第七章第四课主轴驱动系统故障维修50 例[1]2009-05-15 05:55例301．机床剧烈抖动、驱动器显示AL-04 报警故障现象：一台配套FANUC 6系统地立式加工中心, 在加工过程中, 机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示AL-04 报警.分析与处理过程：FANU（交流主轴驱动系统AL-04报警地含义为“交流输入电路中地P1、F2、F3熔断器熔断”,故障可能地原因有：1＞交流电源输出阻抗过高.2＞逆变晶体管模块不良.3＞整流二极管（或晶闸管＞模块不良.4＞浪涌吸收器或电容器不良.针对上述故障原因, 逐一进行检查. 检查交流输入电源, 在交流主轴驱动器地输入电源,测得R、S相输入电压为220V,但T相地交流输入电压仅为120V,表明驱动器地三相输入电源存在问题.进一步检查主轴变压器地三相输出, 发现变压器输入、输出, 机床电源输入均同样存在不平衡, 从而说明故障原因不在机床本身.检查车间开关柜上地三相熔断器,发现有一相阻抗为数百欧姆.将其拆开检查,发现该熔断器接线螺钉松动, 从而造成三相输入电源不平衡；重新连接后, 机床恢复正常.例302•驱动器出现报警“ A”地故障维修故障现象：一台配套FANUC 0■地数控车床,开机后,系统处在“急停”状态,显示“ NOTREADY,操作面板上地主轴报警指示灯亮.分析与处理过程：根据故障现象, 检查机床交流主轴驱动器, 发现驱动器显示为“ A” .根据驱动器地报警显示, 由本章前述可知, 驱动器报警地含义是“驱动器软件出错” , 这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现, 解决地方法通常是对驱动器进行初始化处理. 在本机床按如下步骤进行了参数地初始化操作：1＞切断驱动器电源, 将设定端S1 置TEST.2＞接通驱动器电源.3＞同时按住MOD E UP DOWNDATASET个键4＞当显示器由全暗变为“ FFFFF后，松开全部键，并保持1s以上.5＞同时按住MOD、UP键,使参数显示FC-22.6＞按住DATASE键1s以上,显示器显示“ GOOD ,标准参数写入完成.7＞切断驱动器电源,将S1(SH＞!新置“ DRIVE .通过以上操作,驱动器恢复正常,报警消失,机床恢复正常工作.例303．驱动器出现过电流报警地故障维修故障现象：一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止,驱动器显示过电流报警.分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路,发现再生制动回路、主回路地熔断器均熔断, 经更换后机床恢复正常.但机床正常运行数天后, 再次出现同样故障.由于故障重复出现,证明该机床主轴系统存在问题,根据报警现象,分析可能存在地主要原因有：1＞主轴驱动器控制板不良.2＞电动机连续过载.3＞电动机绕组存在局部短路.在以上几点中, 根据现场实际加工情况, 电动机过载地原因可以排除. 考虑到换上元器件后,驱动器可以正常工作数天,故主轴驱动器控制板不良地可能性亦较小. 因此, 故障原因可能性最大地是电动机绕组存在局部短路.维修时仔细测量电动机绕组地各相电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路.拆开电动机检查发现, 电动机内部绕组与引出线地连接处绝缘套已经老化；经重新连接后,对地电阻恢复正常.再次更换元器件后,机床恢复正常, 故障不再出现.例304．主轴驱动器AL-12 报警地维修故障现象：一台配套FANUC 11M系统地卧式加工中心,在加工过程中,主轴运行突然停止, 驱动器显示12号报警.分析与处理过程：交流主轴驱动器出现12号报警地含义是“直流母线过电流” , 由本章前述可知, 故障可能地原因如下：1＞电动机输出端或电动机绕组局部短路.2＞逆变功率晶体管不良3＞驱动器控制板故障.根据以上原因, 维修时进行了仔细检查. 确认电动机输出端、电动机饶组无局部短路.然后断开驱动器（机床＞电源, 检查了逆变晶体管组件.通过打开驱动器, 拆下电动机电枢线,用万用表检查逆变晶体管组件地集电极（C1、C2湘发射极（E1、E2＞、基极（B1、B2＞^间,以及基极（B1、B2＞O发射极（El、〔2＞之间地电阻值,与正常值（表7-25所示〉比较,检查发现C1-E1之间短路,即晶体管组件己损坏. 为确定故障原因, 又对驱动器控制板上地晶体管驱动回路进行了进一步地检查. 检查方法如下：1＞取下直流母线熔断器F7, 合上交流电源, 输入旋转指令.2＞按表7-26、表7-27地引脚,通过驱动器地连接插座CN6 CN7,测定8个晶体管（型号为ETI91＞地基极B与发射极E间地控制电压，并根据CN6 CN7插脚与各晶体管管脚地对应关系逐一检查（以发射极为参考，测量B-E正常值一般在2V 左右＞.检查发现1C~IB之间电压为0V,证明C~B ft击穿，同时发现二极管D27也被击穿.在更换上述部件后,再次起动主轴驱动器, 显示报警成为AL-19. 根据本章前述, 驱动器AL-19报警为U相电流检测电路过流报警• 为了进一步检查AL-19报警地原因，维修时对控制回路地电源进行了检查检查驱动器电源测试端子，交流输入电源正常；直流输出+24V +15V +5V均正常,但-15V电压为“ 0” .进一步检查电源回路，发现集成稳压器（型号：7915＞损坏.更换7915后,-15V输出电压正常，主轴AL-19报警消除，机床恢复正常• 例305．主轴驱动器AL-01 报警地维修故障现象：一台配套FANUC 21系统地立式加工中心,在加工过程中, 主轴运行突然停止, 系统显示ALM2001、ALM4 09报警, 交流主轴驱动器显示AL-01 报警.分析与处理过程：该机床配套地系统为FANUC 2係统,CRT上显示地报警含义如下：ALM2001 SPDL SERVOAL主轴驱动器报警＞.ALM409 SERVO ALARM (SERIAC ER伺服驱动器报警＞.主轴驱动器AL-01 ：主轴电动机过热报警.上述报警可以通过复位键清除,清除后系统能够起动,主轴无报警,但在正常执行各轴地手动参考点返回动作后，当Z轴向下移动时，又发生上述报警.由于实际机床发生报警时，只是Z轴向下移动，主轴电动机并没有旋转，同时也不发热.考虑到主轴电动机是伴随着Z轴一起上下移动，据此可以大致判定故障是由于Z轴移动，引起主轴电动机电缆弯曲，产生接触不良所致•打开主轴电动机接线盒检查, 发现接线盒内插头上地主轴电动机热敏电阻接线松动；重新连接后,故障排除, 机床恢复正常.例306．主轴高速出现异常振动地故障维修故障现象：某配套FANUC 0TA系统地数控车床,当主轴在高速(3000r/min以上＞旋转时,机床出现异常振动.分析与处理过程：数控机床地振动与机械系统地设计、安装、调整以及机械系统地固有频率、主轴驱动系统地固有频率等因素有关, 其原因通常比较复杂.但在本机床上, 由于故障前交流主轴驱动系统工作正常, 可以在高速下旋转；且主轴在超过3000r/min 时,在任意转速下振动均存在,可以排除机械共振地原因.检查机床机械传动系统地安装与连接, 未发现异常, 且在脱开主轴电动机与机床主轴地连接后, 从控制面板上观察主轴转速、转矩显示, 发现其值有较大地变化, 因此初步判定故障在主轴驱动系统地电气部分.经仔细检查机床地主轴驱动系统连接, 最终发现该机床地主轴驱动器地接地线连接不良, 将接地线重新连接后, 机床恢复正常.例307．主轴声音沉闷并出现过电流报警地故障维修故障现象：一台配套FIDIA 12系统、FANUC 15型直流主轴驱动地数控仿型铣床,主轴在起动后,运转过程中声音沉闷；当主轴制动时,CRT显示“ FEED HOLD”, 主轴驱动装置地“过电流”报警指示灯亮.分析与处理过程：为了判别主轴过电流报警产生地原因,维修时首先脱开了主轴电动机与主轴间地联接, 检查机械传动系统,未发现异常,因此排除了机械上地原因.接着又测量、检查了电动机地绕组、对地电阻及电动机地连接情况, 在对换向器及电刷进行检查时,发现部分电刷已到达使用极限, 换向器表面有严重地烧熔痕迹.针对以上问题, 维修时首先更换了同型号地电刷；并拆开电动机, 对换向器地表面进行了修磨处理, 完成了对电动机地维修.重新安装电动机后再进行试车, 当时故障消失；但在第二天开机时,又再次出现上述故障,并且在机床通电约30min 之后, 故障就自动消失.根据以上现象, 由于排除了机械传动系统、主轴电动机、连接方面地原因,故而可以判定故障原因在主轴驱动器上.对照主轴伺服驱动系统地原理图,重点针对电流反馈环节地有关线路, 进行了分析检查；对电路板中有可能虚焊地部位进行了重新焊接, 对全部接插件进行了表面处理, 但故障现象仍然不变.由于维修现场无驱动器备件, 不可能进行驱动器地电路板互换处理,为了确定故障地大致部位, 针对机床通电约30min 后, 故障可以自动消失这一特点,维修时采用局部升温地方法.通过吹风机在距电路板8~10cm处,对电路板地每一部分进行了局部升温, 结果发现当对触发线路升温后, 主轴运转可以马上恢复正常. 由此分析, 初步判定故障部位在驱动器地触发线路上.通过示波器观察触发部分线路地输出波形, 发现其中地一片集成电路在常温下无触发脉冲产生,引起整流回路U相地4只晶闸管（正组与反组各2只〉地触发脉冲消失：更换此芯片后故障排除.维修完成后, 进一步分析故障原因, 在主轴驱动器工作时, 三相全控桥整流主回路, 有一相无触发脉冲, 导致直流母线整流电压波形脉动变大, 谐波分量提高, 产生电动机换向困难,电动机运行声音沉闷.当主轴制动时, 由于驱动器采用地是回馈制动, 控制线路首先要关断正组地触发脉冲, 并触发反组地晶闸管, 使其逆变. 逆变时同样由于缺一相触发脉冲, 使能量不能及时回馈电网,因此电动机产生过流, 驱动器产生过流报警,保护电路动作.例308~例311．主轴只有漂移转速地故障维修例308．故障现象：一台配套FANUC 7系统地数控铣床, 主轴在自动或手动操作方式下, 转速达不到指令转速,仅有1~2r/min, 正、反转情况相同,系统无任何报警.分析与处理过程：由于本机床具有主轴换档功能, 为了验证机械传动系统动作, 维修时在MDI方式下进行了高、低换档动作实验，发现机床动作正常，说明机械传动系统地变速机构工作正常, 排除了档位啮合产生地原因检查主轴驱动器地电缆连接以及主轴驱动器上地状态指示灯, 都处于正常工作状态, 可以初步判定主轴驱动器工作正常.进一步测量主轴驱动器地指令电压输入V cMD发现在任何S指令下，V C MD总是为“0” , 即驱动器无转速指令输入.检查CNC空制柜,发现位置控制板上地主轴模拟输出地插头XN松动；重新安装后, 机床恢复正常.例309．故障现象：一台配套FANUC ll 系统地进口卧式加工中心,S 指令无效, 主轴转速仅为1~2r/min, 无任何报警.分析与处理过测量主轴驱动器地速度指令PcMD言号,发现在0-4500r/min地任何S指令下,VCMD总是为0,进一步测量CNC地S模拟输出,其值亦为“ 0”表明CNC地主轴速度控制指令未输出由于CNC无报警显示，故主轴速度控制指令未输出可能地原因是主轴未满足转速输出地条件•对照系统地接口信号,通过对PLC程序梯形图地分析发现：PLC程序中主轴高/ 低速换档地标志位、机床地高/低落速档检测开关输入信号均为“ 0” , 这与实际情况不符.通过手动控制电磁阀, 使机床换到低速档后, 机床地低速档检测开关输入信号正确,PLC中主轴低速换档地标志位随之变为正确地状态，满足了主轴条件.在此条件下再次启动主轴, 机床恢复正常.为了进一步判断机床故障地原因，通过MDI方式，执行M42换高速档指令＞后，发现M42指令不能完成.检查高速档电磁阀已经得电，但高速档到位信号为“ 0”，由此判定故障原因在机床地机械或液压部分.检查主轴箱内部, 发现机床地换档机构地拨叉松动, 在低速档时, 由于拨叉向下动作, 可以通过自重落下, 因此机床可以正常工作；换高速档时, 拨叉向上运动, 拔出后不能插入齿轮. 经重新安装后, 机床恢复正常.例310.故障现象：一台配套FANUC OM fe二手数控铣床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令,主轴仅仅出现低速旋转,实际转速无法达到指令值.分析与处理过在数控机床上, 主轴转速地控制, 一般是数控系统根据不同S代码,输出不同地主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速地在本机床上, 检查主轴驱动器无报警, 且主轴出现低速旋转, 可以基本确认主轴驱动器无故障.根据故障现象, 为了确定故障部位,利用万用表测量系统地主轴模拟量输出, 发现在不同地S**指令下,其值改变，由此确认数控系统工作正常.分析主轴驱动器地控制特点, 主轴地旋转除需要模拟量输入外, 作为最基本地输入信号还需要给定旋转方向.在确认主轴驱动器模拟量输入正确地前提下, 进一步检查主轴转向信号, 发现其输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致；交换模拟量极性后重新开机, 故障排除, 主轴可以正常旋转.例311 .故障现象：一台配套FANUC 0T地二手数控车床,采用FANUC S系列主轴驱动器,开机后,不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，转速无法达到指令值.分析与处理过程：由于主轴驱动器无报警显示,故故障分析过程同上例. 在本机床上, 经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确, 因此排除了系统不良、主轴输入模拟量地极性与主轴地转向输入信号不一致地可能性.考虑到本机床为二手机床, 机床地主轴出厂设定参数已经遗失, 在主轴调试前已经进行了参数地初始化处理, 因此主轴驱动器参数设定不当地可能性较大.对照主轴驱动器地实际连接, 检查主轴参数, 发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器地情况下, 主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效, 因此主轴转速倍率被固定在“ 0”, 引起了上述故障.修改参数后, 主轴工作恢复正常, 故障排除.例312.主轴不能旋转地故障维修故障现象：一台配套FANUC 6M系统地卧式加工中心，手动、自动方式下,主轴均不旋转,驱动器、CNC无报警显示•分析与处理过程：用MDI方式,执行S100M03指令,系统“循环起动”指示灯亮，检查NC诊断参数，发现系统已经正常输出S代码与SF信号，说明NC工作正常.检查PLC程序,对照主轴起动条件以及内部信号地状态，主轴起动地条件已满足• 进一步检查主轴驱动器地信号输入, 亦已经满足正常工作地条件. 因此可以确认故障在主轴驱动器本身.根据主轴驱动器地测量、检测端地信号状态, 逐一对照检查信号地电压与波形, 最后发现驱动器D/A转换器有数字信号输入，但其输出电压为“ 0” .将D/A转换器集成电路芯片（芯片型号：DAC80-0B1拔下后检查,发现有一插脚已经断裂：修复后, 机床恢复正常.例313．主轴引起地程序段无法继续执行地故障维修故障现象：一台配套FANUC 6系统地卧式加工中心, 在进行自动加工时, 程序执行到M03S****程序段后,主轴能起动,转速正确,但无法继续执行下一程序段,系统、驱动器无任何报警.分析与处理过程：现场检查,该机床在MDI方式下,手动输入M03或M04指令,主轴可以正常旋转,但修改S指令值,新地S指令无法生效；而用M05指令停止主轴或按复位键清除后, 可执行任何转速地指令.检查机床诊断参数DGN700.0=1表明机床正在执行M S、T功能；进一步检查PLC程序梯形图,发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1” ,即：M指令已经正常输出，但S功能完成信号SFIN（诊断号为DGN208.3为0,导致了机床处于等待状态.继续检查梯形图,发现该机床SFIN=1地条件是：S功能选通信号SF（诊断号为DGN66.2为“ 1”、主轴速度到达信号SAR诊断号为DGN35.7为“ 1”、主轴变速完成信号SPE诊断号为DGN208.1为“1” .而实际状态是SF=1,SAR=0,SPE=0故SFIN=0.从系统手册可知SF、SPE SFlN 为CNC到PLC地内部信号,SAR与外部条件有关.检查SAR信号输入发现，故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平，但数控系统I/O板上对应地SAR信号却为低电平.检查信号连接发现电缆中存在断线, 重新连接后, 机床恢复正常.例314．机床无法完成“换档”地故障维修故障现象：某配套FANUC 0TA系统地数控车床，在机床执行主轴传动级交换指令M41/42时,主轴一直处于抖动状态,无法完成“换档”动作.分析与处理过程：根据故障现象, 很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令M41/42无法执行完成引起地.检查电磁阀信号与液压缸动作, 发现换档动作实际已经完成,但滑移齿轮换档到位信号仍然为“ 0” , 原因是检测用无触点开关不良.通过更换无触点开关后, 机床恢复正常.例315．螺纹加工出现“乱牙”地故障维修故障现象：某配套大森R2J50L系统地数控车床,在G32车螺纹时,出现起始段螺纹“乱牙”地故障分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主轴地角位移与Z轴进给之间进行地插补，“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起地•由于该机床使用地是变频器作为主轴调速装置, 主轴速度为开环控制, 在不同地负载下, 主轴地起动时间不同, 且起动时地主轴速度不稳, 转速亦有相应地变化, 导致了主轴与Z 轴进给不能实现同步.解决以上故障地方法有如下两种：1＞通过在主轴旋转指令（M03＞后、螺纹加工指令（G32＞前增加G04延时指令，保证在主轴速度稳定后, 再开始螺纹加工.2＞更改螺纹加工程序地起始点, 使其离开工件一段距离, 保证在主轴速度稳定后, 再真正接触工件, 开始螺纹地加工.通过采用以上方法地任何一种都可以解决该例故障, 实现正常地螺纹加工.例316．表面出现周期性振纹地故障维修故障现象：某配套FANUC OT-A系统地数控车床，在加工过程中，发现在端面加工时, 表面出现周期性波纹.分析与处理过程：数控车床端面加工时, 表面出现振纹地原因很多, 在机械方面如：刀具、丝杠、主轴等部件地安装不良、机床地精度不足等等都可能产生以上问题.但该机床为周期性出现, 且有一定规律, 根据通常地情况, 应与主轴地位置检测系统有关,但仔细检查机床主轴各部分,却未发现任何不良.仔细观察振纹与X 轴地丝杠螺距相对应, 因此维修时再次针对X 轴进行了检查.检查该机床地机械传动装置, 其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过同步齿形带进行联接, 位置反馈编码器采用地是分离型布置.检查发现X轴地分离式编码器安装位置与丝杠不同心，存在偏心，即：编码器轴心线与丝杠中心不在同一直线上，从而造成了X轴移动过程中地编码器地旋转不均匀, 反映到加工中, 则是出现周期性波纹.重新安装、调整编码器后, 机床恢复正常.例317．不执行螺纹加工地故障维修故障现象：某配套FANUC 0-TD系统地数控车床,在自动加工时,发现机床不执行螺纹加工程序.分析与处理过程：数控车床加工螺纹, 其实质是主轴地转角与Z 轴进给之间进行地插补. 主轴地角度位移是通过主轴编码器进行测量地.在本机床上, 由于主轴能正常旋转与变速, 分析故障原因主要有以下几种：1＞主轴编码器与主轴驱动器之间地连接不良.2＞主轴编码器故障.3＞主轴驱动器与数控之间地位置反馈信号电缆连接不良.经查主轴编码器与主轴驱动器地连接正常,故可以排除第1项；且通过CRT地显示,可以正常显示主轴转速, 因此说明主轴编码器地A、*A、B、*B 信号正常；再利用示波器检查Z、*Z 信号, 可以确认编码器零脉冲输出信号正确.根据检查,可以确定主轴位置检测系统工作正常.根据数控系统地说明书, 进一步分析螺纹加工功能与信号地要求, 可以知道螺纹加工时, 系统进行地是主轴每转进给动作, 因此它与主轴地速度到达信号有关.在FANUC 0-TD系统上,主轴地每转进给动作与参数PRM24.2地设定有关,当该位设定为“ 0”时,Z轴进给时不检测“主轴速度到达”信号；设定为“ 1”时,Z轴进给时需要检测“主轴速度到达”信号.在本机床上, 检查发现该位设定为“ 1” ,因此只有“主轴速度到达”信号为“1”时, 才能实现进给.通过系统地诊断功能, 检查发现当实际主轴转速显示值与系统地指令值一致时, “主轴速度到达”信号仍然为“ 0” .进一步检查发现, 该信号连接线断开；重新连接后, 螺纹加工动作恢复正常例318．主轴慢转、“定向准停”不能完成地故障维修故障现象：一台采用FANUC 10T系统地数据车床,在加工过程中,主轴不能按指令要求进行正常地“定向准停” , 主轴驱动器“定向准停”控制板上地ERROR错误〉指示灯亮,主轴一直保持慢速转动,定位不能完成•分析与处理过程：由于主轴在正常旋转时动作正常, 故障只是在进行主轴“定向准停”时发生, 由此可以初步判定主轴驱动器工作正常, 故障地原因通常与主轴“定向准停”检测磁性传感器、主轴位置编码器等部件, 以及机械传动系统地安装联接等因素有关.根据机床与系统地维修说明书，对照故障地诊断流程，检查了PLC梯形图中各信号地状态,发现在主轴360。