數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與維修-資料下載頁

　　

【正文】 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(duì)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主軸在加/減速時(shí)工作不正常。 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)?？赡茉驒z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(duì)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)主軸不能進(jìn)行變速。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M0M04，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(duì)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)。由于本機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為2250r/min，對(duì)照下表看出，當(dāng)D/，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(duì)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 0000000000 0101 1011500000 1011 01101001111 1111 11112250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。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： 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）； 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)； 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519：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”?？者\(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： 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。 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。 通用變頻器故障維修實(shí)例 例1變頻器出現(xiàn)過流報(bào)警的維修故障現(xiàn)象：一臺(tái)西門子802C系統(tǒng)數(shù)控車床，臺(tái)達(dá)VFDB變頻器，主軸運(yùn)行突然停止，變頻器面板上出現(xiàn)OCC報(bào)警。 分析與處理過程：臺(tái)達(dá)變頻器OCC報(bào)警的含義是過電流，造成過電流的原因可能是變頻器內(nèi)部、外部有短路或過載。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、主回路的熔斷器均熔斷，經(jīng)更換后機(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）電機(jī)與變頻器間的連線是否有搭殼短路現(xiàn)象2）主軸驅(qū)動(dòng)器控制板不良。3）電動(dòng)機(jī)連續(xù)過載。4）電動(dòng)機(jī)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，電動(dòng)機(jī)過載的原因可以排除?？紤]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，故障原因可能性最大的是電動(dòng)機(jī)繞組存在局部短路。維修時(shí)仔細(xì)測量電動(dòng)機(jī)繞組的各項(xiàng)電阻，發(fā)現(xiàn)其中一相相對(duì)地絕緣電阻較小，證明該相存在局部對(duì)地短路。拆開電動(dòng)機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)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(duì)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。經(jīng)仔細(xì)檢查機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，最終發(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3：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。4） 主軸編碼器方向設(shè)置錯(cuò)誤 。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。根據(jù)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 0TD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)的指令指一致時(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4：變頻器出現(xiàn)過壓報(bào)警的維修故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，主軸電動(dòng)機(jī)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)，如主電動(dòng)機(jī)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5：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(duì)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)器與刀架控制的原理圖于實(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(duì)屏蔽線進(jìn)行重新連接后，故障消失。 例6：主軸定位出現(xiàn)超調(diào)的故障維修故障現(xiàn)象：某加工中心，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)無故障。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。 81 / 38