主轴伺服系统故障诊断与维修.pdf

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1、精密制造与自动化2012年第4期主轴伺服系统故障诊断与维修高天友(常州轻工职业技术学院江苏常州213164)摘要介绍了数控机床主轴的伺服系统，阐述了主轴伺服系统故障所产生的形式和小同的故障点土要，生的原因．分析了不同故障所表现的形式。详细介绍了主轴伺服系统的故障诊断和维修方法，借助主轴伺服系统维修实例，提供了一些解决问题的思路，以达到快速诊断和高效率排除故障的目的。关键词主轴伺服系统故障诊断主轴编码器CNC主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；装置部分，其功能是带动工件或

2、刀具作相应的旋(3)主轴电动机动力线断裂或主轴控制单元是转。主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴否连接；电动机齿轮换档，目的在于降低主轴转速，增大传(4)机床负载是否过大；动比，放大主轴功率以适应切削的需要；二：是主轴(5)主轴驱动装置是否发生故障；电动机通过同步齿形带或皮带驱动主轴，该类主轴(6)主轴电机是否发生故障；电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功(7)主轴与电动机连接皮带过松或皮带表面有率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省去了油，是否造成打滑；齿轮和离合器，主轴箱实际上成了主轴支架，简化(

3、8)主轴中的拉杆是否拉紧夹持刀具的拉钉(在了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。车床上就是卡盘未夹紧工件)。1．3主轴转速异常或转速不稳定1主轴伺服系统故障诊断当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，可数控机床对主轴要求在很宽的恒功率范围内转能存在以下问题：速可调，并有螺纹加工、准停和恒功率加工等功(1)CNC系统输出的主轴转速模拟量(通常为能，这对主轴提出了相应的进给控制和位置控制要0～±10v1没有达到与转速指令对应的值，或速度求。主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，相应的指令错误；主轴电动机装有编码器作为主轴位

4、置检测(也有在(2)CNC系统中D／A变换器发生故障；主轴上直接安装外置式的编码器)，当主轴伺服系统(3)主轴转速模拟量中有干扰噪声；发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT或(4)测速装置存在故障或速度反馈信号断线；操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴(5)电动机过载；驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的(6)电动机性能不良(包括励磁丧失)；故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。(7)主轴驱动装置发生故障。1．1过载1．4主轴转动时振动或噪声太大发生过载的原因是切削用量过大，频繁正、反首

5、先要区分噪声及振动发生在主轴机械部分还转等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机过是在电器部分，检查方法有：热主轴驱动装置显示过电流报警等。(1)如故障在减速过程中发生，一般是由驱动1．2主轴不能转动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障；主轴不能转动时应检查(2)主轴旋转在恒转速时，可通过观察主轴电(1)CNC系统是否有速度控制信号输出；动机在停车过程中是否有噪声和振动来区别；(2)使能信号是否接通，通过CNC显示器观察(3)检查振动的周期是否与转速有关，如无关，一I／O状态，分析机床PLC梯形图(或流程图)以确

6、般是主轴驱动装置尚未调整好；如有关，则应检查主精密制造与自动化2012年第4期轴机械部分性能是否良好，测速装置是否不良；1．8主轴不能进行变速(4)电源是否存在缺相或存在电源电压不正常造成主轴不能转速主要有以下原因：的现象；(1)CNC参数设置不妥或因编程错误造成主轴(5)控制单元上的电源开关设定是否存在转速控制信号输出为某一固定值；(50／60Hz切换)错误；(2)D／A转换电路发生故障；(6)伺服单元上的增益电路和颤抖电路是否已(3)主轴驱动器速度模拟量输入电路发生故障。经调整好；1．9螺纹加工出现“乱牙”故障

7、(7)电流反馈回路是否已经调整好；数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与(8)三相输入的相序是否正确；z轴进给之间进行插补，主轴的角位移是通过主轴(9)主轴箱与床身的连接螺钉是否已经松动；编码器进行测量的。在螺纹加工时，系统进行的是(10)对轴承预紧力、预紧螺钉、游隙状况作重主轴每转进给的动作，要执行每转进给的指令，主新调查；轴必须有每转一个脉冲的反馈信号，“乱牙”往往是(11)轴承是否已经损坏；由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的，此外，(12)主轴系统是否需要重新进行动平衡调整；还有以下原因：(13)齿轮是否

8、发生严重损伤，齿轮啮合间隙是(1)主轴编码器或z轴“零位脉冲”不良或受到否过大；干扰；(14)是否存在润滑不良现象；(2)主轴编码器或连轴器发生松动(断裂)；(15)主轴与主轴电动机的连接皮带是否过紧；(3)主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰；(16)连接主轴与电动机的连轴器是否发生故障；(4)主轴转速不稳定，有抖动现象；(17)主轴负荷是否太大。(5)