FANUC数控系统主轴变频控制及故障 答辩

变频控制方式

数控机床的主轴驱动装置根据主轴速度控 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。 数控机床的主轴驱动多采用交流主轴电动 机配备变频器控制的方式。

变频器的基本构成



变频器分为交-交和交-直-交 两种形式。 交-交变频器没有明显的中间 滤波环节，电网交流电被直 接变成了可调频调压的交流 电，又称为直接变频器。 交-直-交变频器是先把电网交 流电转换为直Βιβλιοθήκη Baidu电，经过中 间滤波环节之后，再通过逆 变器进行逆变才能转换为变 频变压的交流电，故称为间 接变频器。 数控机床中大多采用交-直-交 变频器。
参数设置类故障举例



故障现象：某配套FANUC 0-TD系统的数控车床， 主轴电动机驱动采用三菱公司的E540变频器，在 加工过程中，变频器出现过压报警。 分析与处理过程：仔细观察机床故障产生的过程， 发现故障总是在主轴起动、制动时发生，因此， 可以初步确定故障的产生与变频器的加/减速时间 设定有关。当加/减速时间设定不当时，如主轴电 动机起/制动频繁或时间设定太短，变频器的加/减 速无法在规定的时间内完成，则通常容易产生过 电压报警。 修改变频器参数，适当增加加/减速时间后，故障 消除。

在以上几点中，根据现场实际加工情况， 电动机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亦较小。 因此，故障原因可能性最大的是电动机绕 组存在局部短路。维修时仔细测量电动机 绕组的各相电阻，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 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。
电气类故障举例
故障现象：一台配套FANUC 11M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、主回路的熔断器均熔断，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，分析可能存在的主要原 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。
我的答辩完毕，谢谢各位老师利 用休息时间前来指导，由于能力限 制，可能还存在一些问题，请老师 们给于指正。
交流
直流
交流
整 流 器
滤 波 器
逆 变 器
M 3~
控制电路
交-直-交变频器结构图
主轴驱动系统电气连接图
故障分析
参数设置类故障 电气类故障
数控机床故障诊断是依据数控机床在运行过程中伴 随故障必然产生的振动、噪声、压力、力矩、电压、电 流、功率等物理参数的变化，来判断和识别数控机床的 故障状态。 数控机床故障的诊断方法一般分为两种，有报警故 障，根据报警号定位故障的发生地，然后在排除。对于 无报警的故障，应该运用逐步排除法，根据故障现象， 先把故障定位到最有可能发生的地方，然后进行检查， 在逐一排除，最后找到故障发生点。
FANUC数控系统主轴变频控制及故 障分析
Frequency Conversion Control and Fault Analysis of Spindle of FANUC Numerical Control System
研究主要内容
变频调速控制的工作原理、结构及
其电气连接
主轴驱动系统的故障分析
有关研究表明，数控机床主轴的许 多故障不是由数控系统本身的元件质 量引起的，而是由系统参数配置的不 合理，伺服电机和驱动单元的本身质 量差，以及强电元件等出现故障而引 起的。所以，对数控机床主轴的故障 机理进行分析也就成了改善和提高数 控机床主轴驱动系统性能的依据。这 也是我课题设置的主要出发点。