數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也就是主傳動(dòng)系統(tǒng)，它的性能直接決定了加工工件的表面質(zhì)量，因此，在數(shù)控機(jī)床的維修和維護(hù)中，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)顯得很重要。                                                                                          技術(shù)：王工
5.1 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述
主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。                                                             技術(shù)：王工

5.1.1 數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求
機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不像進(jìn)給驅(qū)動(dòng)需要絲杠或其它直線運(yùn)動(dòng)裝置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運(yùn)動(dòng)。在20紀(jì)60-70年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配上多級(jí)齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速的驅(qū)動(dòng)方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸傳動(dòng)提出了更高的要求：
（1） 調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速
為保證加工時(shí)選用合適的切削用量，以獲得*的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。
目前主軸驅(qū)動(dòng)裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達(dá)1∶100，恒功率調(diào)速范圍也可達(dá)1∶30，一般過載1.5倍時(shí)可持續(xù)工作達(dá)到30min。
主軸變速分為有級(jí)變速、無級(jí)變速和分段無級(jí)變速三種形式，其中有級(jí)變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無級(jí)變速或分段無級(jí)變速。在無級(jí)變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床，交流伺服主軸則用于中、數(shù)控機(jī)床。
（2） 恒功率范圍要寬
主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的zui大功率。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要，常采用分級(jí)無級(jí)變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。
（3） 具有4象限驅(qū)動(dòng)能力
要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。目前一般伺服主軸可以在1秒內(nèi)從靜止加速到6000r/min。
（4） 具有位置控制能力
即進(jìn)給功能（C軸功能）和定向功能（準(zhǔn)停功能），以滿足加工中心自動(dòng)換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。
（5） 具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低。
數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，采用齒輪傳動(dòng)時(shí)齒輪齒面應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱淬火工藝以增加耐磨性。zui后一級(jí)一般用斜齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。采用帶傳動(dòng)時(shí)應(yīng)采用齒型帶。應(yīng)采用精度高的軸承及合理的支撐跨距，以提高主軸的組件的剛性。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)增加齒輪寬度，提高齒輪的重疊系數(shù)。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動(dòng)，采用內(nèi)徑定心。側(cè)面定心的花鍵對降低噪聲更為有利，因?yàn)檫@種定心方式傳動(dòng)間隙小，接觸面大，但加工需要專門的刀具和花鍵磨床。
（6） 良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。
數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，可能由于持續(xù)切削、加工余量不均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過程中的自振等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至可能損壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無法工作。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中的零部件產(chǎn)生熱變形，降低傳動(dòng)效率，影響零部件之間的相對位置精度和運(yùn)動(dòng)精度，從而造成加工誤差。因此，主軸組件要有較高的固有頻率，較好的動(dòng)平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進(jìn)行循環(huán)潤滑。
5.1.2 不同類型的主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用范圍
（1） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配齒輪變速箱
這是的一種方法主軸配置方式，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，經(jīng)齒輪減速后，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。如果加工產(chǎn)品比較單一，對主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]有太高的要求，配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果；它的缺點(diǎn)是噪音比較大，由于電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場合。
（2） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡易型變頻器
可以實(shí)現(xiàn)主軸的無級(jí)調(diào)速，主軸電動(dòng)機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出，否則，特別是車床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況，一般會(huì)采用兩擋齒輪或皮帶變速，但主軸仍然只能工作在中高速范圍，另外因?yàn)槭艿狡胀妱?dòng)機(jī)zui高轉(zhuǎn)速的限制，主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制。
這種方案適用于需要無級(jí)調(diào)速但對低速和高速都不要求的場合，例如數(shù)控鉆銑床。國內(nèi)生產(chǎn)的簡易型變頻器較多。
（3） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配通用變頻器
目前進(jìn)口的通用變頻器，除了具有U/f曲線調(diào)節(jié)，一般還具有無反饋矢量控制功能，會(huì)對電動(dòng)機(jī)的低速特性有所改善，配合兩級(jí)齒輪變速，基本上可以滿足車床低速（100—200轉(zhuǎn)/分鐘）小加工余量的加工，但同樣受zui高電動(dòng)機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
（4） 變頻電動(dòng)機(jī)配通用變頻器
一般采用有反饋矢量控制，低速甚至零速時(shí)都可以有較大的力矩輸出，有些還具有定向甚至分度進(jìn)給的功能，是非常有競爭力的產(chǎn)品。以先馬YPNC系列變頻電動(dòng)機(jī)為例，電壓：三相200V、220V、380V、400V可選；輸出功率：1.5-18.5KW；變頻范圍2-200Hz；（zui高轉(zhuǎn)速r/min）；30min150%過載能力；支持V/f控制、V/f+PG（編碼器）控制、無PG矢量控制、有PG矢量控制。提供通用變頻器的廠家以國外公司為主，如：西門子、安川、富士、三菱、日立等。
中檔數(shù)控機(jī)床主要采用這種方案，主軸傳動(dòng)兩擋變速甚至僅一擋即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在100—200r/min左右時(shí)車、銑的重力切削。一些有定向功能的還可以應(yīng)用與要求精鏜加工的數(shù)控鏜銑床，若應(yīng)用在加工中心上，還不很理想，必須采用其他輔助機(jī)構(gòu)完成定向換刀的功能，而且也不能達(dá)到剛性攻絲的要求。
（5） 伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)快、速度高、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)定向和進(jìn)給功能，當(dāng)然價(jià)格也是zui高的，通常是同功率變頻器主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的2--3倍以上。伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要應(yīng)用于加工中心上，用以滿足系統(tǒng)自動(dòng)換刀、剛性攻絲、主軸C軸進(jìn)給功能等對主軸位置控制性能要求很高的加工。
（6） 電主軸
電主軸是主軸電動(dòng)機(jī)的一種結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動(dòng)器可以是變頻器或主軸伺服，也可以不要驅(qū)動(dòng)器。電主軸由于電機(jī)和主軸合二為一，沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此，大大簡化了主軸的結(jié)構(gòu)，并且提高了主軸的精度，但是抗沖擊能力較弱，而且功率還不能做得太大，一般在10KW以下。由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電主軸主要向高速方向發(fā)展，一般在10000r/min以上。
安裝電主軸的機(jī)床主要用于精加工和高速加工，例如高速精密加工中心。另外，在雕刻機(jī)和有色金屬以及非金屬材料加工機(jī)床上應(yīng)用較多，這些機(jī)床由于只對主軸高轉(zhuǎn)速有要求，因此，往往不用主軸驅(qū)動(dòng)器。

5.1.3 常用的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹
1. FANUC（法那科）公司主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
從80年代開始，該公司已使用了交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已被交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所取代。目前三個(gè)系列交流主軸電動(dòng)機(jī)為：S系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍1.5～22KW；P系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍3.7～37KW。該公司交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)為：①采用為處理器控制技術(shù)，進(jìn)行矢量計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)*控制。②主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動(dòng)機(jī)電流非常接近正弦波性。③具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。
2. SIEMENS（西門子）公司主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動(dòng)機(jī)有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個(gè)系列，與這四個(gè)系列電動(dòng)機(jī)配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動(dòng)裝置采用晶閘管控制。
80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個(gè)系列的交流主軸電動(dòng)機(jī)，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動(dòng)裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動(dòng)裝置或6SC611A（SIMODRIVE 611A）主軸驅(qū)動(dòng)模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動(dòng)功能。另外，采用為處理器80186可進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場計(jì)算，從而完成矢量控制。同過選件實(shí)現(xiàn)C軸進(jìn)給控制，在不需要CNC的幫助下，實(shí)現(xiàn)主軸的定位控制。
3. DANFOSS（丹佛斯）公司系列變頻器
該公司目前應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上的變頻器系列常用的有：VLT2800，可并列式安裝方式，具有寬范圍配接電機(jī)功率：0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行的滑差補(bǔ)償，并在3ms內(nèi)完成。在使用串行通訊時(shí)，VLT 5000對每條指令的響應(yīng)時(shí)間為0.1ms，可使用任何標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)與VLT 5000匹配。
4. HITACHI（日立）公司系列變頻器
HITACHI公司的主軸變頻器應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上通常有：L100系列通用型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW-7.5KW， V/f 特性可選恒轉(zhuǎn)矩/降轉(zhuǎn)矩，可手動(dòng)/自動(dòng)提升轉(zhuǎn)矩，載波頻率0.5HZ-16HZ連續(xù)可調(diào)。日立 SJ100系列變頻器，是一種矢量型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW-7.5KW，載波頻率在0.5HZ-16HZ內(nèi)連續(xù)可調(diào) ，加減速過程中可分段改變加減速時(shí)間 ，可內(nèi)部/外部啟動(dòng)直流制動(dòng)；日立 SJ200/300系列變頻器，額定輸出功率范圍為0.75KW-132KW，具有2臺(tái)電機(jī)同時(shí)無速度傳感器矢量控制運(yùn)行且電機(jī)常數(shù)在/離線自整定。
5. HNC（華中數(shù)控）公司系列主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
HSV-20S是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的全數(shù)字交流主軸驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、可靠性高。
采用的是運(yùn)動(dòng)控制DSP、大規(guī)模現(xiàn)場可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率模塊（IPM）等當(dāng)今技術(shù)設(shè)計(jì)，具有025、050、075、100多種型號(hào)規(guī)格，具有很寬的功率選擇范圍。用戶可根據(jù)要求選配不同型號(hào)驅(qū)動(dòng)器和交流主軸電機(jī)，形成高可靠、高性能的交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

5.1.4 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類
主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸電動(dòng)機(jī)。數(shù)控機(jī)床主軸的無級(jí)調(diào)速則是由主軸驅(qū)動(dòng)器完成。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)多采用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即交流主軸電動(dòng)機(jī)配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制的方式。
直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代初至80年代中期在數(shù)控機(jī)床上占據(jù)主導(dǎo)地位，這是由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能，輸出力矩大，過載能力強(qiáng)，精度高，控制原理簡單，易于調(diào)整。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加之交流伺服電動(dòng)機(jī)材料、結(jié)構(gòu)及控制理論有了突破性的進(jìn)展，80年代初期推出了交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，標(biāo)志著新一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開始，由于交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持了直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的*性，而且交流電動(dòng)機(jī)無需維護(hù)，便于制造，不受惡劣環(huán)境影響，所以目前直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已逐步被交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所取代。從90年代開始，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已走向數(shù)字化，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電流環(huán)、速度環(huán)的反饋控制已全部數(shù)字化，系統(tǒng)的控制模型和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償均由高速微處理器實(shí)時(shí)處理，增強(qiáng)了系統(tǒng)自診斷能力，提高了系統(tǒng)的快速性和精度。

5.2 直流主軸伺服系統(tǒng)故障診斷與維修
5.2.1 直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹
直流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器有可控硅調(diào)速和脈寬調(diào)制PWM調(diào)速兩種形式。由于脈寬調(diào)制PWM調(diào)速具有很好的調(diào)速性能，因而在對靜動(dòng)態(tài)性能要求較高的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置上曾廣泛使用。而三相全控可控硅調(diào)速裝置則適于大功率應(yīng)用場合。
從原理上說，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無本質(zhì)的區(qū)別，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
① 調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級(jí)速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，就能得到全部的主軸變換速度，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，因此，它具有較寬的調(diào)速范圍。
② 直流主軸通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。
③ 主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使發(fā)熱zui小，定子往往采用*附加磁極，以減小損耗，提率。
④ 直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行。
⑤ 主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號(hào)輸入、“準(zhǔn)備好”輸出、輸出、轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。
⑥ 純電氣主軸定向準(zhǔn)?？刂乒δ堋o需機(jī)械定位裝置，進(jìn)一步縮短了定位時(shí)間。
5.2.2 主軸定向控制方案簡介
主軸定向準(zhǔn)?？刂?，實(shí)際上是在主軸速度控制基礎(chǔ)上增加一個(gè)位置控制環(huán)。常采用位置編碼器或磁性傳感器作為檢測原件。
當(dāng)采用位置編碼器作為位置檢測器件時(shí)，由于安裝不方便，主軸與編碼器之間必須是1：1的傳動(dòng)或?qū)⒕幋a器直接安裝在主軸軸端。而采用磁性傳感器作為位置檢測器件時(shí)，磁性器件只能直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則固定在主軸箱體上。采用編碼器與使用磁性傳感器的方式相比，前者具有定位點(diǎn)在0～360°范圍內(nèi)靈活可調(diào)，定位精度高，定位速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以作為主軸同步進(jìn)給的位置檢測器件。
但直流電動(dòng)機(jī)需要機(jī)械換向，換向器表面線速度、換向電流、電壓均受到限制，限制了其轉(zhuǎn)速和功率的提高，并且它的恒功率調(diào)速范圍也較小。由于換向也增加了電動(dòng)機(jī)制造的難度、成本并使調(diào)速控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。另外換向器必須定時(shí)停機(jī)檢查和維修，使用和維護(hù)都比較麻煩。

5.2.1      直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見故障
盡管直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在目前已應(yīng)用不多，逐步為交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代，但現(xiàn)有系統(tǒng)的維修還有不少，在此也總結(jié)它的故障特點(diǎn)。
1.     主軸速度不正?；虿环€(wěn)定，造成這類故障的原因見表5-1。
表5-1：主軸速度不正常或不穩(wěn)定的故障綜述：
可能原因 檢查步驟 排除措施
電動(dòng)機(jī)負(fù)載過重   重新考慮負(fù)載條件，減輕負(fù)載
速度指令電壓不良或錯(cuò)誤 測量從數(shù)控裝置主軸接口輸出過來的信號(hào) 確保主軸控制信號(hào)正常
D/A變換器故障
反饋線斷線或不良 測量反饋信號(hào) 確保接線正確
反饋裝置損壞 更換反饋裝置
電動(dòng)機(jī)故障，如：勵(lì)磁喪失等 采用交換法，可以判斷是否出了故障 更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器故障 更換驅(qū)動(dòng)器
誤差放大器故障
印刷線路板太臟 打開驅(qū)動(dòng)器，定期給電路板作出清潔 保持電路板的清潔或更換放大器

 
2.     電動(dòng)機(jī)速度達(dá)到一定值就上不去了。如FANUC直流可控硅主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元為1160。它是電動(dòng)機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)換點(diǎn)。速度在0——1160，勵(lì)磁電流為6.8A恒定，電機(jī)主線圈電壓由0——220V變化，電機(jī)速度大于1160后，則電機(jī)主線圈電壓為220V恒定，勵(lì)磁電流從6.8A減小。其可能原因間表5-2。
表5-2：主軸電機(jī)速度達(dá)到一定值就上不去了的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
晶閘管整流部分太臟，造成直流母線電壓過低或絕緣性能降低   清潔好晶閘管，保持內(nèi)部電路板的清潔
電動(dòng)機(jī)磁體不正常，輸出電壓不正常 用萬用表測量歷次電壓 更換磁體或更換電動(dòng)機(jī)
控制板的勵(lì)磁回路故障 用交換法測試控制板 更換控制板

 
3.     發(fā)生過流報(bào)警，造成這類故障的原因見表5-3。
表5-3：主軸過流報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
驅(qū)動(dòng)器電流極限設(shè)定錯(cuò)誤。 檢查設(shè)定參數(shù) 依照參數(shù)說明書，設(shè)置好參數(shù)
主軸負(fù)載過大，或機(jī)械故障 檢查是否機(jī)械卡住，在停機(jī)狀態(tài)下用手盤主軸，應(yīng)該非常靈活 確保主軸無機(jī)械異常，如果負(fù)載過大，重新考慮機(jī)床負(fù)載條件
長時(shí)間切削條件惡劣   調(diào)整切削參數(shù)，改善切削條件，
檢查直流主軸電機(jī)的線圈電阻不正常，換向器太臟 檢查直流主軸電機(jī)的線圈電阻是否正常，換向器是否太臟 確保電阻正常，用干燥的壓縮空氣吹干凈
動(dòng)力線連接不牢固 檢查動(dòng)力線是否連接牢固 擰緊動(dòng)力線
勵(lì)磁線連接不牢固 檢查勵(lì)磁線連接是否不牢固 擰緊勵(lì)磁線
驅(qū)動(dòng)器的控制勵(lì)磁電源存在故障 也就是檢查勵(lì)磁電壓是否正常  
電動(dòng)機(jī)故障，如：電樞線圈內(nèi)部存在局部短路 采用交換法，可判斷出它們是否有故障 更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器故障如：同步觸發(fā)脈沖不正確 更換驅(qū)動(dòng)器

 
4.     過熱或過載報(bào)警。這時(shí)驅(qū)動(dòng)器的過熱報(bào)警指示燈會(huì)亮，其可能原因見表5-5。
表5-5：主軸過熱報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
長期負(fù)載過大，電動(dòng)機(jī)太熱 用手觸摸電動(dòng)機(jī)，感覺是否發(fā)熱厲害，如果溫度很燙手，等冷卻后再開機(jī)，看是否仍有報(bào)警 改善切削條件，調(diào)整切削參數(shù)，降低負(fù)載
電動(dòng)機(jī)或反饋線斷線或短路 用萬用表測量其輸出端子，是否接通狀況良好 確保連線正確
電動(dòng)機(jī)故障 采用交換法，確定電動(dòng)機(jī)是否有故障 更換電動(dòng)機(jī)

 
5.     保險(xiǎn)絲熔斷。其可能原因見表5-6。
表5-6：保險(xiǎn)絲熔斷的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
伺服電動(dòng)機(jī)或主回路絕緣不良 檢查直流伺服電機(jī)和主回路的絕緣 更換相應(yīng)部件
電樞線短路 電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對地短路 排除短路故障
主回路故障 用萬用表檢查所有主回路的可控硅是否有短路 更換相應(yīng)壞的可控硅
控制板故障引起主回路電流過大 如果在燒保險(xiǎn)的同時(shí)有過電流報(bào)警 按電流報(bào)警處理方法處理
輸入電壓太高 用萬用表測量輸入電壓 控制電壓在-10～15%范圍內(nèi)

 
6.     電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。就是系統(tǒng)發(fā)出指令后，主軸伺服單元或直流主軸電動(dòng)機(jī)不執(zhí)行。其可能原因見表5-7。
表5-7：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
機(jī)械卡死 在不通電的情況下，機(jī)械軸應(yīng)該能自由活動(dòng) 消除機(jī)械故障，減輕負(fù)載
負(fù)載特別大 在負(fù)載特別重的外界情況下， 重新考慮機(jī)床負(fù)載能力
機(jī)械連接脫落，如高/低檔齒輪切換用的力和齒嚙合不良 檢查機(jī)械連接情況 重新調(diào)整機(jī)械連接
控制信號(hào)為滿足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號(hào)、速度給定電壓為輸入 通過PLC狀態(tài)監(jiān)測功能，查看主軸正/反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)否送出，主軸速度給定指令是否給出 從數(shù)控系統(tǒng)端找出故障，確保各指令正常
電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線不良 用萬用表測量各連線端子的接通情況
  確保各連接線正常
電機(jī)勵(lì)磁線短線
R、S、T線不正常
碳刷不好或嚴(yán)重磨損 檢查直流主軸電機(jī)的碳刷是否正常，是否接觸不好 更換好的碳刷
 
電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路或主回路組織不正常 檢查勵(lì)磁回路是否有阻值，或者阻值很大？ 如果沒阻值或阻值很大，更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器印制線路板表面太臟以致內(nèi)部電路接觸不良 在不通電的情況下，打開驅(qū)動(dòng)器保護(hù)蓋子，清潔印制線路板 保持驅(qū)動(dòng)器的清潔，有良好的工作環(huán)境
觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無觸發(fā)脈沖產(chǎn)生 屬驅(qū)動(dòng)器故障，采用交換法判斷是否有故障 更換驅(qū)動(dòng)器
控制板故障 用交換法判斷是否控制板故障 更換控制板

 
7.     主軸定向不停止。有的系統(tǒng)會(huì)提示超時(shí)報(bào)警，其可能原因見表5-8。
表5-8：主軸定向不停止的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
主軸沒接收到編碼器信號(hào) 編碼器故障，沒有輸出零位信號(hào) 更換編碼器
反饋回路故障，沒有傳入到系統(tǒng) 消除反饋信號(hào)傳輸中的斷路
磁性傳感器故障 如果采用此行傳感器定位，檢查相關(guān)的指示燈是否點(diǎn)亮 如果沒亮，有故障，更換磁性傳感器
定向板上的繼電器損壞 如果主軸停在準(zhǔn)停位，仍有報(bào)警，則說明定向板上的繼電器損壞 更換相應(yīng)繼電器

 
8.     電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕  可能原因見表5-9。
表5-9：電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕的可能原因
可能原因 檢查步驟 排除措施
主軸連續(xù)長時(shí)間過載工作   有計(jì)劃的安排使用機(jī)床
主軸電動(dòng)機(jī)換向器表面太臟或有傷痕 目測 清潔換向器
電刷上有切削液進(jìn)入   做好密封措施
驅(qū)動(dòng)器控制回路的設(shè)定、調(diào)整不當(dāng) 檢查參數(shù)是否正確 依照參數(shù)說明書，重新設(shè)置好參數(shù)

 
9.     過電壓吸收器燒壞  通常情況下，它是由于外加電壓過高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾引起的。
 
5.2.2      維修實(shí)例
例1：配套SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，開機(jī)后顯示主軸報(bào)警。
分析與處理過程：檢查SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)報(bào)警的含義與提示是“電源故障”，其可能的原因有：
①    電源相序接反。
②    電源缺相，相位不正確。
③    電源電壓低于額定值的80%。
測量驅(qū)動(dòng)器輸入電壓正常，相序正確，但主驅(qū)動(dòng)仍有報(bào)警，因此可能的原因是電源板存在故障。
根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器原理圖，逐級(jí)測量各板的電源回路，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)板的同步電源中有一相低于正常電壓。
檢查確認(rèn)故障原因?yàn)橛≈齐娐钒宕嬖谔摵?，?dǎo)致了同步電源的電壓降低，引起了電源報(bào)警。重新焊接后電壓恢復(fù)正常，報(bào)警消失，機(jī)床恢復(fù)正常。
 
例2：某配置FANUC 15型直流主軸驅(qū)動(dòng)的數(shù)控仿型銑床，主軸在啟動(dòng)后，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中聲音沉悶；當(dāng)主軸制動(dòng)時(shí)，CRT顯示“FEED HOLD”（進(jìn)給保持），主軸驅(qū)動(dòng)裝置的“過電流”報(bào)警指示燈亮。
分析與處理過程：為了判別主軸過電流報(bào)警產(chǎn)生的原因，維修時(shí)首先脫開了主軸與主軸間的連接，檢查機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，未發(fā)現(xiàn)異常，因此排除了機(jī)械上的原因。
接著又測量、檢查了的繞組、對地電阻及的連接情況，在對換向器及電刷進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分電刷已達(dá)使用極限，換向器表面有嚴(yán)重的燒熔痕跡。
針對以上問題，維修時(shí)首先更換了同型號(hào)的電刷；并拆開，對換向器的表面進(jìn)行了修磨處理，完成了對的維修。
重新安裝后再進(jìn)行試車，當(dāng)時(shí)故障消失；但在第二天開機(jī)時(shí)，又再次出現(xiàn)上述故障，并且在機(jī)床通電約30min之后，故障就自動(dòng)消失。
根據(jù)以上現(xiàn)象，由于排除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸、連接方面的原因，故而可以判定故障原因在主軸驅(qū)動(dòng)器上。
對照主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理圖，重點(diǎn)針對電流反饋環(huán)節(jié)的有關(guān)線路，進(jìn)行了分析檢查；對電路板中有可能虛焊的部位進(jìn)行了重新焊接，對全部接插件進(jìn)行了表面處理，但故障現(xiàn)象仍然不變。
由于維修現(xiàn)場無驅(qū)動(dòng)器備件，不可能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器的電路板互換處理，為了確定故障的大致部位，針對機(jī)床通電約30min后，故障可以自動(dòng)消失這一特點(diǎn)，維修時(shí)采用局部升溫的方法。通過吹風(fēng)機(jī)在距電路板8~10cm處，對電路板的每一部分進(jìn)行了局部升溫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)對觸發(fā)線路升溫后，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)可以馬上恢復(fù)正常。由此分析，初步判定故障部位在驅(qū)動(dòng)器的觸發(fā)線路上。
通過示波器觀察觸發(fā)部分線路的輸出波形，發(fā)現(xiàn)其中的一片集成電路在常溫下無觸發(fā)脈沖發(fā)生，引起整流回路U相的4只晶閘管（正組和反組各2只）的觸發(fā)脈沖消失；更換此芯片后故障排除。
維修完成后，進(jìn)一步分析故障原因，在主軸驅(qū)動(dòng)器工作時(shí)，三相全控橋整流主回路，有一相無觸發(fā)脈沖，導(dǎo)致直流母線整流電壓波形脈動(dòng)變大，諧波分量提高，產(chǎn)生換向困難，運(yùn)行聲音沉悶。
當(dāng)主軸制動(dòng)時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器采用的是回饋制動(dòng)，控制線路首先要關(guān)斷正組的觸發(fā)脈沖，并觸發(fā)反組的晶閘管，使其逆變。逆變時(shí)同樣由于缺一相觸發(fā)脈沖，使能量不能及時(shí)回饋電網(wǎng)，因此產(chǎn)生過流，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生過流報(bào)警，保護(hù)電路動(dòng)作。
 
 
5.2.1      直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用注意點(diǎn)和日常維護(hù)
1.    安裝注意事項(xiàng)   主軸伺服系統(tǒng)對安裝有較高的要求，這些要求是保證驅(qū)動(dòng)器正常工作的前提條件，在維修時(shí)必須引起注意。
（1）    安裝驅(qū)動(dòng)器的電柜必須密封。為了防止電柜內(nèi)溫度過高，電柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將溫升控制在15°以下。電柜的外部空氣引入口，應(yīng)設(shè)置過濾器，并防止從排氣口浸入塵?；驘熿F；電纜出入口、柜門等部分應(yīng)進(jìn)行密封，冷卻電扇不要直接吹向驅(qū)動(dòng)器，以免粉塵附著。
（2）    維修完成后，進(jìn)行重新安裝時(shí)，要遵循下列原因：
①    安裝面要平，且有足夠的剛性。
②    電刷應(yīng)定期維修及更換，安裝位置應(yīng)盡可能使其檢修容易。
③    冷卻進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修容易。
④    應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高的場所，環(huán)境溫度應(yīng)在40℃以下。
⑤    應(yīng)安裝在切削液和油不能直接濺到的位置上。
2.    使用檢查      
（1）    伺服系統(tǒng)啟動(dòng)前的檢查：
①    檢查伺服單元和電動(dòng)機(jī)的信號(hào)線、動(dòng)力線等的連接時(shí)否正常，是否松動(dòng)以及絕緣是否良好；
②    強(qiáng)電柜和電動(dòng)機(jī)是否可靠接地；
③    電動(dòng)機(jī)的電刷的安裝是否牢靠，電動(dòng)機(jī)安裝螺栓是否*擰緊。
（2）    使用時(shí)的檢查
①    檢查速度指令與轉(zhuǎn)速是否一致，負(fù)載指示是否正常。
②    是否有異常聲音和異常振動(dòng)。
③    軸承溫度是否急劇上升等不正?，F(xiàn)象。
④    電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡。
3.    對于工作正常的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行如下日常維護(hù)：
（1）          電柜的空氣過濾器每月應(yīng)清掃一次。
（2）          電柜及驅(qū)動(dòng)器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。
（3）          建議操作人員每天都應(yīng)注意主軸的旋轉(zhuǎn)速度、異常振動(dòng)、異常聲音、通風(fēng)狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。
（4）          建議使用單位維護(hù)人員，每月應(yīng)對電刷、換向器進(jìn)行檢查。
（5）          建議使用單位維護(hù)人員，每半年應(yīng)對測速發(fā)電動(dòng)機(jī)、軸承、熱管冷卻部分、絕緣電阻進(jìn)行檢測。
 
5.2            主軸通用變頻器
5.3.1      變頻器技術(shù)簡介
隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)多采用交流主軸配變頻器控制的方式。變頻器的控制方式從zui初的電壓空間矢量控制（磁通轉(zhuǎn)跡法）到矢量控制（磁通定向控制），發(fā)展至今為直接轉(zhuǎn)矩控制，從而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化；脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)從正弦PWM發(fā)展至優(yōu)化PWM技術(shù)和隨機(jī)PWM技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變小，電壓利用率zui高、效率*、轉(zhuǎn)矩脈沖zui小及噪聲強(qiáng)度大幅度削弱的目標(biāo)；功率器件由GTO、GTR、IGBT發(fā)展到智能模塊IPM，是開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)電流小、控制驅(qū)動(dòng)簡單、故障率降低、干擾得到有效控制及保護(hù)功能進(jìn)一步完善。
隨著數(shù)控控制的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)采用通用變頻器控制也越來越多。所謂“通用”包含著兩方面的含義：一是可以和通用的籠型異步配套應(yīng)用；二是具有多種可供選擇的功能，可應(yīng)用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。
如三菱FR-A500系列變頻器既可以通過2、5端，用CNC系統(tǒng)輸出的模擬信號(hào)來控制的轉(zhuǎn)速，也可通過撥碼開關(guān)的編碼輸出或CNC系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)輸出值RH、RM和RL端，通過變頻器的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)從zui低速到zui高速的變速。
    值得注意的是，變頻器的冷卻方式都采用風(fēng)扇強(qiáng)迫冷卻。如果通風(fēng)不良，器件的溫度將會(huì)升高，有時(shí)即使變頻器并沒有跳閘，但器件的使用壽命已經(jīng)下降。所以，應(yīng)注意冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行狀況是否正常，經(jīng)常清拭濾網(wǎng)和散熱器的風(fēng)道，以保證變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
      例：AC200S是矢量控制晶體管正弦波PWM的主軸驅(qū)動(dòng)裝置，有帶冷卻風(fēng)扇和電容器的機(jī)架、主軸驅(qū)動(dòng)裝置、電源和再生電路及裝配有編碼器的主軸電動(dòng)機(jī)組成。當(dāng)出現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的故障時(shí)，可逐個(gè)檢查各裝置是否正常。
 
5.3.2      變頻器接線圖
以國外某系列變頻器為例，介紹接線如圖5-4。

從上式中可知：當(dāng)f1減小時(shí)，zui大轉(zhuǎn)矩Tm不變，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst增大，臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)速降不變，因此，機(jī)械特性隨頻率的降低而向下平移，如圖5-5中虛線所示。
實(shí)際上，由于定子電阻r1的存在，隨著f1的降低（u1/f1 ＝常數(shù)），Tm將減小，當(dāng)f1很低時(shí)，Tm減小很多，如圖5-5中實(shí)線所示。

3. 恒功率變頻調(diào)速
在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從f1→N往上增高，但電壓U1卻不能增加得比額定電壓還大，zui大只能保持U1 =U1N ，由上述公式可知，這迫使Φ與f成反比降低，Tm與Tst均隨頻率f1的增高而減小， 保持不變，機(jī)械如圖5-6所示，這近似為恒功率調(diào)速，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的情況。

4. 變頻調(diào)速時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的特性曲線
圖5-7為異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性示意圖。

圖4為變頻調(diào)速時(shí)功率、轉(zhuǎn)矩變化特性。

 
5.3.1      主軸通用變頻器常見報(bào)警及故障處理
1.     通用變頻器常見報(bào)警及保護(hù)。
為了保證驅(qū)動(dòng)器的安全，可靠的運(yùn)行，在主軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障和異常等情況時(shí)，設(shè)置了較多的保護(hù)功能，這些保護(hù)功能與主軸驅(qū)動(dòng)器的故障檢測與維修密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，可以根據(jù)保護(hù)功能的情況，分析故障原因。
（1）        接地保護(hù)
在伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出線路以及主軸內(nèi)部等出現(xiàn)對地短路時(shí)，可以通過快速熔斷器間切斷電源，對驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行保護(hù)。
（2）        過載保護(hù)
當(dāng)驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載超過額定值時(shí)，安裝在內(nèi)部的熱開關(guān)或主回路的熱繼電器將動(dòng)作，對進(jìn)行過載保護(hù)。
（3）        速度偏差過大報(bào)警
當(dāng)主軸的速度由于某種原因，偏離了指令速度且達(dá)到一定的誤差后，將產(chǎn)生報(bào)警，并進(jìn)行保護(hù)。
（4）        瞬時(shí)過電流報(bào)警  
當(dāng)驅(qū)動(dòng)器中由于內(nèi)部短路、輸出短路等原因產(chǎn)生異常的大電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
（5）        速度檢測回路斷線或短路報(bào)警
當(dāng)測速發(fā)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)信號(hào)斷線或短路時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將產(chǎn)生報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
（6）        速度超過報(bào)警  
當(dāng)檢測出的主軸轉(zhuǎn)速超過額定值的115%是，驅(qū)動(dòng)器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
（7）        勵(lì)磁監(jiān)控     
如果主軸勵(lì)磁電流過低或無勵(lì)磁電流，為防止飛車，驅(qū)動(dòng)器將發(fā)出故障并進(jìn)行保護(hù)。
（8）        短路保護(hù)  
當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí)，驅(qū)動(dòng)器可以通過相應(yīng)的快速熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。
（9）        相序報(bào)警  
當(dāng)三相輸入電源相序不正確或缺相狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將發(fā)出報(bào)警。
 
驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)保護(hù)性的故障時(shí)（也叫報(bào)警），首先通過驅(qū)動(dòng)器自身的指示燈以報(bào)警的形式反映出內(nèi)容，具體說明見表5-24。
報(bào)警名稱 報(bào)警時(shí)的
LED顯示 動(dòng)作內(nèi)容
對地短路 對地短路故障 檢測到變頻器輸出電路對地短路時(shí)動(dòng)作（一般為≥30kW）。而對≤22kW變頻器發(fā)生對地短路時(shí)，作為過電流保護(hù)動(dòng)作。此功能只是保護(hù)變頻器。為保護(hù)人身和防止火警事故等應(yīng)采用另外的漏電保護(hù)繼電器或漏電短路器等進(jìn)行保護(hù)。
過電壓 加速時(shí)過電壓 由于再生電流增加，使主電路直流電壓達(dá)到過電壓檢出值（有些變頻器為800VDC）時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。（但是：如果由變頻器輸入側(cè)錯(cuò)誤地輸入控制電路電壓值時(shí)，將不能顯示此報(bào)警）
減速時(shí)過電流
恒速時(shí)過電流
欠電壓 欠電壓 電源電壓降低等使主電路直流電壓低至欠電壓檢出值（有點(diǎn)變頻器為400VDC）以下時(shí)，保護(hù)功能動(dòng)作。注意：當(dāng)電壓低至不能維持變頻器控制電路電壓值時(shí)，將不顯示報(bào)警。
電源缺相 電源缺相 連接的3相輸入電源L1/R、L2/S、L3/T中任何1相缺時(shí)，有點(diǎn)變頻器能在3相電壓不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，但可能造成某些器件（如：主電路整流二極管和主濾波電容器損壞），這種情況下，變頻器會(huì)報(bào)警和停止運(yùn)行。
過熱 散熱片過熱 如內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇發(fā)生故障，散熱片溫度上升，則產(chǎn)生的保護(hù)動(dòng)作
變頻器內(nèi)部過熱 如變頻器內(nèi)通風(fēng)散熱不良等，則其內(nèi)部溫度上升，保護(hù)動(dòng)作
制動(dòng)電阻過熱 當(dāng)采用制動(dòng)電阻且使用頻度過高時(shí)，會(huì)使其溫度上升，為防止制動(dòng)電阻燒損（有點(diǎn)會(huì)有“叭”的很大的爆炸聲），保護(hù)動(dòng)作
外部報(bào)警 外部報(bào)警 當(dāng)控制電路端子連接控制單元、制動(dòng)電阻、外部熱繼電器等外部設(shè)備的報(bào)警常閉接點(diǎn)時(shí)，按這些節(jié)點(diǎn)的信號(hào)動(dòng)作。
過載 電動(dòng)機(jī)過負(fù)載 當(dāng)電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載過大使超過電子熱繼電器的電流超過設(shè)定值時(shí)，按反時(shí)限性保護(hù)動(dòng)作。
變頻器過負(fù)載 此報(bào)警一般為變頻器主電路半導(dǎo)體元件的溫度保護(hù)，按變頻器輸出電流超過過載額定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作。
通訊錯(cuò)誤 RS通信錯(cuò)誤 當(dāng)通信時(shí)出錯(cuò)，則保護(hù)動(dòng)作。

 
 
2.     通用變頻器常見故障及處理
常見報(bào)警先下表5-3：
表5-3 通用變頻器常見故常與處理
故障現(xiàn)象 發(fā)生時(shí)的工作狀況 處理方法
電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn) 變頻器輸出端子U、V、W不能提供電源 電源是否已提供給端子
運(yùn)行命令是否有效？
RS（復(fù)位）功能或自由運(yùn)行停車功能是否處于開啟狀態(tài)
負(fù)載過重 電動(dòng)機(jī)負(fù)載是否太重
任選遠(yuǎn)程操作器被使用 確保其操作設(shè)定正確
電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 輸出端子U/T1，V/T2和W/T3的連接是否正確 使得電動(dòng)機(jī)的相序與端子連接相對應(yīng)，通常來說：正轉(zhuǎn)（FWD）＝U－V－W，和反轉(zhuǎn)（REV）＝U－W－V
電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的相序是否與U/T1，V/T2和W/T3相對應(yīng)
控制端子（FW）和（RV）連線是否正確 端子（FW）用于正轉(zhuǎn)，
（RV）用于反轉(zhuǎn)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能到達(dá) 如果使用模擬輸入，電流或電壓“O”或“OI” 檢查連線
檢查電位器或信號(hào)發(fā)生器
負(fù)載太重 減少負(fù)載
重負(fù)載激活了過載限定（根據(jù)需要不讓此過載信號(hào)輸出）
轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定 負(fù)載波動(dòng)過大 增加電動(dòng)機(jī)容量（變頻器及電動(dòng)機(jī)）
電源不穩(wěn)定 解決電源問題
該現(xiàn)象只是出現(xiàn)在某一特定頻率下 稍微改變輸出頻率，使用調(diào)頻設(shè)定將此有問題的頻率跳過
過流 加速中過流 檢查電動(dòng)機(jī)是否短路或局部短路，輸出線絕緣是否良好
延長加速時(shí)間
變頻器配置不合理，增大變頻器容量
減低轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值
恒速中過流 檢查電動(dòng)機(jī)是否短路或局部短路，輸出線絕緣是否良好
檢查電動(dòng)機(jī)是否堵轉(zhuǎn)，機(jī)械負(fù)載是否有突變
變頻器容量是否太小，增大變頻器容量
電網(wǎng)電壓是否有突變
減速中或停車時(shí)過流 輸出連線絕緣是否良好，電動(dòng)機(jī)是否有短路現(xiàn)象
延長減速時(shí)間
更換容量較大的變頻器
直流制動(dòng)量太大，減少直流制動(dòng)量
機(jī)械故障，送廠維修。
短路 對地短路 檢查電動(dòng)機(jī)連線是否有短路
檢查輸出線絕緣是否良好
送修
過壓 停車中過壓 1、延長減速時(shí)間，或加裝剎車電阻
2、改善電網(wǎng)電壓，檢查是否有突變電壓產(chǎn)生
加速中過壓
恒速中過壓
減速中過壓
低壓 檢查輸入電壓是否正常
檢查負(fù)載是否突然有突變
是否缺相
變頻器過熱 檢查風(fēng)扇是否堵轉(zhuǎn)，散熱片是否有異物
環(huán)境溫度是否正常
通風(fēng)空間是否足夠，空氣是否能對流
變頻器過載 連續(xù)超負(fù)載150％一分鐘以上 檢查變頻器容量是否配小，否則加大容量
檢查機(jī)械負(fù)載是否有卡死現(xiàn)象
V/F曲線設(shè)定不良，重新設(shè)定
電動(dòng)機(jī)過載 連續(xù)超負(fù)載150％一分鐘以上 機(jī)械負(fù)載是否有突變
電動(dòng)機(jī)配用太小
電動(dòng)機(jī)發(fā)熱絕緣變差
電壓是否波動(dòng)較大
是否存在缺相
機(jī)械負(fù)載增大
電動(dòng)機(jī)過轉(zhuǎn)矩 機(jī)械負(fù)載是否有波動(dòng)
電動(dòng)機(jī)配置是否偏小

關(guān)于上表的情況說明：

 
①      電源電壓過高。變頻器一般允許電源電壓向上波動(dòng)的范圍是+10%，超過此范圍時(shí)，就進(jìn)行保護(hù)。
②      降速過快。如果將減速時(shí)間設(shè)定的太短，在再生制動(dòng)過程中，制動(dòng)電阻來不及將能量放掉，只是直流回路賂電壓過高，形成高電壓
③      電源電壓低于額定值電壓10%；
④      過電流可分為：
Ø          非短路性過電流：可能發(fā)生在嚴(yán)重過載或加速過快。
Ø          短路性過電流：可能發(fā)生在負(fù)載側(cè)短路或負(fù)載側(cè)接地。另外，如果變頻器逆變橋同一橋臂的上下兩晶體管同時(shí)導(dǎo)通，形成“直通”。因?yàn)樽冾l器在運(yùn)行時(shí)，同一橋臂的上下兩晶體管總是處于交替導(dǎo)通狀態(tài)，在交替導(dǎo)通的過程中，必須保證只有在一個(gè)晶體管*截止后，另一個(gè)晶體管才開始導(dǎo)通。如果由于某種原因，如環(huán)境溫度過高等，使之器件參數(shù)發(fā)生飄移，就可能導(dǎo)致直通。
 
1.     通用變頻器故障維修實(shí)例
例1：變頻器出現(xiàn)過電壓報(bào)警的維修
故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，主軸驅(qū)動(dòng)采用三菱公司的E540變頻器，在加工過程中，變頻器出現(xiàn)過壓報(bào)警。
分析與處理過程：仔細(xì)觀察機(jī)床故障產(chǎn)生的過程，發(fā)現(xiàn)故障總是在主軸啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)發(fā)生，因此，可以初步確定故障的產(chǎn)生與變頻器的加/減速時(shí)間設(shè)定有關(guān)。當(dāng)加/減速時(shí)間設(shè)定不當(dāng)時(shí)，如主起/制動(dòng)頻繁或時(shí)間設(shè)定太短，變頻器的加/減速無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，則通常容易產(chǎn)生過電壓報(bào)警。
修改變頻器參數(shù)，適當(dāng)增加加/減速時(shí)間后，故障消除。
 
例2：安川變頻主軸在換刀時(shí)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的故障維修
故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，開機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)床進(jìn)行換刀動(dòng)作時(shí)，主軸也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
分析與處理過程：由于該機(jī)床采用的是安川變頻器控制主軸，主軸轉(zhuǎn)速是通過系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，安川變頻器對輸入信號(hào)的干擾比較敏感，因此初步確認(rèn)故障原因與線路有關(guān)。
為了確認(rèn)，再次檢查了機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)器、刀架控制的原理圖與實(shí)際接線，可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨(dú)立，不存在相互影響。
進(jìn)一步檢查變頻器的輸入模擬量屏蔽電纜布線與屏蔽線連接，發(fā)現(xiàn)該電纜的布線位置與屏蔽線均不合理，將電纜重新布線并對屏蔽線進(jìn)行重新連接后，故障消失。
 
5.1            交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見故障及排除
5.4.1      交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)施控制，有速度開環(huán)或閉環(huán)控制方式。也有采用永磁同步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)速度環(huán)的矢量控制，具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，但其恒功率調(diào)速范圍較小。
與交流伺服驅(qū)動(dòng)一樣，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也有模擬式和數(shù)字式兩種型式，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)：
①    由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須采用微處理器和現(xiàn)代控制理論進(jìn)行控制，因此其運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)和噪聲小。
②    驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般都具有再生制動(dòng)功能，在制動(dòng)時(shí)，即可將能量反饋回電網(wǎng)，起到節(jié)能的效果，又可以加快起制動(dòng)速度。
③    特別是對于全數(shù)字式主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)器可直接使用CNC的數(shù)字量輸出信號(hào)進(jìn)行控制，不要經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)速控制精度得到了提高。
④    與數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)一樣，在數(shù)字式主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，還可采用參數(shù)設(shè)定方法對系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)整與動(dòng)態(tài)優(yōu)化，系統(tǒng)設(shè)定靈活、調(diào)整準(zhǔn)確。
⑤    由于交流主軸無換向器，主軸通常不需要進(jìn)行維修。
⑥    主軸轉(zhuǎn)速的提高不受換向器的限制，zui高轉(zhuǎn)速通常比直流主軸更高，可達(dá)到數(shù)萬轉(zhuǎn)。
 
5.4.2      交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見故障
交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按信號(hào)形式又可分為交流模擬型主軸驅(qū)動(dòng)單元和交流數(shù)字型主軸驅(qū)動(dòng)單元。交流主軸驅(qū)動(dòng)除了有直流主軸驅(qū)動(dòng)同樣的過熱、過載、轉(zhuǎn)速不正常報(bào)警或故障外，還有另外的故障條目，總結(jié)如下。
1.   主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)，且無任何報(bào)警顯示。產(chǎn)生此故障的可能原因及排除方法見表5-10。
表5-10：主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)，且無任何報(bào)警顯示的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
機(jī)械負(fù)載過大   盡量減輕機(jī)械負(fù)載
主軸與電動(dòng)機(jī)連接皮帶過松 在停機(jī)的狀態(tài)下，查看皮帶的松緊程度 調(diào)整皮帶
主軸中的拉桿未拉緊夾持刀具的拉釘（在車床上就是卡盤未夾緊工件） 有的機(jī)床會(huì)設(shè)置敏感元件的反饋信號(hào)，檢查次反饋信號(hào)是否到位 重新裝夾好刀具或工件
系統(tǒng)處在急停狀態(tài) 檢查主軸單元的主交流接觸器是否吸合 更具實(shí)際情況下，松開急停；
機(jī)械準(zhǔn)備好信號(hào)斷路 排查機(jī)械準(zhǔn)好信號(hào)電路
主軸動(dòng)力線斷線 用萬用表測量動(dòng)力線電壓 確保電源輸入正常
電源缺相
正反轉(zhuǎn)信號(hào)同時(shí)輸入 利用PLC監(jiān)查功能查看相應(yīng)信號(hào)  
無正反轉(zhuǎn)信號(hào) 通過PLC監(jiān)視畫面，觀察正反轉(zhuǎn)指示信號(hào)是否發(fā)出 一般為數(shù)控裝置的輸出有問題，排查系統(tǒng)的主軸信號(hào)輸出端子
沒有速度控制信號(hào)輸出 測量輸出的信號(hào)是否正常
使能信號(hào)沒有接通 通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床PLC梯形圖（或流程圖），以確定主軸的啟動(dòng)條件，如潤滑、冷卻等是否滿足； 檢查外部啟動(dòng)的條件是否符合
主軸驅(qū)動(dòng)裝置故障 有條件的話，利用交換法，確定是否有故障 更換主軸驅(qū)動(dòng)裝置
主軸電動(dòng)機(jī)故障 更換電動(dòng)機(jī)

 
2.   主軸速度指令無效，轉(zhuǎn)速僅有1～2r/min。可能的原因見表5-11。
表5-11: 主軸速度指令無效，轉(zhuǎn)速僅有1～2r/min的故障總數(shù)
可能原因 檢查步驟 排除措施
動(dòng)力線接線錯(cuò)誤 檢查主軸伺服與電動(dòng)機(jī)之間的UVW連線 確保連線對應(yīng)
CNC模擬量輸出（D/A）轉(zhuǎn)換電路故障 用交換法判斷是否有故障 更換相應(yīng)電路板
CNC速度輸出模擬量與驅(qū)動(dòng)器連接不良或斷線 測量相應(yīng)信號(hào)，是否有輸出且是否正常 更換指令發(fā)送口或更換數(shù)控裝置
主軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定不當(dāng) 查看驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，是否正常 依照說明書，正確設(shè)置參數(shù)
反饋線連接不正常 查看反饋連線 確保反饋連線正常
反饋信號(hào)不正常 檢查反饋信號(hào)的波形 調(diào)整波形至正確或更換編碼器

 
3.   速度偏差過大，指的是主軸電機(jī)的實(shí)際速度與指令速度的誤差值超過允許值，一般是啟動(dòng)時(shí)電機(jī)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)或速度上不去。引起此故障的原因見表5-12。
表5-12：速度偏差過大報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
反饋連線不良 不啟動(dòng)主軸，用手盤動(dòng)主軸使主軸電動(dòng)機(jī)以較快速度轉(zhuǎn)起來，估計(jì)電機(jī)的實(shí)際速度，監(jiān)視反饋的實(shí)際轉(zhuǎn)速 確保反饋連線正確
反饋裝置故障 更換反饋裝置
動(dòng)力線連接不正常 用萬用表或兆歐表檢查電動(dòng)機(jī)或動(dòng)力線是否正常（包括相序不正常） 確保動(dòng)力線連接正常
動(dòng)力電壓不正常 確保動(dòng)力線電壓正常
機(jī)床切削負(fù)荷太重，切削條件惡劣   重新考慮負(fù)載條件，減輕負(fù)載，調(diào)整切削參數(shù)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良   改善機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)條件
制動(dòng)器未松開 查明制動(dòng)器為松開的原因 確保制動(dòng)電路正常
驅(qū)動(dòng)器故障 利用交換法，判斷是否有故障 更換出錯(cuò)單元
電流調(diào)節(jié)器控制板故障
電動(dòng)機(jī)故障

 
4.   過載報(bào)警。 削用量過大，頻繁正、反轉(zhuǎn)等均可引起過載報(bào)警。具體表現(xiàn)為主軸過熱、主軸驅(qū)動(dòng)裝置顯示過電流報(bào)警等造成此故障的可能原因見表5-13。

檢查方法：
①    若在減速過程中發(fā)生，一般是由驅(qū)動(dòng)裝置造成的，如交流驅(qū)動(dòng)中的再生回路故障；
②    若在恒轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生，可通過觀察主軸由停車過程中是否有噪聲和振動(dòng)來區(qū)別，如存在，則主軸機(jī)械部分有問題；
③    檢查振動(dòng)周期是否與轉(zhuǎn)速有關(guān)，如無關(guān)，一般是主軸驅(qū)動(dòng)裝置未調(diào)整好；如有關(guān)系，應(yīng)檢查主軸機(jī)械部分是否良好，測速裝置是否不良。
造成這類故障的原因見表5-14。
表5-14：主軸振動(dòng)或噪聲過大的故障綜述
故障部位 可能原因 檢查步驟 排除措施
電氣部分故障 系統(tǒng)電源缺相、相序不正確或電壓不正常 測量輸入的系統(tǒng)電源 確保電源正確
反饋不正確 測量反饋信號(hào) 確保接線正確，且反饋裝置正常
驅(qū)動(dòng)器異常，如：增益調(diào)整電路或顫動(dòng)調(diào)整電路的調(diào)整不當(dāng)   根據(jù)參數(shù)說明書，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)
三相輸入的相序不對 用萬用表測量輸入電源 確保電源正確
機(jī)械部分故障 主軸負(fù)荷過大   重新考慮負(fù)載條件，減輕負(fù)載
潤滑不良 是否缺潤滑油， 加注潤滑油
是否潤滑電路或電機(jī)故障， 檢修潤滑電路
是否潤滑漏油 更換潤滑導(dǎo)油管
主軸與主軸電動(dòng)機(jī)的連接皮帶過緊 在停機(jī)的情況下，檢查皮帶松緊程度 調(diào)整皮帶的連接
軸承故障、主軸和主軸電動(dòng)機(jī)之間離合器故障 目測，可判斷這個(gè)機(jī)械連接是否正常 調(diào)整軸承，
軸承拉毛或損壞 可拆開相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)后目測 更換軸承
齒輪有嚴(yán)重?fù)p傷 更換齒輪
主軸部件上動(dòng)平衡不好（叢zui高速度向下時(shí)發(fā)生次此故障） 當(dāng)主軸電機(jī)zui高速度時(shí)，關(guān)掉電源，慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否仍有聲音 校核主軸部件上的動(dòng)平衡條件，調(diào)整機(jī)械部分
軸承預(yù)緊力不夠或預(yù)緊螺釘松動(dòng)   調(diào)緊預(yù)緊螺釘
游隙過大或齒輪嚙合間隙過大   調(diào)整機(jī)床間隙，

 
例：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，在加工過程中，發(fā)現(xiàn)在端面加工時(shí)，表面出現(xiàn)周期性波紋。
故障分析與處理過程：數(shù)控車床端面加工時(shí)，表面出現(xiàn)振紋的原因很多，在機(jī)械方面如：刀具、絲杠、主軸等部件的安裝不良、機(jī)床的精度不足等等都可能產(chǎn)生以上問題。
但該機(jī)床為周期性出現(xiàn)，且有一定規(guī)律，根據(jù)通常的情況，應(yīng)與主軸的位置監(jiān)測系統(tǒng)有關(guān)，但仔細(xì)檢查機(jī)床主軸各部分，卻未發(fā)現(xiàn)任何不良。
仔細(xì)觀察振紋與X軸的絲杠螺距相對應(yīng)，因此維修時(shí)再次針對X軸進(jìn)行了檢查。
檢查該機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)是伺服與滾珠絲杠間通過齒形帶進(jìn)行聯(lián)接，位置反饋編碼器采用的是分離型布置。
檢查發(fā)現(xiàn)X軸的分離式編碼器安裝位置與絲杠不同心，存在偏心，即：編碼器軸心線與絲杠中心不在同一直線上，從而造成了X軸移動(dòng)過程中的編碼器的旋轉(zhuǎn)不均勻，反映到加工中，則出現(xiàn)周期性波紋。
重新安裝、調(diào)整編碼器后，機(jī)床恢復(fù)正常。
6.   直流側(cè)保險(xiǎn)絲熔斷報(bào)警。三相220V交流電經(jīng)整流橋整流到直流300V，經(jīng)過一個(gè)保險(xiǎn)后給晶體管模塊，控制板檢測此保險(xiǎn)兩端的電壓，如果太大，則產(chǎn)生比報(bào)警。產(chǎn)生此報(bào)警的原因可能見表5-15。
表5-15：直流側(cè)保險(xiǎn)絲熔斷報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
保險(xiǎn)已經(jīng)斷開 用萬用表檢查直流保險(xiǎn)是否斷開 確保保險(xiǎn)在可工作狀態(tài)
連線不良 檢查主控制板與主軸單元的連接插座是否緊合 確保連線正常
電動(dòng)機(jī)電樞線短路 用萬用表測量各輸出線，測量是否短路 確保沒有短路現(xiàn)象
電動(dòng)機(jī)電樞繞組短路或局部短路
電動(dòng)機(jī)電樞線對地短路
輸入電源存在缺相 用萬用表測量電壓 確保電源正常

 
7.   主軸在加/減速時(shí)工作不正常。其可能原因見表5-16。
可能原因 檢查步驟 排除措施
電動(dòng)機(jī)加/減速電流預(yù)先設(shè)定、調(diào)整不當(dāng) 查看相關(guān)參數(shù)項(xiàng)是否正常 正確設(shè)置參數(shù)
加/減速回路時(shí)間常數(shù)設(shè)定不當(dāng)
反饋信號(hào)不良 在可以在不通電的情況下，移交快速速度，手轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，測量反饋信號(hào)，是否與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度成比例 如果反饋裝置故障，則更換反饋裝置；如果反饋回路故障（如接線錯(cuò)誤），則排查相應(yīng)故障
電動(dòng)機(jī)/負(fù)載間的慣量不匹配   重新校核負(fù)載，
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良    

 
8.   外界干擾，主軸轉(zhuǎn)速會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)和無規(guī)律性的波動(dòng)。具體情況見表5-17。
表5-17：主軸轉(zhuǎn)速出現(xiàn)隨機(jī)和無規(guī)律性的波動(dòng)的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
屏蔽和接地措施不良   處理好接地，做好屏蔽處理
主軸轉(zhuǎn)速指令信號(hào)受到干擾 測量輸出信號(hào)是否與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的模擬電壓匹配 加抗干擾的磁環(huán)
反饋信號(hào)受到干擾 測量反饋信號(hào)是否與輸出信號(hào)是否匹配 加抗干擾的磁環(huán)

9.   主軸不能進(jìn)行變速?？赡艿脑蛞姳?-18。
表5-18：主軸不能進(jìn)行變速的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
CNC參數(shù)設(shè)置不當(dāng) 檢查有關(guān)主軸的參數(shù) 依照參數(shù)說明書，正確設(shè)置參數(shù)
加工程序編程錯(cuò)誤 檢查加工程序 正確使用控制主軸的M03、M04，S指令
D/A轉(zhuǎn)換電路故障 用交換法判斷是否有故障 更換相應(yīng)電路板
主軸驅(qū)動(dòng)器速度模擬量輸入電路故障 測量相應(yīng)信號(hào)，是否有輸出且是否正常 更換指令發(fā)送口或更換數(shù)控裝置

 
例：一臺(tái)配套某系統(tǒng)的立式加工中心，主軸在低速時(shí)（低于120r/min）時(shí)，S指令無效，主軸固定以120r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
分析與處理過程：由于主軸在低速時(shí)固定以120r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，可能的原因是主軸驅(qū)動(dòng)器有120r/min的轉(zhuǎn)速模擬量輸入，或是主軸驅(qū)動(dòng)器控制電路存在不良。
為了判定故障原因，檢查CNC內(nèi)部S代碼信號(hào)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)它與S指令值一一對應(yīng)；但測量主軸驅(qū)動(dòng)器的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出（測兩端CH2），發(fā)現(xiàn)即使是在S為0時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器雖然無數(shù)字輸入信號(hào)，但其輸出仍然為0.5V左右的電壓。
由于本機(jī)床的zui高轉(zhuǎn)速為2250r/min，對照下表看出，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出0.5V左右時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)為120r/min左右，因此可以判定故障原因是D/A轉(zhuǎn)換器（型號(hào)：DAC80）損壞引起的。
更換同型號(hào)的集成電路后，機(jī)床恢復(fù)正常。
 指令、電壓、轉(zhuǎn)速對應(yīng)表
二進(jìn)制轉(zhuǎn)速指令 S模擬輸出/V 轉(zhuǎn)速/（r/min）
0000 0000 0000 0 0
0000 0101 1011 0.222 50
0000 1011 0110 0.444 100
1111 1111 1111 9.999 2250

 
又例：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，使用安川變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)輸入指令S**M03后，主軸旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不能改變。
分析與處理過程：由于該機(jī)床主軸采用的是變頻器調(diào)速，在自動(dòng)方式下運(yùn)行時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速是通過系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。利用萬用表測量變頻器的模擬電壓輸入，發(fā)現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速下，模擬電壓有變化，說明CNC工作正常。
進(jìn)一步檢查主軸的方向輸入信號(hào)正確，因此初步判定故障原因是變頻器的參數(shù)設(shè)定不當(dāng)或外部信號(hào)不正確所引起的。經(jīng)檢查變頻器參數(shù)設(shè)定，發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定正確；檢查外部控制信號(hào)，發(fā)現(xiàn)在主軸正傳時(shí)，變頻器的多級(jí)固定速度控制輸入信號(hào)中有一個(gè)被固定為“1”，斷開此信號(hào)后，主軸恢復(fù)正常。
 
10.            螺紋或攻絲加工出現(xiàn)“亂牙”故障。數(shù)控車床加工螺紋，其實(shí)質(zhì)是主軸的角位移與Z軸進(jìn)給之間進(jìn)行插補(bǔ)，“亂牙”是由于主軸與Z軸進(jìn)給不能實(shí)現(xiàn)同步引起的。主軸的角位移是通過主軸編碼器進(jìn)行測量的。一般螺紋加工時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給動(dòng)作，要執(zhí)行每轉(zhuǎn)進(jìn)給的指令，主軸必須有每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖的反饋信號(hào)。
檢查故障的具體步驟可分為：
①    一般來說根據(jù)CRT畫面有報(bào)警顯示確認(rèn)是“亂牙現(xiàn)象”（具體報(bào)警為：主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配）；
②    通過CRT調(diào)用機(jī)床數(shù)據(jù)或I/O狀態(tài)，觀察編碼器的信號(hào)狀態(tài)；
③    用每分鐘進(jìn)給指令代替每轉(zhuǎn)進(jìn)給指令來執(zhí)行程序，觀察故障是否消失。
可能原因及排除措施見下表5-19：
可能原因 檢查步驟 排除措施
主軸編碼器“零位脈沖”不良或受到干擾 用萬用表測量編碼器反饋信號(hào)，檢查是否正常 更換編碼器
主軸編碼器聯(lián)軸器松動(dòng)或斷裂 檢查編碼器連線 確實(shí)反饋回路正常
編碼器信號(hào)線接地、屏蔽不良，被干擾   按上面的“外部干擾”故障處理
主軸轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，有抖動(dòng)   按上面提到的“主軸轉(zhuǎn)速不穩(wěn)”解決
加工程序有問題如：主軸轉(zhuǎn)速尚未穩(wěn)定，就執(zhí)行了螺紋加工指令（G32），導(dǎo)致了主軸Z軸進(jìn)給不能實(shí)現(xiàn)同步，造成“亂牙”。 空運(yùn)行程序，判斷是否有此現(xiàn)象發(fā)生 修改加工程序如：在用（G32）前加G04延時(shí)指令或更改螺紋加工程序的起始點(diǎn)，使其離開工件一段距離，保證在主軸速度穩(wěn)定后，再開始螺紋加工，即可實(shí)現(xiàn)正常的螺紋加工。

 
例：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，在G32車螺紋時(shí)，出現(xiàn)起始段螺紋“亂牙”的故障。
分析與處理過程：數(shù)控車床加工螺紋，其實(shí)質(zhì)是主軸的角位移與Z軸進(jìn)給之間進(jìn)行的插補(bǔ)，“亂牙”是由于主軸與Z軸進(jìn)給不能實(shí)現(xiàn)同步引起的。
由于該機(jī)床使用的是變頻器作為主軸調(diào)速裝置，主軸速度為開環(huán)控制，在不同的負(fù)載下，主軸的起動(dòng)時(shí)間不同，且起動(dòng)時(shí)的主軸速度不穩(wěn)，轉(zhuǎn)速亦有相應(yīng)的變化，導(dǎo)致了主軸與Z軸進(jìn)給不能實(shí)現(xiàn)同步。
解決以上故障的方法有如下兩種：
①    通過在主軸旋轉(zhuǎn)指令（M03）后、螺紋加工指令（G32）前增加G04延時(shí)指令，保證在主軸速度穩(wěn)定后，再開始螺紋加工。
②    更改螺紋加工程序的起始點(diǎn)，使其離開工件一段距離，保證在主軸速度穩(wěn)定后，再真正接觸工件，開始螺紋的加工。
    通過采用以上方法的任何一種都可以解決該例故障，實(shí)現(xiàn)正常的螺紋加工。
 
11.            機(jī)床執(zhí)行了主軸定向指令后，主軸定向位置出現(xiàn)偏差。
主軸準(zhǔn)停用于刀具交換、精鏜進(jìn)、退刀及齒輪換擋等場合，有三種實(shí)現(xiàn)方式：
①    機(jī)械準(zhǔn)?？刂?nbsp;  由帶V型槽的定位盤和定位用的液壓缸配合動(dòng)作。
②    磁性傳感器的電器準(zhǔn)停控制    發(fā)磁體安裝在主軸后端，磁傳感器安裝在主軸箱上，其安裝位置決定了主軸的準(zhǔn)停點(diǎn)，發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙為（1.5±0.5）mm。
③    編碼器型的準(zhǔn)?？刂?nbsp;  通過主軸內(nèi)置安裝或在機(jī)床主軸上直接安裝一個(gè)光電編碼器來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)?？刂?，準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。
④    上述準(zhǔn)停均要經(jīng)過減速的過程，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)。另外，準(zhǔn)定方式①中定位液壓缸活塞移動(dòng)的限位開關(guān)失靈，準(zhǔn)停方式②中發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙發(fā)生變化或磁傳感器失靈均可引起定位抖動(dòng)。所以引起此故障的原因見表5-20
表5-20：主軸定位點(diǎn)不穩(wěn)定的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
如果是*種定位方式，可能是限位開關(guān)失靈 檢查限位信號(hào)是否正常傳輸?shù)搅藬?shù)控系統(tǒng)段  
如果是第二種定位方式，可能是此傳感信號(hào)沒到位 在系統(tǒng)端測量定位信號(hào) 確保定位信號(hào)正確傳輸?shù)綌?shù)控裝置
反饋線連接不良 檢查連線 確認(rèn)連線
主軸編碼器“零位脈沖”不良或受到干擾 用萬用表測量編碼器反饋信號(hào)，檢查是否正常 更換編碼器

 
例：采用某系統(tǒng)的立式加工中心，配套SIEMENS 6SC6502主軸驅(qū)動(dòng)器，在調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)主軸定位點(diǎn)不穩(wěn)定的故障。
分析與處理過程：維修時(shí)通過多次定位進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)本故障的實(shí)際故障現(xiàn)象為：
①    該機(jī)床可以在任意時(shí)刻進(jìn)行主軸定位，定位動(dòng)作正確。
②    只要機(jī)床不關(guān)機(jī)，不論進(jìn)行多少次定位，其定位點(diǎn)總是保持不變。
③    機(jī)床關(guān)機(jī)后，再次開機(jī)執(zhí)行主軸定位，定位位置與關(guān)機(jī)前不同，在完成定位后，只要不開機(jī)以后每次定位總是保持在該位置不變。
④    每次關(guān)機(jī)后，重新定位，其定位點(diǎn)都不同，主軸可以在任意位置定位。
因?yàn)橹鬏S定位的過程，事實(shí)上是將主軸停止在編碼器“零位脈沖”不固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有：
①    編碼器固定不良，在旋轉(zhuǎn)過程中編碼器于主軸的相對位置在不斷變化。
②    編碼器不良，無“零位脈沖”輸出或“零位脈沖”受到干擾。
③    編碼器連接錯(cuò)誤。
根據(jù)以上可能的原因，逐一檢查，排除了編碼器固定不良、編碼器不良的原因。進(jìn)一步檢查編碼器的連接，發(fā)現(xiàn)該編碼器內(nèi)部的“零位脈沖”Ua0與- Ua0引出線接反，重新連接后，故障排除。
又例：某配套YASKAWA J50M的加工中心，在機(jī)床換刀時(shí)，出現(xiàn)主軸定位不準(zhǔn)的故障。
分析與處理過程：仔細(xì)檢查機(jī)床的定位動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)機(jī)床在主軸轉(zhuǎn)速小于10r/min，主軸定位位置正確，但在主軸轉(zhuǎn)速大于10r/min時(shí)，定位點(diǎn)在不同的速度下都不一致。
通過系統(tǒng)的信號(hào)診斷參數(shù)，檢查主軸編碼器信號(hào)輸入，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的主軸零位脈沖輸入信號(hào)在一轉(zhuǎn)內(nèi)有多個(gè)，引起了定位點(diǎn)的混亂。檢查CNC與主軸編碼器的連接，發(fā)現(xiàn)機(jī)床出廠時(shí)，主軸編碼器的連接電纜線未按照規(guī)定的要求使用雙絞屏蔽線，當(dāng)機(jī)床環(huán)境發(fā)生變化后，由于線路的干擾，引起了主軸零位脈沖的混亂；重新使用雙絞屏蔽線連接后，故障消除，機(jī)床恢復(fù)正常工作。
 
12.            主軸出力不足。引起此故障的可能原因及排除措施見表5-21。
表5-21：主軸出力不足的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
齒形皮帶調(diào)節(jié)過松 在停機(jī)狀態(tài)下，打開保護(hù)蓋后，可觀測 調(diào)整皮帶間隙，
主軸剛性差 一般為新機(jī)床，可能出現(xiàn)此問題  
主軸電動(dòng)機(jī)故障 有條件，可用交換法測試 更換好的電動(dòng)機(jī)

 
13.            主軸不能松刀。引起此故障的可能原因及排除措施見表5-22。
表5-22：主軸不能松刀的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
液壓或氣壓壓力不足 檢查后面的液壓表或氣壓表 開啟液壓閥或氣壓閥，加大壓力
彈簧損壞   更換彈簧
松拉刀氣缸損壞   修松拉刀氣缸
松拉刀電磁換向閥故障 直接給電磁換向閥上加上控制信號(hào)，電磁換向閥是否動(dòng)作 修換電磁換向閥
松拉刀的檢測開關(guān)故障 用手按下檢測開關(guān)，另一人觀看是否有信號(hào)輸入 修換檢測開關(guān)
松拉刀夾爪損壞 可目測 修換松拉刀夾爪

技術(shù)：王工

例：某公司現(xiàn)有的JCS-018立式加工中心，其系統(tǒng)是采用日本FANVC-BESk7M系統(tǒng)全功能數(shù)控機(jī)床，7M系統(tǒng)采用16位微處理器控制，伺服驅(qū)動(dòng)單元為大慣量直流伺服電機(jī)，主電機(jī)由三相全波可控硅無環(huán)流電路驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測元件，測速發(fā)電機(jī)構(gòu)成速度反饋，
故障現(xiàn)象：正常加工執(zhí)行程序，當(dāng)執(zhí)行換刀動(dòng)作M06時(shí)，刀套下，主軸不定向，不換刀，主軸又按下把刀的程序繼續(xù)加工，無報(bào)警。
    故障檢查與分析：執(zhí)行換刀指令M06動(dòng)作順序?yàn)椋鬏S定向，刀套下，75度轉(zhuǎn)出，手臂下，180度回轉(zhuǎn)換刀，手臂上，75度轉(zhuǎn)回，刀套上，180度油缸復(fù)位，而后發(fā)出FIN指令，再執(zhí)行下段程序。結(jié)合故障分析，檢查PC輸出板，執(zhí)行換刀動(dòng)作的元器件，當(dāng)檢查到G3時(shí)，發(fā)現(xiàn)異常。正常時(shí)，G3在換刀時(shí)，其管角2為高電平，3為高電平，24V送不出，而執(zhí)行換刀動(dòng)作，當(dāng)換刀完畢后，管角2變?yōu)榈碗娖?，而?4V電壓送出，發(fā)出FIN，即MT信號(hào)執(zhí)行完畢，管角2現(xiàn)在無論為高電平或低電平，F(xiàn)N信號(hào)發(fā)出，均有24V輸出，MT信號(hào)執(zhí)行完畢送出，從而NC執(zhí)行下段程序。其刀具尚未交換，易發(fā)生撞件的可能。據(jù)此，我們拆下G3芯片，其為干簧電器，去市場買此芯片，沒有買到。根據(jù)其性能而采用松下DSZY-S-DC5C代替，故障解決，從換至今一年多沒在發(fā)生類似故障，保證了車間的正常生產(chǎn)。
 
14.            主軸不能正常工作。引起此故障的可能原因及排除措施見表5-23。
表5-23：主軸不能正常工作的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
松緊刀檢測不到位 利用系統(tǒng)診斷畫面中可觀測PLC的I/O狀態(tài)，查看松緊刀位信號(hào)是否到位； 確認(rèn)拉刀機(jī)構(gòu)工作正常
檢查拉刀機(jī)構(gòu)：包括液壓、氣壓壓力；松緊刀接近開關(guān)和電磁閥。
主軸齒輪擋位未到達(dá) 利用系統(tǒng)診斷畫面中可觀測PLC的I/O狀態(tài)的主軸擋位是否到達(dá) 確認(rèn)擋位已到達(dá)
切削過載   按切削規(guī)范正確使用機(jī)床
刀庫機(jī)械手不在規(guī)定位置 利用系統(tǒng)診斷畫面中可觀測PLC的I/O狀態(tài)的機(jī)械手或刀庫到位信號(hào)是否到達(dá) 確實(shí)機(jī)械手或刀庫能正常退回規(guī)定位
斗笠式刀庫沒有退回規(guī)定位
主軸電機(jī)、模塊出錯(cuò) 用交換法，檢測相應(yīng)模塊是否故障 更換有故障的部分
主機(jī)機(jī)械部分損壞 不要上電 修機(jī)械部分

 
例：某立式加工中心，配套SIEMENS 6SC6502主軸驅(qū)動(dòng)器，在調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)主軸驅(qū)動(dòng)器F15報(bào)警。
分析與處理過程：SIEMENS 6SC650系列主軸驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)F15報(bào)警的含義是“驅(qū)動(dòng)器過熱報(bào)警”，可能的原因有：
①    驅(qū)動(dòng)器過載（與驅(qū)動(dòng)器匹配不正確）。
②    環(huán)境溫度太高。
③    熱敏電阻故障。
④    風(fēng)扇故障。
⑤    斷路器Q1或Q2跳閘。
由于本故障在開機(jī)時(shí)即出現(xiàn)，可以排除驅(qū)動(dòng)器過載、環(huán)境溫度太高等原因；檢查斷路器Q1或Q2位置正確，風(fēng)扇已經(jīng)正常旋轉(zhuǎn)，因此故障原因與熱敏電阻本身或其連接有關(guān)。
拆開驅(qū)動(dòng)器檢查，發(fā)現(xiàn)A01版與轉(zhuǎn)換板間的電纜插接不良；重新插接后，故障排除，主軸工作正常。
 
5.3.1      各種主軸驅(qū)動(dòng)單元的維修實(shí)例
例1：驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)過電流報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套某系統(tǒng)的臥式加工中心，在加工時(shí)主軸運(yùn)行突然停止，驅(qū)動(dòng)器顯示過電流報(bào)警。
分析與處理過程：經(jīng)查交流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路，發(fā)現(xiàn)再生制動(dòng)回路故障、主回路的熔斷器均熔斷，經(jīng)更換熔斷器后機(jī)床恢復(fù)正常。但機(jī)床正常運(yùn)行數(shù)天后，再次出現(xiàn)同樣故障。
由于故障重復(fù)出現(xiàn)，證明該機(jī)床主軸系統(tǒng)存在問題，根據(jù)報(bào)警現(xiàn)象，分析可能存在的主要原因有：
①    主軸驅(qū)動(dòng)器控制板不良。
②    連續(xù)過載。
③    繞組存在局部短路。
在以上幾點(diǎn)中，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際加工情況，過載的原因可以排除。考慮到換上元器件后，驅(qū)動(dòng)器可以正常工作數(shù)天，故主軸驅(qū)動(dòng)器控制板不良的可能性已較小。因此，故障原因可能性zui大的是繞組存在局部短路。
維修時(shí)仔細(xì)測量繞組的各項(xiàng)電阻，發(fā)現(xiàn)U相對地絕緣電阻較小，證明該相存在局部對地短路。
拆開檢查發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部繞組與引出線的連接處絕緣套已經(jīng)老化；經(jīng)重新連接后，對地電阻恢復(fù)正常。
再次更換元器件后，機(jī)床恢復(fù)正常，故障不再出現(xiàn)。
 
例2：主軸高速出現(xiàn)異常振動(dòng)的故障維修
故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，當(dāng)主軸在高速（3000r/min以上）旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)床出現(xiàn)異常振動(dòng)。
分析與處理過程：數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)與機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)整以及機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率等因素有關(guān)，其原因通常比較復(fù)雜。
但在本機(jī)床上，由于故障前交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作正常，可以在高速下旋轉(zhuǎn)；且主軸在超過3000r/min時(shí)，在任意轉(zhuǎn)速下振動(dòng)均存在，可以排除機(jī)械共振的原因。
檢查機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝與連接，未發(fā)現(xiàn)異常，且在脫開主軸與機(jī)床主軸的連接后，從控制面板上觀察主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或負(fù)載電流值顯示，發(fā)現(xiàn)其中有較大的變化，因此初步可以判定故障在主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣部分。
經(jīng)仔細(xì)檢查機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，zui終發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)器的接地線連接不良，將接地線重新連接后，機(jī)床恢復(fù)正常。
 
例4：主軸引起的程序段無法繼續(xù)執(zhí)行的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套FANUC 6系統(tǒng)的臥室加工中心，在進(jìn)行自動(dòng)加工時(shí)，程序執(zhí)行到M03 S****程序段后，主軸能啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速正確，但無法繼續(xù)執(zhí)行下一程序段，系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器無任何報(bào)警。
分析與處理結(jié)果：現(xiàn)場檢查，該機(jī)床在MDI方式下，手動(dòng)輸入M03或M04指令，主軸可以正常旋轉(zhuǎn)，但修改S指令值，新的S指令無法生效；而用M05指令停止主軸或按復(fù)位鍵清除后，可執(zhí)行任何轉(zhuǎn)速的指令。
檢查機(jī)床診斷參數(shù)DGN700.0=1，表明機(jī)床正在執(zhí)行M、S、T功能；進(jìn)一步檢查PLC程序梯形圖，發(fā)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)信號(hào)SFR或主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)SRV可以為“1”，即：M指令已經(jīng)正常輸出，但S功能完成信號(hào)SFIN（診斷號(hào)為DGN208.3）為0，導(dǎo)致了機(jī)床處于等待狀態(tài)。
繼續(xù)檢查梯形圖，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床SFIN=1的條件是：S功能選通信號(hào)SF（診斷號(hào)為DGN66.2）為“1”、主軸速度到達(dá)信號(hào)SAR（診斷信號(hào)為DGN35.7）為“1”、主軸變速完成信號(hào)SPE（診斷號(hào)為DGN208.1）為“1”。而實(shí)際狀態(tài)是SF=1，SAR=0，SPE=0，故SFIN=0。從系統(tǒng)手冊可知SF、SPE、SFIN為CNC到PLC的內(nèi)部信號(hào)，SAR與外部條件有關(guān)。
檢查SAR信號(hào)輸入發(fā)現(xiàn)，故障時(shí)驅(qū)動(dòng)器“主軸速度到達(dá)”信號(hào)輸出為高電平，但數(shù)控系統(tǒng)I/O板上對應(yīng)的SAR信號(hào)卻為低點(diǎn)平。
檢查信號(hào)連接發(fā)現(xiàn)電纜中存在斷線，重新連接后，機(jī)床恢復(fù)正常。
例5：不執(zhí)行螺紋加工的故障維修
故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，在自動(dòng)加工時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)床不執(zhí)行螺紋加工程序。
分析與處理過程：數(shù)控車床加工螺紋，其實(shí)質(zhì)是主軸的轉(zhuǎn)角與Z軸進(jìn)給之間進(jìn)行的插補(bǔ)。主軸的角度位移是通過主軸編碼器進(jìn)行測量。
在本機(jī)床上，由于主軸能正常旋轉(zhuǎn)與變速，分析故障原因主要有以下幾種：
①    主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器之間的連接不良。
②    主軸編碼器故障。
③    主軸驅(qū)動(dòng)器與數(shù)控裝置之間的位置反饋信號(hào)電纜連接不良。
經(jīng)查主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器的連接正常，故可以排除第1項(xiàng)；且通過CRT的顯示，可以正常顯示主軸轉(zhuǎn)速，因此說明主軸編碼器的A、-A、B、-B信號(hào)正常；在利用示波器檢查Z、-Z信號(hào)，可以確認(rèn)編碼器零脈沖輸出信號(hào)正確。
繼續(xù)檢查，可以確定主軸位置監(jiān)測系統(tǒng)工作正常。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的說明書，進(jìn)一步分析螺紋加工功能與信號(hào)的要求，可以知道螺紋加工時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給動(dòng)作，因此它與主軸的速度到達(dá)信號(hào)有關(guān)。
在FANUC 0-TD系統(tǒng)上，主軸的每轉(zhuǎn)進(jìn)給動(dòng)作與參數(shù)PRM24.2的設(shè)定有關(guān)，當(dāng)該位設(shè)定為“0”時(shí)，Z軸進(jìn)給時(shí)不監(jiān)測“主軸速度到達(dá)”信號(hào)；設(shè)定為“1”時(shí)，Z軸進(jìn)給時(shí)需要檢測“主軸速度到達(dá)”信號(hào)。
在本機(jī)床上，檢查發(fā)現(xiàn)該位設(shè)定為“1”，因此只有“主軸速度到達(dá)”信號(hào)為“1”時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。
通過系統(tǒng)的診斷功能，檢查發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速顯示置與系統(tǒng)的指令值一致時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。
通過系統(tǒng)的診斷功能，檢查發(fā)現(xiàn)當(dāng)實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速顯示值與系統(tǒng)的指令值一致時(shí)，“主軸速度到達(dá)”信號(hào)仍然為“0”。
進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該信號(hào)連接線斷開；重新連接后，螺紋加工動(dòng)作恢復(fù)正常。
 
例8：三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器主軸噪聲大的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)使用MELDAS M3控制器和三菱FR-SF-22K主軸控制器的數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)主軸噪聲較大，且在主軸空載情況下，負(fù)載表指示超過40%。
分析與處理過程：考慮到主軸負(fù)載在空載時(shí)已經(jīng)達(dá)到40%以上，初步認(rèn)為機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在故障。維修的*步是脫開主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
經(jīng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)主軸負(fù)載表指示已恢復(fù)正常，但主軸仍有噪聲，由此判定該主軸系統(tǒng)的機(jī)械、電氣兩方面都存在故障。
在機(jī)械方面，檢查了主軸機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)明顯過緊，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)主軸軸承已經(jīng)損壞，更換后，主軸機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)正常。
在電氣方面，首先檢查了主軸驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)定，包括驅(qū)動(dòng)放大器的型號(hào)，的型號(hào)以及伺服環(huán)增益等參數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)床參數(shù)設(shè)定無誤，由此判定故障原因是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件存在故障。
為了進(jìn)一步分析原因，維修時(shí)將主軸驅(qū)動(dòng)器的00號(hào)參數(shù)設(shè)定為1，讓主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸后，發(fā)現(xiàn)噪聲消失，運(yùn)行平穩(wěn)，由此可以判定故障原因是在速度檢測器件PLG上。
進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)PLG的安裝位置不正確，重新調(diào)整PLG安裝位置后，在進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)行，噪聲消失。
重新安裝與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)床恢復(fù)正常工作。
 
例9：三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器高速時(shí)出現(xiàn)斷路器跳閘的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套MAZATROL CAM-2系統(tǒng)、三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器的立式加工中心，由于操作者失誤，在主軸旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生碰撞，導(dǎo)致在運(yùn)行加工程序時(shí)，只要主軸在150r/min以上直接啟動(dòng)，主軸驅(qū)動(dòng)器FR-SE內(nèi)的斷路器CB1就跳閘，驅(qū)動(dòng)器控制板上的報(bào)警指示燈AL8（LED13）、AL4（LED14）亮。
分析與處理過程：根據(jù)報(bào)警顯示，從FR主軸驅(qū)動(dòng)器說明書可知，它是主軸驅(qū)動(dòng)器主回路過電流報(bào)警，引起報(bào)警的zui常見原因是逆變大功率晶體管組件損壞。但實(shí)際測量全部逆變大功率晶體管組件，發(fā)現(xiàn)元器件正常，且主回路不存在短路現(xiàn)象。由此可以初步判定故障原因是在電流檢測回路本身。
注意檢查電流檢測回路元器件，zui終發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器中的電流互感器RO-2不良，更換后故障排除。
 
例10：三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器低速時(shí)出現(xiàn)尖叫的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)使用三菱公司FR-SF-11K主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)尖叫，但高速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
分析與處理過程：為了進(jìn)一步分析原因，維修時(shí)將主軸驅(qū)動(dòng)器的00號(hào)參數(shù)設(shè)定為1，讓主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸后，無上述現(xiàn)象，考慮到高速運(yùn)行正常，可以認(rèn)為主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸均無問題，故障屬于調(diào)整不當(dāng)。調(diào)整步驟如下：
1）      用直流電壓表（毫伏檔）測量SF-CA板CH40與CH9測量端的電壓，電壓表顯示91mv。
2）      調(diào)整VR2使HC40與CH9間的電壓小于5mv（為0V）。
3）      測量CH41與CH9間的電壓，此時(shí)實(shí)際電壓表顯示65mv。
4）      調(diào)整VR3，使CH41與CH9間的電壓值小于5mv。
在進(jìn)行以上調(diào)整后，再次開機(jī)，故障消失，主軸系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
 
例11：SIEMENS 611A主軸定位出現(xiàn)超調(diào)的故障維修
故障現(xiàn)象：某采用SIEMENS 810M的龍門加工中心，配套611A主軸驅(qū)動(dòng)器，在執(zhí)行主軸定位指令時(shí)，發(fā)現(xiàn)主軸存在明顯的位置超調(diào)，定位位置正確，系統(tǒng)*。
分析與故障處理：由于系統(tǒng)無報(bào)警，主軸定位動(dòng)作正確，可以確認(rèn)故障是由于主軸驅(qū)動(dòng)器或系統(tǒng)調(diào)整不良引起的。
解決超調(diào)的方法有很多種，如：減小加減速時(shí)間、提高速度環(huán)比例增益、降低速度環(huán)積分時(shí)間等等。檢查本機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的加減速時(shí)間設(shè)定為2s，此值明顯過大；更改參數(shù)，設(shè)定加減速時(shí)間為0.5s后，位置超調(diào)消除。
 
例12：DYNAPATH 20M系統(tǒng)主軸不能正常旋轉(zhuǎn)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套美國DYNAPATH 20M系統(tǒng)的立式加工中心（二手機(jī)床），在機(jī)床通電后，主軸便在逆時(shí)針方向以100r/min的轉(zhuǎn)速自行旋轉(zhuǎn)。但輸入M03或M04及S**時(shí)，系統(tǒng)卻不執(zhí)行，系統(tǒng)亦無報(bào)警。
分析與故障處理：由于DYNAPATH系統(tǒng)為PLC可編程控制器內(nèi)置式系統(tǒng)，主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)由PLC程序輸出。根據(jù)故障現(xiàn)象，為了區(qū)分故障部位，維修時(shí)首先斷開了PLC輸出的M03/M04信號(hào)；再次啟動(dòng)機(jī)床，主軸無自動(dòng)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
根據(jù)以上分析，初步判定故障是由于主軸的M03/M04信號(hào)輸出引起的，檢查應(yīng)從PLC梯形圖入手。
通過檢查PLC梯形圖，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的程序設(shè)計(jì)思路是：在機(jī)床通電后，主軸應(yīng)立即進(jìn)行定向準(zhǔn)停，以便更換刀具。因此，開機(jī)后主軸旋轉(zhuǎn)不停，且不執(zhí)行M、S代碼的原因可能是主軸定向裝置存在問題，導(dǎo)致主軸定向準(zhǔn)停動(dòng)作無法完成。
從開機(jī)后主軸以100r/min的轉(zhuǎn)速自行旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象分析，說明PLC的主軸定向控制部分工作正常（主軸定向準(zhǔn)停的轉(zhuǎn)速為100r/min），因此故障原因可能是由于主軸定向檢測回路或檢測器件的不良同時(shí)的。維修時(shí)，用示波器依次測試主軸定向檢測器件的輸入、輸出信號(hào)波形，信號(hào)電纜的連接均無異?，F(xiàn)象，因此可以判定故障原因在主軸位置檢測信號(hào)的接口電路上。
進(jìn)一步檢測接口電路發(fā)現(xiàn)其中有一運(yùn)放集成塊（型號(hào)：CA747）不良，更換后，機(jī)床恢復(fù)正常。
 
 
5.2            交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)
為了使主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)長期可靠連續(xù)運(yùn)行，防患于未然，應(yīng)進(jìn)行日常檢查和定期檢查。注意以下的作業(yè)項(xiàng)目。
5.4.1      日常檢查
通電和運(yùn)行時(shí)不取去外蓋，從外部目檢變頻器的運(yùn)行，確認(rèn)沒有異常情況。通常檢查以下各點(diǎn)。
①    運(yùn)行性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
②    周圍環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
③    鍵盤面板顯示正常。
④    沒有異常的噪聲、振動(dòng)和氣味。
⑤    沒有過熱或變色等異常情況。
5.4.2      定期檢查
定期檢查時(shí)，應(yīng)注意事項(xiàng)。
①    維護(hù)檢查時(shí)，務(wù)必先切斷輸入變頻器（R、S、T）的電源。
②    確定變頻器電源切斷，顯示消失后，等到內(nèi)部高壓指示燈熄滅后，方可實(shí)施維護(hù)、檢查。
③    在檢查過程中，不可以將內(nèi)部電源及線材，排線拔起及誤配，否則會(huì)造成變頻器不工作或損壞。
④    安裝時(shí)螺絲等配件不可置留在變頻器內(nèi)部，以免電路板造成短路現(xiàn)象。
⑤    安裝后保持變頻器的干凈，避免塵埃，油霧，濕氣侵入；
特別注意：
即使斷開變頻器的供電電源后，濾波電容器上仍有充電電壓，放電需要一定時(shí)間。為避免危險(xiǎn)，必須等待充電指示燈熄滅，并用電壓表測試，確認(rèn)此電壓低于安全值（≤25VDC），才能開始檢查作業(yè)。
此處注意危險(xiǎn)  l        對于≤22kW變頻器斷開電源后經(jīng)過5分鐘，對≥30kW經(jīng)過10分鐘，并確認(rèn)充電指示器熄滅，測量緞子P－N間直流電壓低于25V，才能開始開蓋檢查作業(yè)。
l        非專業(yè)維修人員不能進(jìn)行檢查和更換部件等工作。（作業(yè)時(shí)應(yīng)取下手表÷戒指等金屬物品，作業(yè)時(shí)使用帶絕緣的工具。）
l        防止電動(dòng)機(jī)和設(shè)備事故。

 
表5-4：檢查一覽表。
檢查部分 檢查項(xiàng)目 檢查方法 判斷標(biāo)準(zhǔn)
周圍環(huán)境 1）      確認(rèn)環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)和有無灰塵、氣體、油霧、水等。
2）      周圍沒有放置工具等異物和危險(xiǎn)品？ 1）      用目測和儀器測量
 
2）      依據(jù)目視 1）      符合技術(shù)規(guī)范
 
2）      不能放置
電壓 主電路、控制電路電壓正常否？ 用萬用表等測量 符合技術(shù)規(guī)范
鍵盤顯示面板 1）      顯示看得清楚嗎？
2）      缺少字符嗎？ 1）、2）均用目測 需要時(shí)都能顯示，沒有異常。
框架蓋板等結(jié)構(gòu) 1）      沒有異常聲音，異常振動(dòng)嗎？
2）      螺栓等（緊固件）沒松嗎？
3）      沒有變形損壞嗎？
4）      沒有由于過熱而變色嗎？
5）      沒有沾著灰塵、污損嗎？ 1）依據(jù)目視、聽覺2）擰緊         3）、4）、5）依據(jù)目視 1）、2）、3） 、4） 、5）沒有異常
主
電
路 公用 1）      螺栓等沒有松動(dòng)和脫落嗎？
2）      機(jī)器、絕緣體沒有變形、裂紋、破損或由于過熱和老化而變色嗎？
3）      沒有附著污損、灰塵嗎？ 1）擰緊      
2）、3）依據(jù)目視 1）、2）、3）沒有異常。
注意銅排變色不表示特性有問題。
導(dǎo)體導(dǎo)線 1）      導(dǎo)體沒有由于過熱而變色和變形等？
2）      電線護(hù)層沒有破裂和變色嗎？ 1）、2）依據(jù)目測 1）、2）沒有異常
端子排 沒有損傷嗎？ 依據(jù)目測 沒有損傷
濾波電容器 1）      沒有漏液、變色、裂紋和外殼膨脹嗎？
2）      安全閥沒出來嗎？閥體沒有顯著膨脹嗎？
3）      按照需要測量靜電容量 1）、2）依據(jù)目測
3）根據(jù)維護(hù)信息判斷壽命或用靜電容量測量測定電容量。 1）、2）沒有異常
3）靜電容量≥初始值×0.85
電阻器 1）      沒有由于過熱產(chǎn)生異味和絕緣體開裂嗎？
2）      沒有斷線嗎？ 1）依據(jù)嗅覺或目視2）依據(jù)目視或卸開一端的連接，用萬用表測量 1）沒有異常
2）電阻值在±10％標(biāo)稱值以內(nèi)
變壓器、電抗器 沒有異常的振動(dòng)聲和異味嗎？ 依據(jù)聽覺、目視、嗅覺 沒有異常
電磁接觸器 1）      工作時(shí)沒有振動(dòng)聲音嗎？
2）      接觸點(diǎn)接觸良好嗎 1） 依據(jù)聽覺
2） 依據(jù)目視 1）、2）沒有異常
控制電路 控制印刷電路板連接器 1）      螺絲和連接器沒有松動(dòng)嗎？
2）      沒有異味和變色嗎？
3）      沒有裂縫、破損、變形、顯著銹蝕嗎？
4）      電容器沒有漏液和變形痕跡嗎？ 1） 擰緊
2） 依據(jù)嗅覺或目視
3） 依據(jù)目視
4） 目視并根據(jù)維護(hù)信息判斷壽命 1）、2）、3）、4）沒有異常
冷卻系統(tǒng) 冷卻風(fēng)扇 1）沒有異常聲音振動(dòng)嗎？
2）螺栓等沒有松動(dòng)嗎？
3）沒有由于過熱而變色嗎？ 1） 依據(jù)聽覺、視覺、或用手轉(zhuǎn)一下（必須切斷電源）
2） 擰緊
3） 依據(jù)目視、并按維護(hù)信息判斷壽命 1）              平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)
2）              、3）沒有異常
通風(fēng)道 散熱片和進(jìn)氣、排氣口沒有堵塞和附著異物嗎？ 依據(jù)目視 沒有異常

注意：污染的地方，請用化學(xué)上中性的清掃布擦拭干凈。用電氣清除器除去灰塵等。