數(shù)控機床主軸部件各種故障的診斷

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)控機床主軸部件各種故障的診斷 當主軸伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常有三種表現(xiàn)形式：一是在CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容或報警信息；二是在主軸驅(qū)動裝置上用報警燈或數(shù)碼管顯示主軸驅(qū)動裝置的故障，三是主軸工作不正常，但無任何報警信息。主軸伺服系統(tǒng)常見故障如下。1.數(shù)控機床的維護對于數(shù)控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數(shù)控機床的故障發(fā)生幾率。首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養(yǎng)內(nèi)容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)

2、的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調(diào)整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。另外，對數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓要實行時時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至會引起數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件的損壞。所以配電系統(tǒng)在設(shè)備不具備自動檢測保護的情況下要有專人負責監(jiān)視，以及盡量的改善配電系統(tǒng)的穩(wěn)定作業(yè)。當然很重要的一點是數(shù)控機床采用直流進給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這

3、是非常嚴重也容易引起的故障。一、 外界干擾由于受到電磁干擾，屏蔽和接地措施不良的影響，主軸轉(zhuǎn)速指令信號或反饋信號受到干擾，使主軸驅(qū)動出現(xiàn)隨機和無規(guī)律性的波動。判別有無干擾的方法是：當主軸轉(zhuǎn)速指令為零時，主軸仍往復轉(zhuǎn)動，調(diào)整零速平衡和漂移補償也不能消除故障。故障現(xiàn)象：主軸在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)無規(guī)律的振動或轉(zhuǎn)動。原因分析：主軸伺服系統(tǒng)受電磁、供電線路或信號傳輸干擾的影響，主軸速度指令信號或反饋信號受到干擾，主軸伺服系統(tǒng)誤動作。檢查方法：另主軸轉(zhuǎn)速指令信號為零，調(diào)整零速平衡電位計或漂移補償量參數(shù)值，觀察是否因系統(tǒng)參數(shù)變化引起故障。若調(diào)整后仍不能消除該故障，則多為外界干擾信號引起主軸伺服系統(tǒng)誤動作。采取動

4、作：電源進線端加裝電源凈化裝置，動力線和信號線分開，布線要合理，信號線和反饋線要求屏蔽，接地線要可靠。某經(jīng)濟型數(shù)控車床主軸出現(xiàn)干擾故障故障現(xiàn)象：經(jīng)濟型數(shù)控機床主軸一般采用變頻控制，使用外置光短編碼器配合機床進行螺紋加工，在加工時產(chǎn)生亂牙。故障分析：亂牙的 主要原因多時光電編碼器與CNC裝置的電纜接觸不良，光電編碼器器損壞、觀點編碼器與彈性聯(lián)軸器連接松動或者其他原因。先從電器和信號連接線等方面進行檢查。檢查光編碼器與CNC裝置之間的連接線和+5電源是正常的：在主軸通電旋轉(zhuǎn)后，用示波器測量光短編碼器的 A相和B相辨向輸出端，該波形信號沒后正常的辨向脈沖輸出。關(guān)掉主軸電源，通過手動旋轉(zhuǎn)主軸，再用示波

5、器測量光電編碼器的辨向脈沖信號，發(fā)現(xiàn)光短編碼器的辨向信號是正常的。所以確定故障原因是電氣干擾，判斷干擾來自主軸調(diào)速所使用的變頻器。故障處理：在 光電編碼器的辨向脈沖端，零標志脈沖端和+5V電源信號零線之間并接濾波器電容后，解決了螺紋亂牙問題，消除故障二、 主軸過載切削用量過大，或頻繁地正、反轉(zhuǎn)變速等均可引起過載報警。具體表現(xiàn)為主軸電動機過熱、主軸驅(qū)動裝置顯示過電流報警等。故障現(xiàn)象：一臺配套某系統(tǒng)的臥式加工中心，在加工時主軸運行突然停止，驅(qū)動器顯示過電流報警。分析與處理過程：經(jīng)查交流主軸驅(qū)動器主回路，發(fā)現(xiàn)再生制動回路故障、主回路的熔斷器均熔斷，經(jīng)更換熔斷器后機床恢復正常。但機床正常運行數(shù)天后，再

6、次出現(xiàn)同樣故障。由于故障重復出現(xiàn)，證明該機床主軸系統(tǒng)存在問題，根據(jù)報警現(xiàn)象，分析可能存在的主要原因有：主軸驅(qū)動器控制板不良。連續(xù)過載。繞組存在局部短路。在以上幾點中，根據(jù)現(xiàn)場實際加工情況，過載的原因可以排除?？紤]到換上元器件后，驅(qū)動器可以正常工作數(shù)天，故主軸驅(qū)動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繞組存在局部短路。維修時仔細測量繞組的各項電阻，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，對地電阻恢復正常。再次更換元器件后，機床恢復正常，故障不再出現(xiàn)故障現(xiàn)象：主軸電動機過熱，CNC裝置和主軸驅(qū)動裝置現(xiàn)

7、實過電流報警等。原因分析：主軸電動機通風系統(tǒng)不良、動力連線接觸不良、機床切削用量過大、主軸頻繁正、反轉(zhuǎn)等引起電流增加，電能以熱能的形式散發(fā)出來，主軸驅(qū)動系統(tǒng)和CNC裝置通過檢測，顯示過載報警。檢查方法：根據(jù)CNC和主軸驅(qū)動裝置提示報警信息，檢查引起各種故障的各種因素。采取措施：保持主軸電動機通風系統(tǒng)良好，保持過濾網(wǎng)清凈；檢查動力接線端子接觸情況；嚴格按照機床的操作規(guī)程，正確操作機床。三、 軸定位抖動主軸的定向控制(也稱主軸定位控制)是將主軸準確停在某一固定位置上，以便在該位置進行刀具交換，精鏜退刀及齒輪換擋等，有三種方式可實現(xiàn)主軸準停定向。機械準?？刂啤Ｓ蓭形槽的定位盤和定位用的液壓缸配合動

8、作。磁性傳感器的電氣準?？刂?。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停點，發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙為(15±05)mm。編碼器型的電氣準?？刂?。通過在主軸電動機內(nèi)安裝或在機床主軸上直接安裝一個光電編碼器來實現(xiàn)準停控制，準停角度可任意設(shè)定。主軸定向控制，實際上是在主軸速度控制基礎(chǔ)上增加一個位置控制環(huán)。為檢測主軸的位置，需要采用磁性傳感器或位置編碼器等檢測元件。他們的連接采用位置編碼器作為位置檢測元件時，由于安裝不方便，一般要通過一對1：1的齒輪聯(lián)接。當采用磁性傳感器作為位置檢測元件時，其磁性元件可直接裝在主軸上，而磁性傳感頭固定在主軸箱體上。為了減少干

9、擾，磁性傳感頭和放大器之間的連接線需要屏蔽，且二者的連接越短越好。這兩種控制方案各有優(yōu)缺點，需根據(jù)機床的實際情況來選用。產(chǎn)生主軸定位抖動故障的原因如下：上述準停均要經(jīng)過減速的過程，減速或增益等參數(shù)設(shè)置不當，均可引起定位抖動；采用位置編碼器作為位置檢測元件的準停方式時，定位液壓缸活塞移動的限位開關(guān)失靈，引起定位抖動故障現(xiàn)象：某配套SIEMENS 810M的立式加工中心，在更換了主軸編碼器后，出現(xiàn)主軸定位時不斷振蕩，無法完成定位的故障。分析與處理過程：由于該機床更換了主軸位置編碼器，機床在執(zhí)行主軸定位時減速動作正確，分析故障原因應(yīng)與主軸位置反饋極性有關(guān)，當位置反饋極性設(shè)定錯誤時，必然會引起以上現(xiàn)象

10、。更換主軸編碼器極性可以通過交換編碼器的輸出信號Ual/Ua2，*Ua1/*Ua2進行，當編碼器定位由CNC控制時，也可以通過修改CNC機床參數(shù)進行，在本機床上通過修改810M的主軸位置反饋極性參數(shù)(MD5200bitl)，主軸定位恢復正常。某配套YASKAWA J50M的加工中心，在機床換刀時，出現(xiàn)主軸定位不準的故障。分析與處理過程：仔細檢查機床的定位動作，發(fā)現(xiàn)機床在主軸轉(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，定位點在不同的速度下都不一致.通過系統(tǒng)的信號診斷參數(shù)，檢查主軸編碼器信號輸入，發(fā)現(xiàn)該機床的主軸零位脈沖輸入信號在一轉(zhuǎn)內(nèi)有多個，引起了定位點的混亂。檢

11、查CNC與主軸編碼器的連接，發(fā)現(xiàn)機床出廠時，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，當機床環(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，機床恢復正常工作四.主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配當進行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進給指令切削時，會出現(xiàn)停止進給，主軸仍繼續(xù)運轉(zhuǎn)的故障。要執(zhí)行每轉(zhuǎn)進給的指令，主軸必須有每轉(zhuǎn)一個脈沖的反饋信號，一般情況下為主軸編碼器有問題。可以用下列方法來確定：1.CRT畫面有報警顯示。2.通過CRT調(diào)用機床數(shù)據(jù)或I/O狀態(tài)，觀察編碼器的信號狀態(tài)，3.用每分鐘進給指令代替每轉(zhuǎn)進給來執(zhí)行程序，觀察故障是否消失。故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC

12、 ll系統(tǒng)的進口臥式加工中心，S指令無效，主軸轉(zhuǎn)速僅為12r/min，無任何報警。分析與處理過程：測量主軸驅(qū)動器的速度指令PcMD信號，發(fā)現(xiàn)在O-4500r/min的任何S指令下，VCMD總是為0，進一步測量CNC的S模擬輸出，其值亦為“0”，表明CNC的主軸速度控制指令未輸出。由于CNC無報警顯示，故主軸速度控制指令未輸出可能的原因是主軸未滿足轉(zhuǎn)速輸出的條件。對照系統(tǒng)的接口信號，通過對PLC程序梯形圖的分析發(fā)現(xiàn)：PLC程序中主軸高/低速換檔的標志位、機床的高/低落速檔檢測開關(guān)輸入信號均為“0”，這與實際情況不符。通過手動控制電磁閥，使機床換到低速檔后，機床的低速檔檢測開關(guān)輸入信號正確，PLC

13、中主軸低速換檔的標志位隨之變?yōu)檎_的狀態(tài)，滿足了主軸條件。在此條件下再次啟動主軸，機床恢復正常。為了進一步判斷機床故障的原因，通過MDI方式，執(zhí)行M42(換高速檔指令)后，發(fā)現(xiàn)M42指令不能完成。檢查高速檔電磁閥已經(jīng)得電，但高速檔到位信號為“0”，由此判定故障原因在機床的機械或液壓部分。檢查主軸箱內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)機床的換檔機構(gòu)的撥叉松動，在低速檔時，由于撥叉向下動作，可以通過自重落下，因此機床可以正常工作；換高速檔時，撥叉向上運動，拔出后不能插入齒輪。經(jīng)重新安裝后，機床恢復正常。故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC 0M的二手數(shù)控銑床，采用FANUC S系列主軸驅(qū)動器，開機后，不論輸入S*M03或S*M04

14、指令，主軸僅僅出現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)，實際轉(zhuǎn)速無法達到指令值。分析與處理過程：在數(shù)控機床上，主軸轉(zhuǎn)速的控制，一般是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)不同的S代碼，輸出不同的主軸轉(zhuǎn)速模擬量值，通過主軸驅(qū)動器實現(xiàn)主軸變速的。在本機床上，檢查主軸驅(qū)動器無報警，且主軸出現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)，可以基本確認主軸驅(qū)動器無故障。根據(jù)故障現(xiàn)象，為了確定故障部位，利用萬用表測量系統(tǒng)的主軸模擬量輸出，發(fā)現(xiàn)在不同的S*指令下，其值改變，由此確認數(shù)控系統(tǒng)工作正常。分析主軸驅(qū)動器的控制特點，主軸的旋轉(zhuǎn)除需要模擬量輸入外，作為最基本的輸入信號還需要給定旋轉(zhuǎn)方向。在確認主軸驅(qū)動器模擬量輸入正確的前提下，進一步檢查主軸轉(zhuǎn)向信號，發(fā)現(xiàn)其輸入模擬量的極性與主軸的轉(zhuǎn)向輸入信

15、號不一致；交換模擬量極性后重新開機，故障排除，主軸可以正常旋轉(zhuǎn)。五.轉(zhuǎn)速偏離指令值當主軸轉(zhuǎn)速超過技術(shù)要求所規(guī)定的范圍時，要考慮：1.電動機過載。2.CNC系統(tǒng)輸出的主軸轉(zhuǎn)速模擬量（通常為0+-10V）沒有達到與轉(zhuǎn)速指令對應(yīng)的值。3.測速裝置有故障或速度反饋信號斷線。4.主軸驅(qū)動裝置故障。故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC llM系統(tǒng)的臥式加工中心，當執(zhí)行M06換刀指令時，在主軸定向過程中，主軸驅(qū)動器發(fā)生AL-02報警。分析與處理過程：主軸驅(qū)動器AL-02報警的含義是“速度偏差過大”。為了判定故障原因，在MDI方式下，單獨執(zhí)行M19主軸定向準停指令，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動器也存在同樣故障。據(jù)操作者介紹，此機床在不同

16、的Y軸位置，故障發(fā)生的情況有所不同；通常在Y軸的最低點，故障不容易發(fā)生。為了驗證，維修時把主軸箱下降到了最低點，在MDI方式下，執(zhí)行M19定向準停指令，發(fā)現(xiàn)確實主軸工作正常。根據(jù)以上現(xiàn)象分析，可以初步判定故障可能的原因是驅(qū)動器與電動機之間的信號電纜連接不良的可能性較大。維修時拆下電動機編碼器的連接器檢查，發(fā)現(xiàn)接頭松動，內(nèi)部有部分線連接不良。經(jīng)重新焊接后，主軸恢復正常。六主軸異常噪聲及振動首先要區(qū)別異常噪聲及振動發(fā)生在機械部分還是在電氣驅(qū)動部分.若在減速過程中發(fā)生,一般是驅(qū)動裝置再生回路有故障;主軸電動機在自由停車過程中若存在噪聲和振動,則多為主軸機械部分故障;若振動周期與轉(zhuǎn)速有關(guān),應(yīng)檢查主軸機

17、械部分及測速裝置,若無關(guān),一般是主軸驅(qū)動裝置參數(shù)未調(diào)整好.故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC 6系統(tǒng)的立式加工中心, 在加工過程中，機床出現(xiàn)劇烈抖動、交流主軸驅(qū)動器顯示AL-04報警。分析與處理過程：FANUC交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)AL-04報警的含義為“交流輸入電路中的P1、F2、F3熔斷器熔斷”，故障可能的原因有：1)交流電源輸出阻抗過高。2)逆變晶體管模塊不良。3)整流二極管(或晶閘管)模塊不良。4)浪涌吸收器或電容器不良。針對上述故障原因，逐一進行檢查。檢查交流輸入電源，在交流主軸驅(qū)動器的輸入電源，測得R、S相輸入電壓為220V，但T相的交流輸入電壓僅為120V，表明驅(qū)動器的三相輸入電源存在問題。

18、進一步檢查主軸變壓器的三相輸出，發(fā)現(xiàn)變壓器輸入、輸出，機床電源輸入均同樣存在不平衡，從而說明故障原因不在機床本身。檢查車間開關(guān)柜上的三相熔斷器，發(fā)現(xiàn)有一相阻抗為數(shù)百歐姆。將其拆開檢查，發(fā)現(xiàn)該熔斷器接線螺釘松動，從而造成三相輸入電源不平衡；重新連接后，機床恢復正常某加工中心主軸在運轉(zhuǎn)時抖動，主軸箱噪聲增大，影響加工質(zhì)量。故障檢測與分析處理：a先檢查主軸電機部分，經(jīng)檢查主軸箱和直流主軸電動機正常，把檢查轉(zhuǎn)到主軸電機的控制系統(tǒng)。b測得的速度指令信號正常，而速度反饋信號出現(xiàn)不應(yīng)有的脈沖信號，問題出在速度檢測元件上，經(jīng)檢查，測速發(fā)電機碳刷完好，但換向器因碳粉堵塞，而造成一繞組斷路，使測得的反饋信號出現(xiàn)規(guī)

19、律性的脈沖，導致速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)不平穩(wěn)，使驅(qū)動系統(tǒng)輸出的電流忽大忽小，從而造成電動機軸的抖動。用酒精清洗換向器，徹底消除碳粉，即可排除故障七主軸電機不轉(zhuǎn)CNC系統(tǒng)至主軸驅(qū)動裝置一般有速度控制模擬量信號使能控制信號,主軸電動機不轉(zhuǎn)要重點圍繞這兩個信號檢查.檢查CNC系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出;檢查使能信號是否接通.通過I/O狀態(tài),確定主軸啟動條件如潤滑、冷卻的等是否滿足.主軸電動機不轉(zhuǎn)的其他原因有主軸驅(qū)動裝置故障或主軸電動機故障.故障現(xiàn)象：某配套YASKAWA J50M的加工中心，在機床調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)主軸不能正常旋轉(zhuǎn)。分析與處理過程：由于該機床主軸采用的是YASKAWA主軸驅(qū)動器，在自動方式運行時，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，模擬電壓無輸出，說明CNC存在問題。經(jīng)現(xiàn)場分析，由于在YASKAWA J50M中，“主軸模擬量輸出”為選擇功能，它決定于系統(tǒng)選擇功能參數(shù)的設(shè)定，其選擇參數(shù)為#6055bit5、#6036bitl。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該機床參數(shù)已經(jīng)被修改，設(shè)定參數(shù)#6055bit5=0、#6036 bitl=1后，“主軸模擬量輸出”生效，機床恢復正常。某采用