数控机床主轴部件各种故障的诊断

数控机床主轴部件各种故障的诊断

当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT 或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障，三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴伺服系统常见故障如下。

1.数控机床的维护

对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。

另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺

服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。

一、外界干扰

由于受到电磁干扰，屏蔽和接地措施不良的影响，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。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。

★故障现象：主轴在运转过程中出现无规律的振动或转动。

原因分析：主轴伺服系统受电磁、供电线路或信号传输干扰的影响，主轴速度指令信号或反馈信号受到干扰，主轴伺服系统误动作。

检查方法：另主轴转速指令信号为零，调整零速平衡电位计或漂移补偿量参数值，观察是否因系统参数变化引起故障。若调整后仍不能消除该故障，则多为外界干扰信号引起主轴伺服系统误动作。

采取动作：电源进线端加装电源净化装置，动力线和信号线分开，布线要合理，信号线和反馈线要求屏蔽，接地线要可靠。

★某经济型数控车床主轴出现干扰故障

故障现象：经济型数控机床主轴一般采用变频控制，使用外置光短编码器配合机床进行螺纹加工，在加工时产生乱牙。

故障分析：乱牙的主要原因多时光电编码器与CNC装置的电缆接触不良，光电编码器器损坏、观点编码器与弹性联轴器连接松动或者其他原因。先从电器和信号连接线等方面进行检查。检查光编码器与CNC装置之间的连接线和+5电源是正常的：在主轴通电旋转后，用示波器测量光短编码器的A相和B相辨向输出端，该波形信号没后正常的辨向脉冲输出。关掉主轴电源，通过手动旋转主轴，再用示波器测量光电编码器的辨向脉冲信号，发现光短编码器的辨向信号是正常的。所以确定故障原因是电气干扰，判断干扰来自主轴调速所使用的变频器。

故障处理：在光电编码器的辨向脉冲端，零标志脉冲端和+5V电源信号零线之间并接滤波器电容后，解决了螺纹乱牙问题，消除故障二、主轴过载

切削用量过大，或频繁地正、反转变速等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机过热、主轴驱动装置显示过电流报警等。

★故障现象：一台配套某系统的卧式加工中心，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，发现再生制动回路故障、主回路的熔断器均熔断，经更换熔断器后机床恢复正常。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，分析可能存在的主要原因有：•主轴驱动器控制板不良。

•连续过载。

•绕组存在局部短路。

在以上几点中，根据现场实际加工情况，过载的原因可以排除。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的可能性已较小。因此，故障原因可能性最大的是绕组存在局部短路。维修时仔细测量绕组的各项电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路.拆开检查发现，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

★故障现象：主轴电动机过热，CNC装置和主轴驱动装置现实过电流报警等。

原因分析：主轴电动机通风系统不良、动力连线接触不良、机床切削用量过大、主轴频繁正、反转等引起电流增加，电能以热能的形式散发出来，主轴驱动系统和CNC装置通过检测，显示过载报警。

检查方法：根据CNC和主轴驱动装置提示报警信息，检查引起各种故障的各种因素。

采取措施：保持主轴电动机通风系统良好，保持过滤网清净；检查动力接线端子接触情况；严格按照机床的操作规程，正确操作机床。

三、轴定位抖动

主轴的定向控制(也称主轴定位控制)是将主轴准确停在某一固定位

置上，以便在该位置进行刀具交换，精镗退刀及齿轮换挡等，有三种方式可实现主轴准停定向。

①机械准停控制。由带v形槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。

②磁性传感器的电气准停控制。发磁体安装在主轴后端，磁传感器安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点，发磁体和磁传感器之间的间隙为(1．5±0．5)mm。

③编码器型的电气准停控制。通过在主轴电动机内安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。主轴定向控制，实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。为检测主轴的位置，需要采用磁性传感器或位置编码器等检测元件。他们的连接采用位置编码器作为位置检测元件时，由于安装不方便，一般要通过一对1：1的齿轮联接。当采用磁性传感器作为位置检测元件时，其磁性元件可直接装在主轴上，而磁性传感头固定在主轴箱体上。为了减少干扰，磁性传感头和放大器之间的连接线需要屏蔽，且二者的连接越短越好。这两种控制方案各有优缺点，需根据机床的实际情况来选用。

产生主轴定位抖动故障的原因如下：

①上述准停均要经过减速的过程，—减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动；