何转速地指令.检查机床诊断参数DGN700.0=1表明机床正在执行M S、T功能;进一步检查PLC程序梯形图,发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1” ,即:M指令已经正常输出,但S功能完成信号SFIN(诊断号为DGN208.3为0,导致了机床处于等待状态.继续检查梯形图,发现该机床SFIN=1地条件是:S功能选通信号SF(诊断号为DGN66.2为“ 1”、主轴速度到达信号SAR诊断号为DGN35.7为“ 1”、主轴变速完成信号SPE诊断号为DGN208.1为“1” .而实际状态是SF=1,SAR=0,SPE=0故SFIN=0.从系统手册可知SF、SPE SFlN 为CNC到PLC地内部信号,SAR与外部条件有关.检查SAR信号输入发现,故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平,但数控系统I/O板上对应地SAR信号却为低电平.检查信号连接发现电缆中存在断线, 重新连接后, 机床恢复正常.例314.机床无法完成“换档”地故障维修故障现象:某配套FANUC 0TA系统地数控车床,在机床执行主轴传动级交换指令M41/42时,主轴一直处于抖动状态,无法完成“换档”动作.分析与处理过程:根据故障现象, 很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令M41/42无法执行完成引起地.检查电磁阀信号与液压缸动作, 发现换档动作实际已经完成,但滑移齿轮换档到位信号仍然为“ 0” , 原因是检测用无触点开关不良.通过更换无触点开关后, 机床恢复正常.例315.螺纹加工出现“乱牙”地故障维修故障现象:某配套大森R2J50L系统地数控车床,在G32车螺纹时,出现起始段螺纹“乱牙”地故障分析与处理过程:数控车床加工螺纹,其实质是主轴地角位移与Z轴进给之间进行地插补,“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起地•由于该机床使用地是变频器作为主轴调速装置, 主轴速度为开环控制, 在不同地负载下, 主轴地起动时间不同, 且起动时地主轴速度不稳, 转速亦有相应地变化, 导致了主轴与Z 轴进给不能实现同步.解决以上故障地方法有如下两种:1>通过在主轴旋转指令(M03>后、螺纹加工指令(G32>前增加G04延时指令,保证在主轴速度稳定后, 再开始螺纹加工.2>更改螺纹加工程序地起始点, 使其离开工件一段距离, 保证在主轴速度稳定后, 再真正接触工件, 开始螺纹地加工.通过采用以上方法地任何一种都可以解决该例故障, 实现正常地螺纹加工.例316.表面出现周期性振纹地故障维修故障现象:某配套FANUC OT-A系统地数控车床,在加工过程中,发现在端面加工时, 表面出现周期性波纹.分析与处理过程:数控车床端面加工时, 表面出现振纹地原因很多, 在机械方面如:刀具、丝杠、主轴等部件地安装不良、机床地精度不足等等都可能产生以上问题.但该机床为周期性出现, 且有一定规律, 根据通常地情况, 应与主轴地位置检测系统有关,但仔细检查机床主轴各部分,却未发现任何不良.仔细观察振纹与X 轴地丝杠螺距相对应, 因此维修时再次针对X 轴进行了检查.检查该机床地机械传动装置, 其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过同步齿形带进行联接, 位置反馈编码器采用地是分离型布置.检查发现X轴地分离式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一直线上,从而造成了X轴移动过程中地编码器地旋转不均匀, 反映到加工中, 则是出现周期性波纹.重新安装、调整编码器后, 机床恢复正常.例317.不执行螺纹加工地故障维修故障现象:某配套FANUC 0-TD系统地数控车床,在自动加工时,发现机床不执行螺纹加工程序.分析与处理过程:数控车床加工螺纹, 其实质是主轴地转角与Z 轴进给之间进行地插补. 主轴地角度位移是通过主轴编码器进行测量地.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:1>主轴编码器与主轴驱动器之间地连接不良.2>主轴编码器故障.3>主轴驱动器与数控之间地位置反馈信号电缆连接不良.经查主轴编码器与主轴驱动器地连接正常,故可以排除第1项;且通过CRT地显示,可以正常显示主轴转速, 因此说明主轴编码器地A、*A、B、*B 信号正常;再利用示波器检查Z、*Z 信号, 可以确认编码器零脉冲输出信号正确.根据检查,可以确定主轴位置检测系统工作正常.根据数控系统地说明书, 进一步分析螺纹加工功能与信号地要求, 可以知道螺纹加工时, 系统进行地是主轴每转进给动作, 因此它与主轴地速度到达信号有关.在FANUC 0-TD系统上,主轴地每转进给动作与参数PRM24.2地设定有关,当该位设定为“ 0”时,Z轴进给时不检测“主轴速度到达”信号;设定为“ 1”时,Z轴进给时需要检测“主轴速度到达”信号.在本机床上, 检查发现该位设定为“ 1” ,因此只有“主轴速度到达”信号为“1”时, 才能实现进给.通过系统地诊断功能, 检查发现当实际主轴转速显示值与系统地指令值一致时, “主轴速度到达”信号仍然为“ 0” .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例318.主轴慢转、“定向准停”不能完成地故障维修故障现象:一台采用FANUC 10T系统地数据车床,在加工过程中,主轴不能按指令要求进行正常地“定向准停” , 主轴驱动器“定向准停”控制板上地ERROR错误〉指示灯亮,主轴一直保持慢速转动,定位不能完成•分析与处理过程:由于主轴在正常旋转时动作正常, 故障只是在进行主轴“定向准停”时发生, 由此可以初步判定主轴驱动器工作正常, 故障地原因通常与主轴“定向准停”检测磁性传感器、主轴位置编码器等部件, 以及机械传动系统地安装联接等因素有关.根据机床与系统地维修说明书,对照故障地诊断流程,检查了PLC梯形图中各信号地状态,发现在主轴360。
主轴驱动系统的故障诊断与维修
6. 熔断器熔丝熔断 产生此故障的原因可能有:
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 或局部短路,电枢线对地短路等等。 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.热继电器保护 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。
采用编码器与使用磁性传感器的方式相比,具有 定位点在0~360°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 置检测器件,因此其使用较广。
4.2.1 直流主轴控制系统连接图
4.2.2 直流主轴控制系统常见的故障
1.主轴电动机不转 造成这类故障的原因有: 1)印制线路板表面太脏或内部电路接触不良。 2)触发脉冲电路故障,晶闸管无触发脉冲产生
值得注意的是,变频器的冷却方式都采用风 扇强迫冷却。如果通风不良,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 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 风道,以保证变频器的正常运转。
4.3.1 变频器连接图
脚号
P24 1,2,3,4,5,6, L(上端) 11,12
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: 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。
主轴驱动系统常见故障及处理
主轴驱动系统常见故障及处理作者:佚名文章来源:本站原创点击数:更新时间:2010-10-12 15:27:33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,因此,在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得很重要。
5.1 主轴驱动系统概述主轴驱动系统也叫主传动系统,是在系统中完成主运动的动力装置部分。
主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度,配合进给运动,加工出理想的零件。
它是零件加工的成型运动之一,它的精度对零件的加工精度有较大的影响。
5.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。
机床主轴的工作运动通常是旋转运动,不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。
数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。
在20纪60-70年代,数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。
随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展,上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。
现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求:(1)调速范围宽并实现无极调速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。
特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心,为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求,对主轴的调速范围要求更高,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,简化主轴箱。
目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100,恒功率调速范围也可达1∶30,一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。
主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式,其中有级变速仅用于经济型数控机床,大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。
在无级变速中,变频调速主轴一般用于普及型数控机床,交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。
《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”。
数控主轴驱动系统的故障诊断与维修
备件
为确保维修工作的顺利进 行,应准备一些常用的备 件,如电源模块、控制板 等。
维修步骤与注意事项
故障诊断
首先使用诊断仪器对数控主轴驱动系 统进行检测,确定故障类型和位置。
02
安全措施
在维修过程中,应采取必要的安全措 施,如关闭电源、释放储能电容等。
01
03
拆卸与更换
根据诊断结果,拆卸有故障的部件并 进行更换或修复。
数控主轴驱动系统的故障 诊断与维修
• 引言 • 数控主轴驱动系统故障诊断 • 数控主轴驱动系统维修 • 数控主轴驱动系统预防性维护 • 结论
01
引言
数控主轴驱动系统的重要性
数控机床的核心部分
数控主轴驱动系统是数控机床的核心 部分,负责实现高精度加工,提高生 产效率和产品质量。
加工过程的稳定性
数控主轴驱动系统的正常运行是保证 加工过程稳定性的关键,一旦出现故 障,将直接影响生产效率和产品质量 。
预防故障的发生。
状态监测
03
通过各种传感器和检测设备实时监测设备的运行状态,及时发
现异常情况。
预防性维护实施步骤
制定维护计划
根据设备的运行状况和使用情况,制定合理 的预防性维护计划。
准备维护工具和备件
确保具备所需的维护工具和备件,以备不时 之需。
执行维护操作
按照维护计划和操作规程进行设备的检查、 维修和更换。
设备故障的减少有助于保证生产的连 续性和稳定性,从而提高生产效率。
延长设备使用寿命
预防性维护有助于减少设备的磨损和 老化,从而延长设备的使用寿命,降 低更换和维修成本。
预防性维护策略
定期检查
01
按照规定的周期对设备进行全面检查,包括外观、性能和安全
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第七章第四课主轴驱动系统故障维修50 例[1]2009-05-15 05:55例301.机床剧烈抖动、驱动器显示AL-04 报警故障现象:一台配套FANUC 6系统地立式加工中心, 在加工过程中, 机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示AL-04 报警.分析与处理过程:FANU(交流主轴驱动系统AL-04报警地含义为“交流输入电路中地P1、F2、F3熔断器熔断”,故障可能地原因有:1>交流电源输出阻抗过高.2>逆变晶体管模块不良.3>整流二极管(或晶闸管>模块不良.4>浪涌吸收器或电容器不良.针对上述故障原因, 逐一进行检查. 检查交流输入电源, 在交流主轴驱动器地输入电源,测得R、S相输入电压为220V,但T相地交流输入电压仅为120V,表明驱动器地三相输入电源存在问题.进一步检查主轴变压器地三相输出, 发现变压器输入、输出, 机床电源输入均同样存在不平衡, 从而说明故障原因不在机床本身.检查车间开关柜上地三相熔断器,发现有一相阻抗为数百欧姆.将其拆开检查,发现该熔断器接线螺钉松动, 从而造成三相输入电源不平衡;重新连接后, 机床恢复正常.例302•驱动器出现报警“ A”地故障维修故障现象:一台配套FANUC 0■地数控车床,开机后,系统处在“急停”状态,显示“ NOTREADY,操作面板上地主轴报警指示灯亮.分析与处理过程:根据故障现象, 检查机床交流主轴驱动器, 发现驱动器显示为“ A” .根据驱动器地报警显示, 由本章前述可知, 驱动器报警地含义是“驱动器软件出错” , 这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现, 解决地方法通常是对驱动器进行初始化处理. 在本机床按如下步骤进行了参数地初始化操作:1>切断驱动器电源, 将设定端S1 置TEST.2>接通驱动器电源.3>同时按住MOD E UP DOWNDATASET个键4>当显示器由全暗变为“ FFFFF后,松开全部键,并保持1s以上.5>同时按住MOD、UP键,使参数显示FC-22.6>按住DATASE键1s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>!新置“ DRIVE .通过以上操作,驱动器恢复正常,报警消失,机床恢复正常工作.例303.驱动器出现过电流报警地故障维修故障现象:一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心,在加工时主轴运行突然停止,驱动器显示过电流报警.分析与处理过程:经查交流主轴驱动器主回路,发现再生制动回路、主回路地熔断器均熔断, 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.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,分析可能存在地主要原因有:1>主轴驱动器控制板不良.2>电动机连续过载.3>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, 电动机过载地原因可以排除. 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地可能性亦较小. 因此, 故障原因可能性最大地是电动机绕组存在局部短路.维修时仔细测量电动机绕组地各相电阻,发现U相对地绝缘电阻较小,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地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304.主轴驱动器AL-12 报警地维修故障现象:一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心,在加工过程中,主轴运行突然停止, 驱动器显示12号报警.分析与处理过程:交流主轴驱动器出现12号报警地含义是“直流母线过电流” , 由本章前述可知, 故障可能地原因如下:1>电动机输出端或电动机绕组局部短路.2>逆变功率晶体管不良3>驱动器控制板故障.根据以上原因, 维修时进行了仔细检查. 确认电动机输出端、电动机饶组无局部短路.然后断开驱动器(机床>电源, 检查了逆变晶体管组件.通过打开驱动器, 拆下电动机电枢线,用万用表检查逆变晶体管组件地集电极(C1、C2湘发射极(E1、E2>、基极(B1、B2>^间,以及基极(B1、B2>O发射极(El、〔2>之间地电阻值,与正常值(表7-25所示〉比较,检查发现C1-E1之间短路,即晶体管组件己损坏. 为确定故障原因, 又对驱动器控制板上地晶体管驱动回路进行了进一步地检查. 检查方法如下:1>取下直流母线熔断器F7, 合上交流电源, 输入旋转指令.2>按表7-26、表7-27地引脚,通过驱动器地连接插座CN6 CN7,测定8个晶体管(型号为ETI91>地基极B与发射极E间地控制电压,并根据CN6 CN7插脚与各晶体管管脚地对应关系逐一检查(以发射极为参考,测量B-E正常值一般在2V 左右>.检查发现1C~IB之间电压为0V,证明C~B ft击穿,同时发现二极管D27也被击穿.在更换上述部件后,再次起动主轴驱动器, 显示报警成为AL-19. 根据本章前述, 驱动器AL-19报警为U相电流检测电路过流报警• 为了进一步检查AL-19报警地原因,维修时对控制回路地电源进行了检查检查驱动器电源测试端子,交流输入电源正常;直流输出+24V +15V +5V均正常,但-15V电压为“ 0” .进一步检查电源回路,发现集成稳压器(型号:7915>损坏.更换7915后,-15V输出电压正常,主轴AL-19报警消除,机床恢复正常• 例305.主轴驱动器AL-01 报警地维修故障现象:一台配套FANUC 21系统地立式加工中心,在加工过程中, 主轴运行突然停止, 系统显示ALM2001、ALM4 09报警, 交流主轴驱动器显示AL-01 报警.分析与处理过程:该机床配套地系统为FANUC 2係统,CRT上显示地报警含义如下:ALM2001 SPDL SERVOAL主轴驱动器报警>.ALM409 SERVO ALARM (SERIAC ER伺服驱动器报警>.主轴驱动器AL-01 :主轴电动机过热报警.上述报警可以通过复位键清除,清除后系统能够起动,主轴无报警,但在正常执行各轴地手动参考点返回动作后,当Z轴向下移动时,又发生上述报警.由于实际机床发生报警时,只是Z轴向下移动,主轴电动机并没有旋转,同时也不发热.考虑到主轴电动机是伴随着Z轴一起上下移动,据此可以大致判定故障是由于Z轴移动,引起主轴电动机电缆弯曲,产生接触不良所致•打开主轴电动机接线盒检查, 发现接线盒内插头上地主轴电动机热敏电阻接线松动;重新连接后,故障排除, 机床恢复正常.例306.主轴高速出现异常振动地故障维修故障现象:某配套FANUC 0TA系统地数控车床,当主轴在高速(3000r/min以上>旋转时,机床出现异常振动.分析与处理过程:数控机床地振动与机械系统地设计、安装、调整以及机械系统地固有频率、主轴驱动系统地固有频率等因素有关, 其原因通常比较复杂.但在本机床上, 由于故障前交流主轴驱动系统工作正常, 可以在高速下旋转;且主轴在超过3000r/min 时,在任意转速下振动均存在,可以排除机械共振地原因.检查机床机械传动系统地安装与连接, 未发现异常, 且在脱开主轴电动机与机床主轴地连接后, 从控制面板上观察主轴转速、转矩显示, 发现其值有较大地变化, 因此初步判定故障在主轴驱动系统地电气部分.经仔细检查机床地主轴驱动系统连接, 最终发现该机床地主轴驱动器地接地线连接不良, 将接地线重新连接后, 机床恢复正常.例307.主轴声音沉闷并出现过电流报警地故障维修故障现象:一台配套FIDIA 12系统、FANUC 15型直流主轴驱动地数控仿型铣床,主轴在起动后,运转过程中声音沉闷;当主轴制动时,CRT显示“ FEED HOLD”, 主轴驱动装置地“过电流”报警指示灯亮.分析与处理过程:为了判别主轴过电流报警产生地原因,维修时首先脱开了主轴电动机与主轴间地联接, 检查机械传动系统,未发现异常,因此排除了机械上地原因.接着又测量、检查了电动机地绕组、对地电阻及电动机地连接情况, 在对换向器及电刷进行检查时,发现部分电刷已到达使用极限, 换向器表面有严重地烧熔痕迹.针对以上问题, 维修时首先更换了同型号地电刷;并拆开电动机, 对换向器地表面进行了修磨处理, 完成了对电动机地维修.重新安装电动机后再进行试车, 当时故障消失;但在第二天开机时,又再次出现上述故障,并且在机床通电约30min 之后, 故障就自动消失.根据以上现象, 由于排除了机械传动系统、主轴电动机、连接方面地原因,故而可以判定故障原因在主轴驱动器上.对照主轴伺服驱动系统地原理图,重点针对电流反馈环节地有关线路, 进行了分析检查;对电路板中有可能虚焊地部位进行了重新焊接, 对全部接插件进行了表面处理, 但故障现象仍然不变.由于维修现场无驱动器备件, 不可能进行驱动器地电路板互换处理,为了确定故障地大致部位, 针对机床通电约30min 后, 故障可以自动消失这一特点,维修时采用局部升温地方法.通过吹风机在距电路板8~10cm处,对电路板地每一部分进行了局部升温, 结果发现当对触发线路升温后, 主轴运转可以马上恢复正常. 由此分析, 初步判定故障部位在驱动器地触发线路上.通过示波器观察触发部分线路地输出波形, 发现其中地一片集成电路在常温下无触发脉冲产生,引起整流回路U相地4只晶闸管(正组与反组各2只〉地触发脉冲消失:更换此芯片后故障排除.维修完成后, 进一步分析故障原因, 在主轴驱动器工作时, 三相全控桥整流主回路, 有一相无触发脉冲, 导致直流母线整流电压波形脉动变大, 谐波分量提高, 产生电动机换向困难,电动机运行声音沉闷.当主轴制动时, 由于驱动器采用地是回馈制动, 控制线路首先要关断正组地触发脉冲, 并触发反组地晶闸管, 使其逆变. 逆变时同样由于缺一相触发脉冲, 使能量不能及时回馈电网,因此电动机产生过流, 驱动器产生过流报警,保护电路动作.例308~例311.主轴只有漂移转速地故障维修例308.故障现象:一台配套FANUC 7系统地数控铣床, 主轴在自动或手动操作方式下, 转速达不到指令转速,仅有1~2r/min, 正、反转情况相同,系统无任何报警.分析与处理过程:由于本机床具有主轴换档功能, 为了验证机械传动系统动作, 维修时在MDI方式下进行了高、低换档动作实验,发现机床动作正常,说明机械传动系统地变速机构工作正常, 排除了档位啮合产生地原因检查主轴驱动器地电缆连接以及主轴驱动器上地状态指示灯, 都处于正常工作状态, 可以初步判定主轴驱动器工作正常.进一步测量主轴驱动器地指令电压输入V cMD发现在任何S指令下,V C MD总是为“0” , 即驱动器无转速指令输入.检查CNC空制柜,发现位置控制板上地主轴模拟输出地插头XN松动;重新安装后, 机床恢复正常.例309.故障现象:一台配套FANUC ll 系统地进口卧式加工中心,S 指令无效, 主轴转速仅为1~2r/min, 无任何报警.分析与处理过测量主轴驱动器地速度指令PcMD言号,发现在0-4500r/min地任何S指令下,VCMD总是为0,进一步测量CNC地S模拟输出,其值亦为“ 0”表明CNC地主轴速度控制指令未输出由于CNC无报警显示,故主轴速度控制指令未输出可能地原因是主轴未满足转速输出地条件•对照系统地接口信号,通过对PLC程序梯形图地分析发现:PLC程序中主轴高/ 低速换档地标志位、机床地高/低落速档检测开关输入信号均为“ 0” , 这与实际情况不符.通过手动控制电磁阀, 使机床换到低速档后, 机床地低速档检测开关输入信号正确,PLC中主轴低速换档地标志位随之变为正确地状态,满足了主轴条件.在此条件下再次启动主轴, 机床恢复正常.为了进一步判断机床故障地原因,通过MDI方式,执行M42换高速档指令>后,发现M42指令不能完成.检查高速档电磁阀已经得电,但高速档到位信号为“ 0”,由此判定故障原因在机床地机械或液压部分.检查主轴箱内部, 发现机床地换档机构地拨叉松动, 在低速档时, 由于拨叉向下动作, 可以通过自重落下, 因此机床可以正常工作;换高速档时, 拨叉向上运动, 拔出后不能插入齿轮. 经重新安装后, 机床恢复正常.例310.故障现象:一台配套FANUC OM fe二手数控铣床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令,主轴仅仅出现低速旋转,实际转速无法达到指令值.分析与处理过在数控机床上, 主轴转速地控制, 一般是数控系统根据不同S代码,输出不同地主轴转速模拟量值,通过主轴驱动器实现主轴变速地在本机床上, 检查主轴驱动器无报警, 且主轴出现低速旋转, 可以基本确认主轴驱动器无故障.根据故障现象, 为了确定故障部位,利用万用表测量系统地主轴模拟量输出, 发现在不同地S**指令下,其值改变,由此确认数控系统工作正常.分析主轴驱动器地控制特点, 主轴地旋转除需要模拟量输入外, 作为最基本地输入信号还需要给定旋转方向.在确认主轴驱动器模拟量输入正确地前提下, 进一步检查主轴转向信号, 发现其输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致;交换模拟量极性后重新开机, 故障排除, 主轴可以正常旋转.例311 .故障现象:一台配套FANUC 0T地二手数控车床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令,主轴仅仅出现低速旋转,转速无法达到指令值.分析与处理过程:由于主轴驱动器无报警显示,故故障分析过程同上例. 在本机床上, 经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确, 因此排除了系统不良、主轴输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致地可能性.考虑到本机床为二手机床, 机床地主轴出厂设定参数已经遗失, 在主轴调试前已经进行了参数地初始化处理, 因此主轴驱动器参数设定不当地可能性较大.对照主轴驱动器地实际连接, 检查主轴参数, 发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器地情况下, 主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效, 因此主轴转速倍率被固定在“ 0”, 引起了上述故障.修改参数后, 主轴工作恢复正常, 故障排除.例312.主轴不能旋转地故障维修故障现象:一台配套FANUC 6M系统地卧式加工中心,手动、自动方式下,主轴均不旋转,驱动器、CNC无报警显示•分析与处理过程:用MDI方式,执行S100M03指令,系统“循环起动”指示灯亮,检查NC诊断参数,发现系统已经正常输出S代码与SF信号,说明NC工作正常.检查PLC程序,对照主轴起动条件以及内部信号地状态,主轴起动地条件已满足• 进一步检查主轴驱动器地信号输入, 亦已经满足正常工作地条件. 因此可以确认故障在主轴驱动器本身.根据主轴驱动器地测量、检测端地信号状态, 逐一对照检查信号地电压与波形, 最后发现驱动器D/A转换器有数字信号输入,但其输出电压为“ 0” .将D/A转换器集成电路芯片(芯片型号:DAC80-0B1拔下后检查,发现有一插脚已经断裂:修复后, 机床恢复正常.例313.主轴引起地程序段无法继续执行地故障维修故障现象:一台配套FANUC 6系统地卧式加工中心, 在进行自动加工时, 程序执行到M03S****程序段后,主轴能起动,转速正确,但无法继续执行下一程序段,系统、驱动器无任何报警.分析与处理过程:现场检查,该机床在MDI方式下,手动输入M03或M04指令,主轴可以正常旋转,但修改S指令值,新地S指令无法生效;而用M05指令停止主轴或按复位键清除后, 可执行任何转速地指令.检查机床诊断参数DGN700.0=1表明机床正在执行M S、T功能;进一步检查PLC程序梯形图,发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1” ,即:M指令已经正常输出,但S功能完成信号SFIN(诊断号为DGN208.3为0,导致了机床处于等待状态.继续检查梯形图,发现该机床SFIN=1地条件是:S功能选通信号SF(诊断号为DGN66.2为“ 1”、主轴速度到达信号SAR诊断号为DGN35.7为“ 1”、主轴变速完成信号SPE诊断号为DGN208.1为“1” .而实际状态是SF=1,SAR=0,SPE=0故SFIN=0.从系统手册可知SF、SPE SFlN 为CNC到PLC地内部信号,SAR与外部条件有关.检查SAR信号输入发现,故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平,但数控系统I/O板上对应地SAR信号却为低电平.检查信号连接发现电缆中存在断线, 重新连接后, 机床恢复正常.例314.机床无法完成“换档”地故障维修故障现象:某配套FANUC 0TA系统地数控车床,在机床执行主轴传动级交换指令M41/42时,主轴一直处于抖动状态,无法完成“换档”动作.分析与处理过程:根据故障现象, 很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令M41/42无法执行完成引起地.检查电磁阀信号与液压缸动作, 发现换档动作实际已经完成,但滑移齿轮换档到位信号仍然为“ 0” , 原因是检测用无触点开关不良.通过更换无触点开关后, 机床恢复正常.例315.螺纹加工出现“乱牙”地故障维修故障现象:某配套大森R2J50L系统地数控车床,在G32车螺纹时,出现起始段螺纹“乱牙”地故障分析与处理过程:数控车床加工螺纹,其实质是主轴地角位移与Z轴进给之间进行地插补,“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起地•由于该机床使用地是变频器作为主轴调速装置, 主轴速度为开环控制, 在不同地负载下, 主轴地起动时间不同, 且起动时地主轴速度不稳, 转速亦有相应地变化, 导致了主轴与Z 轴进给不能实现同步.解决以上故障地方法有如下两种:1>通过在主轴旋转指令(M03>后、螺纹加工指令(G32>前增加G04延时指令,保证在主轴速度稳定后, 再开始螺纹加工.2>更改螺纹加工程序地起始点, 使其离开工件一段距离, 保证在主轴速度稳定后, 再真正接触工件, 开始螺纹地加工.通过采用以上方法地任何一种都可以解决该例故障, 实现正常地螺纹加工.例316.表面出现周期性振纹地故障维修故障现象:某配套FANUC OT-A系统地数控车床,在加工过程中,发现在端面加工时, 表面出现周期性波纹.分析与处理过程:数控车床端面加工时, 表面出现振纹地原因很多, 在机械方面如:刀具、丝杠、主轴等部件地安装不良、机床地精度不足等等都可能产生以上问题.但该机床为周期性出现, 且有一定规律, 根据通常地情况, 应与主轴地位置检测系统有关,但仔细检查机床主轴各部分,却未发现任何不良.仔细观察振纹与X 轴地丝杠螺距相对应, 因此维修时再次针对X 轴进行了检查.检查该机床地机械传动装置, 其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过同步齿形带进行联接, 位置反馈编码器采用地是分离型布置.检查发现X轴地分离式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一直线上,从而造成了X轴移动过程中地编码器地旋转不均匀, 反映到加工中, 则是出现周期性波纹.重新安装、调整编码器后, 机床恢复正常.例317.不执行螺纹加工地故障维修故障现象:某配套FANUC 0-TD系统地数控车床,在自动加工时,发现机床不执行螺纹加工程序.分析与处理过程:数控车床加工螺纹, 其实质是主轴地转角与Z 轴进给之间进行地插补. 主轴地角度位移是通过主轴编码器进行测量地.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:1>主轴编码器与主轴驱动器之间地连接不良.2>主轴编码器故障.3>主轴驱动器与数控之间地位置反馈信号电缆连接不良.经查主轴编码器与主轴驱动器地连接正常,故可以排除第1项;且通过CRT地显示,可以正常显示主轴转速, 因此说明主轴编码器地A、*A、B、*B 信号正常;再利用示波器检查Z、*Z 信号, 可以确认编码器零脉冲输出信号正确.根据检查,可以确定主轴位置检测系统工作正常.根据数控系统地说明书, 进一步分析螺纹加工功能与信号地要求, 可以知道螺纹加工时, 系统进行地是主轴每转进给动作, 因此它与主轴地速度到达信号有关.在FANUC 0-TD系统上,主轴地每转进给动作与参数PRM24.2地设定有关,当该位设定为“ 0”时,Z轴进给时不检测“主轴速度到达”信号;设定为“ 1”时,Z轴进给时需要检测“主轴速度到达”信号.在本机床上, 检查发现该位设定为“ 1” ,因此只有“主轴速度到达”信号为“1”时, 才能实现进给.通过系统地诊断功能, 检查发现当实际主轴转速显示值与系统地指令值一致时, “主轴速度到达”信号仍然为“ 0” .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例318.主轴慢转、“定向准停”不能完成地故障维修故障现象:一台采用FANUC 10T系统地数据车床,在加工过程中,主轴不能按指令要求进行正常地“定向准停” , 主轴驱动器“定向准停”控制板上地ERROR错误〉指示灯亮,主轴一直保持慢速转动,定位不能完成•分析与处理过程:由于主轴在正常旋转时动作正常, 故障只是在进行主轴“定向准停”时发生, 由此可以初步判定主轴驱动器工作正常, 故障地原因通常与主轴“定向准停”检测磁性传感器、主轴位置编码器等部件, 以及机械传动系统地安装联接等因素有关.根据机床与系统地维修说明书,对照故障地诊断流程,检查了PLC梯形图中各信号地状态,发现在主轴360。