項(xiàng)目4：主軸故障 - 任務(wù)2：主軸不能準(zhǔn)停

主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障及診斷

主講教師：門延會(huì)案例：分析下圖數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)電路，若要啟動(dòng)主軸，必須同時(shí)滿足哪些條件？如果在使用中出現(xiàn)主軸不轉(zhuǎn)時(shí)，請(qǐng)分析診斷可能的原因。CNC系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)使能控制信號(hào)啟動(dòng)主軸，必須同時(shí)滿足：主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1）外部條件（硬件條件）1.CNC、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)準(zhǔn)備好。2.沒有松刀輸出，緊刀檢測(cè)信號(hào)到位。3.機(jī)械手處于安全位置。4.主軸停止的條件不存在。2）內(nèi)部條件1.轉(zhuǎn)速控制信號(hào)發(fā)出；2.使能控制信號(hào)發(fā)出；3.信號(hào)傳輸正常（線路接線良好）。CNC系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)使能控制信號(hào)2）內(nèi)部原因：1.檢查CNC系統(tǒng)是否有速度控制信號(hào)輸出；2.檢查使能信號(hào)是否接通；3.連線故障。原因分析：主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1）外部原因：1.主軸驅(qū)動(dòng)裝置故障；2.主軸電動(dòng)機(jī)故障；3.有松刀輸出;4.機(jī)械手未處于安全位置；5.主軸停止條件存在。案例：分析下圖數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)電路，若要啟動(dòng)主軸，必須同時(shí)滿足哪些條件？如果在使用中出現(xiàn)主軸不轉(zhuǎn)時(shí)，請(qǐng)分析診斷可能的原因。主軸啟動(dòng)條件：1）CNC準(zhǔn)備好：系統(tǒng)給出轉(zhuǎn)速模擬信號(hào)，確定了轉(zhuǎn)向；2）變頻器完好；3）電源開關(guān)應(yīng)合上；4）外部條件滿足等。主軸不轉(zhuǎn)，故障在主通道或輔助通道：1）QF1沒合上；2）KA4或KA5觸點(diǎn)沒閉合。3）外接轉(zhuǎn)速控制端（線號(hào)309、311）無(wú)電壓輸入。

4）以上元件及相連導(dǎo)線接頭接觸不良。5）主軸電動(dòng)機(jī)故障。1主軸伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法主軸伺服系統(tǒng)常見故障有：1．外界干擾：受電磁干擾，屏蔽和接地措施不良，主軸轉(zhuǎn)速指令或反饋信號(hào)受到干擾，使主軸驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)隨機(jī)和無(wú)規(guī)律性的波動(dòng)。判別有無(wú)干擾的方法：當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速指令為零時(shí)，主軸仍往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整零速平衡和漂移補(bǔ)償也不能消除故障。切削用量過(guò)大，頻繁正反轉(zhuǎn)、冷卻系統(tǒng)損壞等均可引起過(guò)載報(bào)警。具體表現(xiàn)為主軸電動(dòng)機(jī)過(guò)熱、主軸驅(qū)動(dòng)裝置顯示過(guò)電流報(bào)警等。

2．過(guò)載：1主軸伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法3．主軸定位抖動(dòng):當(dāng)主軸定位抖動(dòng)時(shí)，可能是準(zhǔn)停裝置有故障。主軸準(zhǔn)停時(shí)要經(jīng)過(guò)減速的過(guò)程，如減速或增益等參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，均可引起定位抖動(dòng)。4．主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配：

當(dāng)進(jìn)行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進(jìn)給指令切削時(shí)，需要主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給同步，同步要依靠脈沖編碼器來(lái)配合。

當(dāng)主軸與進(jìn)給不同步時(shí)，CRT畫面會(huì)有報(bào)警顯示，一般是由于脈沖編碼器有故障，反饋信號(hào)異常造成的。1主軸伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法5．主軸轉(zhuǎn)速偏離指令值：

原因：1）電動(dòng)機(jī)過(guò)載；2）CNC系統(tǒng)輸出的主軸轉(zhuǎn)速模擬量（0-±10v）沒有達(dá)到與轉(zhuǎn)速指令對(duì)應(yīng)的值；3）測(cè)速裝置有故障或速度反饋信號(hào)斷線；

4）主軸驅(qū)動(dòng)裝置故障。3.2.2主軸伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法6．主軸異常噪聲及振動(dòng)主要發(fā)生在主軸機(jī)械部分和電氣驅(qū)動(dòng)部分。1）在減速過(guò)程中發(fā)生，一般是由驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)再生回路的晶體管模塊損壞或保險(xiǎn)絲熔斷造成的。2）主軸電動(dòng)機(jī)在自由停車過(guò)程中有噪聲和振動(dòng)，一般是機(jī)械部分有問題。3）檢查振動(dòng)周期是否與轉(zhuǎn)速有關(guān)，如無(wú)關(guān)，一般是主軸驅(qū)動(dòng)裝置未調(diào)整好，如有關(guān)，應(yīng)檢查主軸機(jī)械部分是否良好，測(cè)速裝置是否不良。故障現(xiàn)象：SABRE-750數(shù)控龍門式加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC-0M。該加工中心無(wú)論在MDI方式或AUTO方式，送入主軸速度指令，一按起動(dòng)鍵，機(jī)床PLC立刻送出“主軸單元故障”的報(bào)警信息。觀察電柜中主軸伺服單元的報(bào)警號(hào)為AL-12【例3-1】主軸系統(tǒng)故障的排除調(diào)查分析AL-12報(bào)警意味著驅(qū)動(dòng)器逆變側(cè)有過(guò)流情況，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)2只150A功放模塊（IGBT）中有一塊因短路損壞。因IGBT價(jià)格較高，唯恐草率更換又壞，需深一步究其根源，詢問操作者得知主軸移動(dòng)時(shí)不時(shí)有異常現(xiàn)象，檢查機(jī)械方面無(wú)阻礙。檢查主軸拖鏈纜線，發(fā)現(xiàn)有絕緣有破損地方，分析是在移動(dòng)中發(fā)生了破損地方與金屬碰頭現(xiàn)象導(dǎo)致短路燒壞功放模塊。故障排除1.更換損壞的IGBT模塊2.恢復(fù)纜線絕緣性能（更換或包扎）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)注重平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查纜線的絕緣情況總結(jié)：1看現(xiàn)場(chǎng)，了解故障現(xiàn)象：SP9027，LED顯示27等。2問故障的三要素；3判斷故障原因：經(jīng)驗(yàn)，工作原理4查維修說(shuō)明書：引導(dǎo)功能，云管家5定故障點(diǎn)：6排除故障7功能驗(yàn)證8總結(jié)經(jīng)驗(yàn)故障現(xiàn)象：日本FANUC-α系列主軸驅(qū)動(dòng)模塊，型號(hào)為：A06B-6087-H126B（POWERSUPPLYMODULE）。在使用過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)該模塊主電路IGBT（絕緣柵大功率晶體管）擊穿燒毀及IGBT的驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)燒毀。前幾次在分析故障原因時(shí)，將著眼點(diǎn)放在了電網(wǎng)電壓過(guò)高、電源高次諧波過(guò)多、環(huán)境溫度較高或器件不良等方面，但隨著故障的頻繁出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了以下不容忽視的現(xiàn)象：1）IGBT總是三塊同時(shí)被燒毀。2）IGBT燒毀并伴隨驅(qū)動(dòng)電路燒毀，貼片式PNP及NPN晶體管也被擊穿，電路燒斷，光耦合器燒壞。3）燒毀的驅(qū)動(dòng)模塊主回路中配置的MSS接觸器主觸頭嚴(yán)重?zé)g，前置空氣開關(guān)主觸頭也燒蝕。【例3-2】主軸驅(qū)動(dòng)模塊故障維修調(diào)查分析三只IGBT損壞，接觸器主觸頭燒蝕，表明電流過(guò)大，貼片晶體管擊穿，表明有過(guò)電壓存在，多個(gè)電路元件出現(xiàn)損壞，故障范圍是在公共部分，如電機(jī)負(fù)載情況。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該主軸制動(dòng)電流有100A，偏大，大小與制動(dòng)時(shí)間有關(guān)，過(guò)大的電流會(huì)在接觸器觸頭上產(chǎn)生較大的壓差，與電網(wǎng)電壓疊加后果嚴(yán)重。

故障排除1.更換IGBT和接觸器等損壞元件。2.主電路增加一個(gè)100A接觸器與原接觸器并聯(lián)。3.增設(shè)壓敏電阻吸收浪涌電壓。4.適當(dāng)延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間，減少制動(dòng)電流。1.元器件富裕量要足夠。2.制動(dòng)時(shí)間要合適。3.防止過(guò)電壓產(chǎn)生。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)華中數(shù)控系統(tǒng)主軸日立變頻器常見故障處理華中數(shù)控系統(tǒng)主軸日立變頻器常見故障處理華中數(shù)控系統(tǒng)