• （3）浪涌电压保护回路故障UV3（MC Answerback）
• （4）过电压故障OV（Over Voltage）
• （5）瞬时停电检查中UV（Under Voltage）

•
2．电流故障
• （1）过电流故障OC（Over Current）
• （2）输出侧对地短路故障GF（Ground Fault）
• （4）主轴电动机速度模拟量信号（13-17）
• （5）主轴点动信号（7-11）
•
2．变频器到CNC的信号（通过系统的PMC）
• （1）变频器故障输入信号（19-20）
• （2）主轴达到信号（26-27）
• （3）主轴零速信号（25-27）
• 3．变频器到机床侧的信号
• （1）主轴速度表的信号
• （2）主轴负载表的信号
数控机床故障诊断与维修
项目三 主轴驱动系统的 故障诊断与维修
• 【技能目标】
• 能够分析主轴驱动系统典型故障的原因并能排除故障。
• 【知识目标】
• 熟悉通用变频器常见故障的原因及排除方法。 • 熟悉串行主轴系统的报警号及故障处理。 • 熟悉主轴准停控制功能的常见故障诊断。 • 掌握主轴驱动系统典型故障的原因及诊断方法
• （3）输出侧短路故障SC（Short Circuit）
• （4）主回路熔断器故障PUF（DC Bus Flues Open）
• 3．散热片过热故障OH（Heat Sink Over Tmp） • 4．电动机过载故障OL1（Motor Over Loaded） • 5．功能参数设定错误报警 • 6．外部端子3～8异常信号输入故障EF3～EF8（External Fault 3～8） • 7．变频器本身硬件或软件故障
• 二、交流伺服主轴驱动系统及其故障诊断
•
下面以FANUC的α系列伺服主轴驱动系统为例，说明串行数字控制主
轴驱动装置的组成及故障诊断与维修。
• （一）串行数字控制的主轴驱动装置及其连接
•
FANUC α系列伺服主轴驱动系统采用的是模块化结构，伺服驱动模块
与主轴驱动模块共用电源模块，模块与模块、驱动器与CNC之间通过I/O
轴驱动系统的典型故障现象，合理运用所学的故障诊断方法对主轴驱动
系统故障进行处理。
•
任务：请根据数控机床主轴驱动系统的故障现象分析故障的可能原
因，确定诊断方案并排除故障。
• 【项目实施及相关知识】
•
主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。主轴驱动系统可分为直
流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统。目前数控机床的主轴驱动系统多
变换电路，如图3-3所示。
• （1）交-直变换电路
• （2）直-交变换电路
• （3）制动单元电路
图3-3 安川变频器的主电路及其端子排列图
•
2．变频器的控制电路
•
变频器的控制电路与主电路相对应，为主电路提供所需的驱动信号
。安川变频器的控制电路端子有开关量输入控制端子（1、2、3、4、5、
6、7、8、11）、模拟量输入控制端子（13、14、16、17）、继电器输出
•
1．串行主轴通信错误报警
•
2．串行主轴回路启动不良报警
•
3．主轴故障报警
采用交流主轴驱动系统，其控制方式有模拟量控制（即变频主轴）和串
行数字控制（即伺服主轴）两种。
• 一、通用变频器及其故障诊断
•
数控机床常用变频主轴的配置有普通鼠笼异步电动机配变频器（参见
图3-1）和三相异步电动机配齿轮箱及变频器（参见图3-2）。
图3-1 鼠笼异步电动机配变频器
图3-2 三相异步电动机配齿轮箱及变频器
Link总线连接。
•
1．主轴模块
•
FANUC α系列主轴模块（SPM）的结构如图3-6所示。
•
2．主轴模块的连接
• 如图3-7所示为FANUC α系列电源模块和主轴模块的连接图。
图3-6 FANUC α系列主轴模块（SPM）
图3-7 FANUC α系列电源模块和主轴模块的连接
• （二）串行数字控制主轴驱动装置的报警代码及故障 处理
CKA6150数控车床主轴驱动装置（安川变频器）的接线图。
图3-4 安川变频器控制回路端子的功能连接图
图3-5 CKA6150数控车床主轴驱动装置的接线图
•
1．CNC到变频器的信号
• （1）主轴正转信号（1-11）、主轴反转信号（2-11）
• （2）系统故障输入（3-11）
• （3）系统复位信号（4-11）
• （三）变频器报警代码及故障原因
•
当变频器检测出故障时，会在数字操作器上显示该报警内容，并停止
变频器的输出。变频器故障信号发出时，可以根据变频器的报警信息判
定故障的产生原因。
•
1．电压故障
• （1）主回路低电压故障UV1（DC Bus Under Volt）
• （2）控制电路低电压故障UV2（CTL Ps Under Volt）
•
在FANUC α系列主轴模块SPM上，安装有两只7段数码管，用于显示
主轴驱动器的报警。当主轴驱动系统出现报警时，红色报警灯ALM亮，
同时LED数码管显示报警号。
• （三）串行主轴系统的报警号及故障处理
•
当主轴驱动系统出现故障时，CNC系统就会显示相应的报警号及诊断
信息，据此可以确定故障原因及故障部位。
• （一）通用变频器的组成及端子功能
•
目前作为主轴驱动装置的通用变频器主要有安川变频器、日立变频
器、三菱变频器、富士变频器、西门子变频器、台达变频器和艾默生变
频器等。下面以多功能型安川变频器为例进行介绍。
•
变频器主要由主电路和控制电路组成。
•
1．变频器的主电路
•
安川变频器的主电路主要包括交-直变换电路、制动单元电路及直-交
• 【项目导入】
•
主轴驱动系统也称为主传动系统，是数控系统中完成主运动的动力
装置。主轴驱动系统的性能直接决定加工工件的表面质量。主轴驱动系
统一旦出现故障，可能会造成工件报废，甚至会造成撞车事件，因此，
其可靠性直接影响数控机床的安全和生产效率。
•
主轴驱动系统故障在数控机床故障中占的比例较大，因此，应掌握主
控制端子（18、19、20、9、10）、开路集电极输出控制端子（25、26、
27）及模拟量输出控制端子（21、23、22），如图3-4所示。
• （二）数控机床CNC系统与变频器的连接
•
下面以CKA6150数控车床配FANUC 0TC数控系统为例，来说明数控系
统、数控机床与变频器的连接及信号流程和功能。如图3-5所示为