串行主轴控制与主轴模拟量控制的区别
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。
主轴控制系统
主轴控制系统结构和原理主轴是车床最主要的部件之一，整个机器的性能很大程度上决定于主轴的性能，主轴直接承受切屑力，转速的范围很大。
所以我们引入主轴控制系统,利用CNC4320控制器监控主轴的转动速度和方向来完成对工件的精确加工。
主轴控制系统由五个部分组成：控制器CNC4320、变频器、编码器、主轴电机、主轴。
主轴控制系统原理图如图1.1.1所示图1.1.1 主轴控制系统原理图变频器实物图如图1.1.2所示图1.1.2 变频器实物图其变频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。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
编码器实物图如图1.1.3所示图1.1.3 编码器实物图编码器分为绝对脉冲编码器：APC ,增量脉冲编码器：SPC ,两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。
旋转编码器是用来测量转速的装置。
它分为单路输出和双路输出两种。
技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。
单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。
信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。
FANUC 系统常见术语
FANUC 系统常见术语1、控制轨迹数（Controlled Path）：CNC控制的进给伺服轴（进给）的组数。
加工时每组形成一条刀具轨迹，各组可单独运动，也可同时协调运动。
2、控制轴数（Controlled Axes）：CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。
3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）：每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。
4、PMC控制轴（Axis control by PMC）：由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。
控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便，故这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。
5、Cf轴控制（Cf Axis Control）（T系列）：车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现。
该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。
6、Cs轮廓控制（Cs contouring control）（T系列）：车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机而由FANUC主轴电动机实现。
主轴的位置（角度）由装于主轴（不是主轴电动机）上的高分辨率编码器检测，此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分，并可与其它进给轴一起插补，加工出轮廓曲线。
7、回转轴控制（Rotary axis control）：将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。
回转一周的角度，可用参数设为任意值。
FANUC系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。
8、控制轴脱开（Controlled Axis Detach）：指定某一进给伺服轴脱离CNC的控制而无系统报警。
通常用于转台控制，机床不用转台时执行该功能将转台电动机的插头拔下，卸掉转台。
9、伺服关断（Servo Off）：用PMC信号将进给伺服轴的电源关断，使其脱离CNC的控制用手可以自由移动，但是CNC仍然实时地监视该轴的实际位置。
该功能可用于在CNC机床上用机械手轮控制工作台的移动，或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。
串行主轴控制与主轴模拟量控制的区别
主轴控制在CNC中，主轴转速通过S指令进行编程，被编程的S指令可以转换为模拟电压或数字量输出，因此主轴的转速有两种控制方式：利用模拟量输出进行控制（简称模拟主轴）和利用串行总线进行控制（简称串行主轴）一模拟主轴控制通过CNC内部附加的D/A转换器，自动将S指令转换为-10V～+10 V 的模拟电压。
CNC所输出的模拟电压可通过主轴速度控制单元实现主轴的闭环速度控制，在调速精度要求不高的场合，也可以使用通用变频器等简单的开环调速装置进行控制。
主轴驱动装置总是严格保证速度给定输入与电机输出转速之间的对应关系。
如：当速度给定输入为10 V时，如果电机转速为6000r/min，则在输入5 V时，电机转速必然为3000r/min二、串行主轴控制为了提高主轴控制精度与可靠性，适应现代信息技术发展的需要，从CNC输出的控制指令也可以通过网络进行传输，在CNC与主轴驱动装置之间建立通信，这一通信一般使用CNC的串行接口。
称为“串行主轴控制”，它是独立于CNC FSSB总线的专用串行总线。
串行主轴控制与主轴模拟量控制的区别项目主轴模拟量控制串行主轴控制主轴转速输出-10V～+10 V的模拟量通过串行通信传输的内部数字信号主轴控制参数设定在主轴驱动装置上设定与调整在CNC上设定与调整，并利用串行总线自动传送到驱动装置中主轴位置检测连接直接由编码器连接到CNC 从编码器到主轴驱动装置，再由主轴驱动装置到CNC主轴正、反转启动与停止控制利用主轴驱动装置上的外部接点输入信号进行控制利用CNC与PMC之间的内部信号进行控制主轴驱动装置的控制信号通过串行总线传送到主轴驱动装置，驱动装置的状态信息同样可通过串行总线传送到PMC，因此，采用串行主轴后可以省略大量主轴驱动装置与PMC（CNC）之间的连接线。
FANUC_0i系统参数的设定方法
(2)伺服电动机ID号（MOTOR ID NO）
(3)AMR：设定电枢倍增比 α 系列和α i系列伺服电动机设定为“00000000” 与电机内装编码器类型无关。 （4）CMR：设定伺服系统的指令倍率 设定值=（指令单位/检测单位）×2 如数控车床的X轴通常采用直径编程：为1
数控铣床和加工中心：为2
5.伺服调整画面
（五）串行主轴参数设定
1. 主轴模块标准参数的初始化 主轴模块标准参数的初始化，就是将主轴的设定参数 按FANUC标准主轴电动机型号进行重新覆盖。对于 FANUC系统，主轴模块标准参数初始化的步骤如下： （1）系统急停状态，打开电源； （2）将主轴电动机型号的代码（参见伺服电机表） 设定在系统串行主轴电动机代码参数No.4133中。 （3）将自动设定串行数字主轴标准值的参数4019#7 （LDSP）置为“1”。 （4）将电源关断，再打开，主轴标准参数被写入。
参数表
P352
通用系统参数的修改
（一）打开参数写保护开关P86 （二）根据参数号查找参数P86 （三）修改参数值P87
通用系统参数的修改
（一）打开参数写保护开关
通用系统参数的修改
（一）打开参数写保护开关
通用系统参数的修改
（二）根据参数号查找参数
通用系统参数的修改
（二）根据参数号查找参数
（一）FANUC0i系统参数的意义
数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机 床各种功能的匹配，使数控机床的性能达到最 佳。
（二）FANUC0i系统数控系统参数的 分类
FANUC0i数控系统的参数按照数据的形式大致 可分为位型和字型
工业自动化中开关量，数字量，模拟量，离散量，脉冲量等各种概念
工业自动化中开关量，数字量，模拟量，离散量，脉冲量等各种概念在工业自动化控制中，经常会遇到开关量，数字量，模拟量，离散量，脉冲量等各种概念，而人们在实际应用中，对于这些概念又很容易混淆。
现将各种概念罗列如下：1.开关量：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。
开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态是带电源的信号，专业叫法为跃阶信号，可以理解为脉冲量，一般的都有220VAC, 110VAC,24VDC,12VDC等信号，无源开关量信号指的是“开”和“关”的状态时不带电源的信号，一般又称之为干接点。
电阻测试法为电阻0或无穷大。
2.数字量：很多人会将数字量与开关量混淆，也将其与模拟量混淆。
数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字信号。
数字量是由0和1组成的信号，经过编码形成有规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。
3.模拟量：模拟量的概念与数字量相对应，但是经过量化之后又可以转化为数字量。
模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。
模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。
4.离散量：离散量是将模拟量离散化之后得到的物理量。
即任何仪器设备对于模拟量都不可能有个完全精确的表示，因为他们都有一个采样周期，在该采样周期内，其物理量的数值都是不变的，而实际上的模拟量则是变化的。
这样就将模拟量离散化，成为了离散量。
5.脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。
在量化后，其变化持续有规律就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。
综上所述，模拟量就是在某个过程中时间和数量连续变化的物理量，由于在实际的应用中，所有的仪器设备对于外界数据的采集都有一个采样周期，其采集的数据只有在下一个采样周期开始时才有变动，采样周期内其数值并不随模拟量的变化而变动。
数控机床维修复习题答案
1、填空题1、按所用的进给伺服系统的不同数控机床可为开环、半闭环、闭环。
2、数控机床主要由输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、位置检测装置和机床本体组成。
3、数控机床故障的外部原因主要有：供电电压、环境温度和湿度、外来震动和干扰、和人为因素。
2、现代数控机床的辅助动作，如刀具的更换和切削液的启停等是用可编程序进展控制的。
3、伺服系统的作用是以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
4、当滚珠丝杠在静态或低速情况下工作时，滚珠丝杠副的破坏形式主要是在滚珠接触面上产生_____点蚀__。
5、数控机床的伺服系统由控制系统和反应装置和电动机组成。
6、导轨的润滑方式有脂润滑和油润滑两种方式。
7、直观法包括问，看，听，嗅，振等方法。
10、导轨间隙调整有两个环节：侧向约束是指镶条和侧导轨，上下约束是指压板。
11、机械十字滑台是进给运动的执行部件。
12、浴盆曲线包含早期故障期、偶然故障期和寿命终了期三个阶段。
13、系统和I/O单元之间通过 JD1A-JD1B 方式串行连接，离系统最近的单元称为第0组。
14、变频模拟主轴驱动系统一般由主轴驱动器和主轴电动机组成。
16、在数控系统中，常有一样型号的电路板、模块、集成电路和其他零部件，我们可以将一样局部相互交换，观察故障的转移情况，以快速确定故障部位17、JD51A连接到 I/O模块，以便于I/O信号与数控系统交换数据。
18、导轨间隙调整有两个环节：外表间隙和上下间隙。
19、3190号参数是00001000，它的#4位数值是 0 。
20、三菱变频FR-D700的 0变频器端口控制主轴的转速， SG 端口控制主轴的正反转。
21、数控机床主要由输入输出装置、数控装置、驱动装置、位置检测装置和机床本体组成。
22、点检的层次分为：专职点检、日常点检和定点点检。
23、增量式数控机床，开机后，首先进展回零操作。
24、数控车床的主运动由电动机系统提供。
25、主轴是进给运动的执行部件。
理解数控机床的控制系统
理解数控机床的控制系统数控机床是一种应用数控技术来完成工件加工的机械设备。
它通过计算机程序来控制工具和工件之间的相对运动，从而实现各种加工操作。
而数控机床的控制系统是整个数控系统的核心，它负责接收指令、解析程序、生成控制信号，将工件的设计要求精确转化为机械运动。
一、数控机床的控制系统类型数控机床的控制系统主要可以分为以下几种类型：1. 开环控制系统：开环控制系统是最简单的一种控制系统，它只能根据预先设定的程序进行运动控制，并不能实时根据加工情况进行反馈调整。
因此，开环控制系统在加工精度要求较低的场合下应用较多。
2. 闭环控制系统：闭环控制系统可以实时接收反馈信号，并根据反馈信号进行误差校正，从而提高加工精度。
闭环控制系统通常包括传感器、执行机构和控制器等组件。
3. 半闭环控制系统：半闭环控制系统是开环控制系统和闭环控制系统的结合体，它可以通过采集一些关键信息来实现部分的反馈控制，从而在加工过程中对一些关键参数进行优化调整。
二、数控机床的控制系统组成数控机床的控制系统由多个组成部分构成，包括以下几个方面：1. 数控系统主机：数控系统主机是控制系统的核心部件，它负责接收并解析控制程序，生成对应的控制信号，并将信号传递给执行机构。
2. 执行机构：执行机构是数控机床的关键部件，它通过传动系统将控制信号转化为机械运动，实现工件的加工操作。
执行机构通常包括伺服电机、传动装置和工作台等。
3. 编码器：编码器是用来测量工具和工件之间相对位置的装置，它可以将运动位置转化为电信号，并通过反馈给数控系统主机，实时掌握加工状态。
4. 传感器：传感器用于测量和检测加工过程中的各种参数，包括温度、压力、位置等。
传感器通过采集数据并将其转化为电信号，反馈给数控系统主机，实现实时监测和控制。
5. 控制程序：控制程序是数控系统的核心之一，它通过编写特定的数控指令来实现对加工过程的控制。
控制程序通常由G代码和M代码组成，G代码用来控制工具的几何轨迹，M代码用来控制工具的辅助功能。
模拟量与数字量的区别
模拟量I/O与数字量I/O有什么区别在工业自动化控制中,经常会遇到开关量,数字量,模拟量,离散量,脉冲量等各种概念,而人们在实际应用中,对于这些概念又很容易混淆.现将各种概念罗列如下： 1.开关量：一般指的是触点的“开”与“关”的状态,一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态.开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号,有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态是带电源的信号,专业叫法为跃阶信号,可以理解为脉冲量,一般的都有220VAC,110VAC,24VDC,12VDC等信号,无源开关量信号指的是“开”和“关”的状态时不带电源的信号,一般又称之为干接点.电阻测试法为电阻0或无穷大. 2.数字量：很多人会将数字量与开关量混淆,也将其与模拟量混淆.数字量在时间和数量上都是离散的物理量,其表示的信号则为数字信号.数字量是由0和1组成的信号,经过编码形成有规律的信号,量化后的模拟量就是数字量. 3.模拟量：模拟量的概念与数字量相对应,但是经过量化之后又可以转化为数字量.模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量,其表示的信号则为模拟信号.模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量,如温度,电压,电流等. 4.离散量：离散量是将模拟量离散化之后得到的物理量.即任何仪器设备对于模拟量都不可能有个完全精确的表示,因为他们都有一个采样周期,在该采样周期内,其物理量的数值都是不变的,而实际上的模拟量则是变化的.这样就将模拟量离散化,成为了离散量. 5.脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量.在量化后,其变化持续有规律就是数字量,如果其由0变成某一固定值并保持不变,其就是开关量. 综上所述,模拟量就是在某个过程中时间和数量连续变化的物理量,由于在实际的应用中,所有的仪器设备对于外界数据的采集都有一个采样周期,其采集的数据只有在下一个采样周期开始时才有变动,采样周期内其数值并不随模拟量的变化而变动.这样就将模拟量离散化了,例如：某设备的采样周期为1秒,其在第五秒的时间采集的温度为35度,而第六秒的温度为36度,该设备就只能标称第五秒时间温度35度,第六秒时间温度36度,而第五点五秒的时间其标称也只是35度,但是其实际的模拟量是35.5度.这样就将模拟信号离散化.其采集的数据就是离散化了,不再是连续的模拟量信号.由于计算机只识别0和1两个信号,即开关量信号,用其来表示数值都是使用数字串来表示,由于计算能力的问题,其数字串不能无限长,即其表达的精度也是有限的,同样的以温度为例,由于数字串限制,其表达温度的精度只能达到0.1度,小于该单位的数值则不能被标称,这样就必须将离散量进行量化,将其变为数字量.即35.68度的温度则表示为35.6度.。
数控机床主轴系统故障诊断与维修
数控机床主轴系统故障诊断与维修蒋培军;雷楠南【摘要】主要研究了FANUCOi mate MD系统模拟主轴及串行主轴控制方式,并根据不同的主轴控制方式介绍了主轴故障维修的流程及方法.列举了主轴常见故障及可能原因,针对每种故障原因提供了检查方法及故障排除措施.【期刊名称】《三门峡职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(015)003【总页数】5页(P144-148)【关键词】模拟主轴;串行主轴;故障;维修【作者】蒋培军;雷楠南【作者单位】三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000;三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000【正文语种】中文【中图分类】TG659FANUC数控系统主轴控制方式主要有模拟量控制与串行控制两种。
如经济型数控机床主轴控制通常采用变频调速控制；数控铣、加工中心主轴控制通常采用交流主轴驱动器来实现主轴串行控制。
FANUC0i mate MD系统主轴串行控制通常配置专用的FANUC交流伺服驱动器及伺服电机来实现。
数控机床主轴故障一般分为机械故障与电气故障两类。
因为同一故障现象既有可能是电气故障引起又有可能是机械故障引起，所以在主轴故障分析时，首先要确定故障类别（机械故障或电气故障），然后再进一步查找故障点。
本文主要研究由电气故障导致的主轴故障现象，不管主轴控制是采用变频器控制还是采用FANUC公司的专用主轴驱动器控制，对于主轴控制系统而言其维修均分为电路板级维修和芯片级维修。
但在生产实践中，对最终用户而言，主要是进行电路板维修，也就是快速进行电路板故障诊断与维修处理[1]。
1.1 通用变频器调速系统故障诊断与维修FANUC0i mate MD系统主轴控制接口有JA40和JA41两个。
其中，JA40接口用于模拟量控制，JA41接口用于串行主轴控制。
在主轴采用模拟量控制时，最常用的是通过变频器控制三相异步电动机实现，所以又称为模拟主轴。
模拟主轴控制系统在硬件连接方面主要是数控系统与变频器及三相异步电动机的接线，以配备FANUC0i mate MD系统的亚龙559数控装调实训设备为例来介绍，接线图如图1所示。
数控机床故障诊断作业及参考答案
数控机床故障诊断作业及参考答案情境一简述FANUC-0i MA系统的组成及各部分功能。
答：FANUC-0i MA系统由CNC装置、主轴驱动单元、进给伺服驱动单元、可编程控制器PMC、系统显示装置和操作面板、辅助控制装置、通信装置等部分组成。
CNC装置是数控系统的核心部分。
主要由主CPU、各种存储器、主轴控制模块、伺服控制模块、PLC控制模块、显示卡控制模块等组成。
主CPU 通过BUS总线实现数据的算术运算和逻辑运算及指令的操作控制。
存储器用来存储系统程序（CNC控制软件、数字伺服控制软件、PLC控制软件和梯形图、宏程序执行软件等）和用户程序（CNC参数、PLC参数、加工程序、刀具补偿量及用户宏变量等）。
主轴控制模块通过子CPU实现对主轴的位置、转速及功能指令的控制。
伺服控制模块由子CPU（FANUC系统的1个子CPU 控制2个轴）通过BUS总线与数字伺服装置通信，实现对数控机床进给轴的位置、速度及电动机电流的控制。
PLC控制模块由PLC控制的CPU、存储器、PLC管理软件及控制电路等组成，FANUC数控系统的PLC均采用内装型PLC（又称PMC），通过PMC可实现数控机床的辅助控制及PMC轴的控制。
显示卡控制模块为数控机床的显示装置（CRT/LCD）提供视频信号，新型数控系统把图形显示功能芯片及MDI信号信息功能芯片和显示卡做成一体，通过FSSB 总线与CNC 装置进行通信控制。
主轴驱动单元由主轴放大器、主轴电动机、主轴传动机构、主轴位置和速度检测装置（主轴编码器）等组成。
实现数控机床主轴的速度和位置控制、主轴与进给轴的同步控制、主轴准停与定向控制。
进给伺服驱动单元由伺服放大器、伺服电动机、机械传动组件和检测装置等组成。
实现数控机床进给装置的速度与位置控制。
可编程控制器PMC除了实现机床的各种辅助功能的控制之外，新型数控系统还可实现数控机床的附加轴的PMC控制。
系统显示装置用来显示各种信息及图形画面。
项目6 数控机床主轴系统的调试与维修(习题答案)
项目6 数控机床主轴系统的调试与维修任务6.1 数控机床主轴的维护与保养1、分析数控车床主轴部件结构及拆装顺序：①切断机床动力电源，拆下图6-15中未标出的关联部件；②拆下电动机带轮、传送带及键；③拆下主轴脉冲编码器；④拆下同步带轮；⑤拆下主轴后支承处轴向定位螺钉；⑥拆下主轴前支承套螺钉；⑦拆下主轴部件；⑧拆下圆往滚子轴承、定位盘及油封；⑨拆下螺母；1-同步带轮；2-带轮；3，7，8，10-螺母；4-主轴脉冲发生器；5-螺钉；6-支架；9-主轴；12-角接触球轴承；13-前端盖；14前支承套；15-圆柱滚子轴承图6-15 CK7815型数控车床主轴部件结构图⑩拆下主轴及前端盖;⑪拆下角接触球轴承及前支承。
(2)分析数控铣床主轴部件结构及拆装顺序:①切断机床动力电源，拆下图6-16中未标出的关联部件，拆下主轴电动机等线路、拆下电动机法兰盘;②拆下主轴电动机花键套;③拆下罩壳、拆下丝杠螺钉;④拆下螺母支承和主轴套筒的连接螺钉;⑤拆下同步带、定位销;⑥拆下主轴部件;⑦拆下主轴前端法兰和油封;⑧拆下主轴套筒;⑨拆下圆螺母;⑩拆下前后轴承和轴承隔套;⑪拆下快换夹头。
参考答案：（1）整个过程应在1小时内完成。
（2）安全规范和卫生考核占分比30%。
2、总结数控机床主轴轴承的支撑方式，研究轴承的类型和组合使用情况。
1-角接触球轴承； 2，3-轴承隔套； 4，9-圆螺母； 5-主轴； 6-主轴套筒； 7-丝杠螺母；8-深沟球轴承；10-螺母支架； 11-花键套； 12-脉冲编码器； 13，15-同步带轮；14-同步带； 16-伺服电动机； 17-丝杠； 18-快换夹头；图6-16 NT-J320A数控铣床主轴部件结构图数控机床主轴常见的支承方式有三种。
(1)前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触双列向心推力球轴承组合，后支承采用成对向心推力球轴承。
此配置可提高主轴的综合刚度，可满足强力切削的要求，普遍用于各类数控机床主轴。
伺服电机如何选择脉冲、模拟量、通讯三种控制方式？
伺服电机如何选择脉冲、模拟量、通讯三种控制方式？来源：网络伺服电机控制方式有脉冲、模拟量和通讯这三种，在不同的应用场景下，我们该如何选择伺服电机的控制方式呢？一、伺服电机脉冲控制方式在一些小型单机设备，选用脉冲控制实现电机的定位，应该是最常见的应用方式，这种控制方式简单，易于理解。
基本的控制思路：脉冲总量确定电机位移，脉冲频率确定电机速度。
选用了脉冲来实现伺服电机的控制，翻开伺服电机的使用手册，一般会有如下这样的表格：都是脉冲控制，但是实现方式并不一样：第一种，驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲，通过两路脉冲的相位差，确定电机的旋转方向。
如上图中，如果B相比A相快90度，为正转；那么B相比A相慢90度，则为反转。
运行时，这种控制的两相脉冲为交替状，因此我们也叫这样的控制方式为差分控制。
具有差分的特点，那也说明了这种控制方式，控制脉冲具有更高的抗干扰能力，在一些干扰较强的应用场景，优先选用这种方式。
但是这种方式一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口，对高速脉冲口紧张的情况，比较不适用。
第二种，驱动器依然接收两路高速脉冲，但是两路高速脉冲并不同时存在，一路脉冲处于输出状态时，另一路必须处于无效状态。
选用这种控制方式时，一定要确保在同一时刻只有一路脉冲的输出。
两路脉冲，一路输出为正方向运行，另一路为负方向运行。
和上面的情况一样，这种方式也是一个电机轴需要占用两路高速脉冲端口。
第三种，只需要给驱动器一路脉冲信号，电机正反向运行由一路方向IO信号确定。
这种控制方式控制更加简单，高速脉冲口资源占用也最少。
在一般的小型系统中，可以优先选用这种方式。
二、伺服电机模拟量控制方式在需要使用伺服电机实现速度控制的应用场景，我们可以选用模拟量来实现电机的速度控制，模拟量的值决定了电机的运行速度。
模拟量有两种方式可以选择，电流或电压。
电压方式：只需要在控制信号端加入一定大小的电压即可，在有些场景甚至使用一个电位器即可实现控制，非常的简单。
PLC中无非就是三大量：开关量、模拟量、脉冲量
PLC中无非就是三大量：开关量、模拟量、脉冲量。
只在搞清楚三者之间的关系，你就能熟练的掌握PLC了。
1、开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。
它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用. 关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。
所以，有时也称其为顺序控制。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。
而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
这是用三菱FX 系列PLC的开关量编写的一个“单按钮启停”程序。
2、模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。
由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量,故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制. 由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量.所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。
如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0-10V等等. 同时还要有模拟量输入单元（A/D），把这些标准的电信号变换成数字信号；模拟量输出单元（D/A）,以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算.这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如: PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。
那么0-32767对应0—100℃的温度值。
然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。
如果想把温度值精确到0。
1℃，把327。
67/10即可。
模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。
这些都是PLC内部数字量的计算过程。
项目二 数控系统硬件连接
任务二：数控系统的硬件连接训练 6) 伺服电机动力电源连接
主要包含伺服主轴电机与伺服进给电机的动力电源连接，伺服主轴电 机的动力电源是采用接线端子的方式连接，伺服进给电机的动力电源是采
用接插件连接，在连接过程中，一定要注意相序的正确。
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 电 动 机
普通型和变频专用电动机
串行数字主轴电动机
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 传 动 机 构
带传动（经过一级降速）
经过一级齿轮的带传动
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 传 动 机 构
内装式电机主轴单元 （电主轴） 几级降速齿轮传动
6.αi伺服模块（SVM2）
TB1： DC300V直 流母线 CXA2B:DC 24V工作电 源与控制信 号总线
CXA2A:DC 24V工作电 源与控制信 号总线
COP10B: 驱动器 FSSB总线
JF1:伺服电 机位置编码 器反馈 CZ2L/2M: 伺服电动机 电源输出
COP10A: 驱动器FSSB 总线 JF2:伺服电 机位置编码 器反馈
CM65: SA1信 号输入
CA65: 强电信号 输出(急停)
任务一：数控机床的组成(FANUC)
CE57/53： I/O LINK 总线接口
开/关 程序保护
XS1： SS01J信号 输入
急停 开关
SS01N： 进给轴倍率 波段开关
SS01J： 主轴倍率 波段开关
XS2： SS01N信号 输入
任务一：数控机床的组成(FANUC) 三.PMC单元与I/O LINK连接
FANUC数控机床主轴不转故障的维修方法_楚雪平
2013年第3期主轴是数控机床的重要零件之一，主轴旋转产生切削的主运动是形成切削的重要条件。
主轴不转故障是主轴驱动系统最常见的故障类型之一，可以分为有报警的故障和无报警的故障两大类。
本文主要论述无报警的串行主轴不转故障的维修方法。
１ＦＡＮＵＣ数控机床主轴不转故障的维修方法分析ＦＡＮＵＣ数控机床的主轴控制分两种形式：串行主轴和模拟主轴。
不管采用何种控制方式，主轴旋转必须具备三个条件：ＣＮＣ发出主轴控制信号、主轴驱动系统连接正确以及硬件和机械部分正常。
与普通机床相比，数控机床的机械部分大大简化，很大程度上降低了机械部分的故障率，所以出现故障时应将维修的重点放在数控系统和电气部分。
按照“先系统、再电气、最后机械”的思路进行维修，即出现故障时，首先考虑数控系统和ＰＭＣ部分，其次考虑电气部分，最后再考虑机械传动部分和主轴组件本身。
维修步骤如下：第一步：看。
观察有无报警，观察机床状态信息栏的显示和主轴驱动放大器的ＬＥＤ状态显示。
有报警时，先排除报警。
第二步：问。
了解故障是在什么时候、进行什么操作时出现的以及机床的负载大小、加工工艺等情况。
这两步的重点是理解故障现象。
第三步：思。
前两步已经理解了故障现象，然后根据ＦＡＮＵＣ主轴控制的原理思考故障的原因并进行确认。
２ＦＡＮＵＣ数控机床主轴不转故障的维修实例2.1某F A NU C 0I D 三轴加工中心，指令发出后，主轴不能旋转观察到系统无报警，主轴放大器ＬＥＤ状态显示［０１］，黄灯亮；了解到在“ＭＤＩ”工作方式下，输入加工指令：“Ｍ０３Ｓ５００；”，按下机床操作面板上的“循环启动”按键后，该程序段底色为黄色，松开“循环启动”按键后，“循环启动”按键指示灯点亮，状态信息栏上显示“ＦＩＮ”，机床操作面板上的主轴正转按键指示灯也点亮。
故障分析：由循环启动有效判断该程序段已经被执行，再由状态信息栏出现“ＦＩＮ”判断该程序段的执行不能结束；由主轴正转按键指示灯点亮，判断主轴正转信号已经输出到ＰＭＣ；进入信号状态显示栏观察到转速信号已经送入ＰＭＣ。
数控常用知识
数控常用知识数控，全称为数字控制（Numerical Control，简称 NC），是一种利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的方法。
随着科技的不断进步，数控技术在制造业中的应用越来越广泛，成为了现代制造业的重要支柱之一。
接下来，让我们一起深入了解一下数控的常用知识。
一、数控系统数控系统是数控机床的核心部分，它就像是机床的“大脑”，负责指挥机床的各种动作。
目前市场上常见的数控系统有发那科（FANUC）、西门子（SIEMENS）、三菱（MITSUBISHI）等。
这些数控系统都具有高度的稳定性、可靠性和精度。
数控系统的主要功能包括：1、轨迹控制：能够精确地控制机床坐标轴的运动轨迹，实现各种复杂形状的加工。
2、速度控制：根据加工工艺的要求，对机床坐标轴的运动速度进行调节。
3、插补功能：通过插补算法，在给定的起点和终点之间生成一系列中间点，从而实现平滑的运动。
4、刀具补偿：对刀具的半径和长度进行补偿，确保加工精度。
5、人机交互：提供友好的操作界面，方便操作人员进行编程、参数设置和监控机床状态。
二、数控机床的分类数控机床的种类繁多，按照不同的分类标准可以分为多种类型。
1、按运动方式分类（1）点位控制数控机床：只控制机床移动部件从一点精确地移动到另一点，在移动过程中不进行加工，常用于数控钻床、数控镗床等。
（2）直线控制数控机床：不仅要控制两点之间的准确位置，还要控制两点之间移动的速度和轨迹，常用于数控车床、数控铣床等。
（3）轮廓控制数控机床：能够对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制，实现复杂形状零件的加工，如数控加工中心等。
2、按控制方式分类（1）开环控制系统：没有位置检测反馈装置，控制精度较低，但成本也相对较低，常用于经济型数控机床。
（2）闭环控制系统：在机床移动部件上安装位置检测反馈装置，能够实时反馈实际位置信息，控制精度高，但成本也较高，常用于高精度数控机床。
（3）半闭环控制系统：位置检测反馈装置安装在电机轴或丝杠轴上，不是直接检测移动部件的位置，精度介于开环和闭环之间，应用较为广泛。
FANUC数控系统功能介绍
FANUC数控系统功能介绍1、控制轨迹数（Controlled Path）CNC控制的进给伺服轴（进给）的组数。
加工时每组形成一条刀具轨迹，各组可单独运动，也可同时协调运动。
2、控制轴数（Controlled Axes）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。
3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。
4、PMC控制轴（Axis control by PMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。
控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便，故这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。
5、Cf轴控制（Cf Axis Control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现。
该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。
6、Cs轮廓控制（Cs contouring control）（T系列）车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机而由FANUC主轴电动机实现。
主轴的位置（角度）由装于主轴（不是主轴电动机）上的高分辨率编码器检测，此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分，并可与其它进给轴一起插补，加工出轮廓曲线。
7、回转轴控制（Rotary axis control）将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。
回转一周的角度，可用参数设为任意值。
FANUC系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。
8、控制轴脱开（Controlled Axis Detach）指定某一进给伺服轴脱离CNC的控制而无系统报警。
通常用于转台控制，机床不用转台时执行该功能将转台电动机的插头拔下，卸掉转台。
9、伺服关断（Servo Off）用PMC信号将进给伺服轴的电源关断，使其脱离CNC的控制用手可以自由移动，但是CNC仍然实时地监视该轴的实际位置。
该功能可用于在CNC机床上用机械手轮控制工作台的移动，或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。
习题册参考答案-《数控机床电气线路维修习题册》-B02-9645
全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材数控机床电气线路维修习题册答案中国劳动社会保障出版社第一章数控机床电气维修基础§1-1 数控机床概述一、填空题1. 1952年、三坐标数控铣床2. 数字控制、数字化、密集度、自动化3. 计算机数控、 CNC4.控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置5. 数控装置、控制运算器、输出装置6. 伺服系统、驱动装置、执行部件7.点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床、开环控制、闭环控制8.步进电动机、传动机构9.开环10.工作台、光栅尺11.电动机的端头、丝杠的端部、光电编码器12.步进电动机、直流或交流伺服电动机二、选择题1.B2.C3.D4.A5.C6.B7.A8.B9.C三、判断题1. √ 3. × 4. √ 5. √ 6. × 7. √ 8. × 9.√ 10. ×11. ×12. × 13. √ 15. √ 16. × 17. √ 18. ×四、简答题1. 答：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主体等组成。
（1）控制介质的作用：将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。
（2）数控装置的作用：接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的运动。
（3）伺服系统的作用是把来自CNC的指令信号转换为机床移动部件的运动，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。
（4）测量反馈装置的作用：是通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。
2. 数控机床与普通机床的相比有什么特点？答：适应性强；加工精度高；生产效率高；自动化程度高；劳动强度低。
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主轴控制
在CNC中，主轴转速通过S指令进行编程，被编程的S指令可以转换为模拟电压或数字量输出，因此主轴的转速有两种控制方式：利用模拟量输出进行控制（简称模拟主轴）和利用串行总线进行控制（简称串行主轴）
一模拟主轴控制
通过CNC内部附加的D/A转换器，自动将S指令转换为-10V～+10 V的模拟电压。
CNC所输出的模拟电压可通过主轴速度控制单元实现主轴的闭环速度控制，在调速精度要求不高的场合，也可以使用通用变频器等简单的开环调速装置进行控制。
主轴驱动装置总是严格保证速度给定输入与电机输出转速之间的对应关系。
如：当速度给定输入为10 V时，如果电机转速为6000r/min，则在输入5 V时，电机转速必然为3000r/min
二、串行主轴控制
为了提高主轴控制精度与可靠性，适应现代信息技术发展的需
要，从CNC输出的控制指令也可以通过网络进行传输，在CNC与主轴驱动装置之间建立通信，这一通信一般使用CNC的串行接口。
称为“串行主轴控制”，它是独立于CNC FSSB总线的专用串行总线。
串行主轴控制与主轴模拟量控制的区别
主轴驱动装置的控制信号通过串行总线传送到主轴驱动装置，驱动装置的状态信息同样可通过串行总线传送到PMC，因此，采用串行主轴后可以省略大量主轴驱动装置与PMC（CNC）之间的连接线。