【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 鄭小年 楊克沖. 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修 .. 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與維修. [2] 鄧榮琦 劉德成. 數(shù)控機(jī)床使用與維修. .主軸伺服系統(tǒng)的故障診斷. [3] 李躍軍 .數(shù)控機(jī)床與維修. 化學(xué)工業(yè)出版 .2022 .主軸電動(dòng)機(jī). [4] 朱文藝 陸全龍. 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修. 科學(xué)出版社 2022 .主軸部件和主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷與維修. [5] 李河水. 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù) .郵電大學(xué)出版社 .分析方法. [6] 李方圓 李亞峰. 數(shù)控機(jī)床電氣控制. 清華大學(xué)出版社. 2022. 華中數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置. [7] 明興祖 熊顯文. 數(shù)控技術(shù) 清華大學(xué)出版社. 2022. 主軸的驅(qū)動(dòng)及其機(jī)械結(jié)構(gòu). [8] 孫偉 數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修技術(shù). 國(guó)防工業(yè)出版社 . 2022. 主軸部件的故障的診斷. [9] 全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心. 數(shù)控機(jī)床. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2022. 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng). [10] 蔡厚道 吳瑋. 數(shù)控機(jī)床構(gòu)造. 北京理工大學(xué)出版社. 2022. 主軸部件.。 ”—與所有在學(xué)術(shù)道路上奮斗過(guò)的和奮斗著的同學(xué)們共勉?！靶新冯y，行路難，多歧路，今安在。寫(xiě)到這里，我的心里充滿了希望與力量。 在這里要特別感謝我的指導(dǎo)老師黃國(guó)祥、毛偉老師，感謝您在整個(gè)畢業(yè)論文的創(chuàng)作過(guò)程對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，感謝您在我懈怠散漫時(shí)的督促與教誨；感謝曾在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中予以我?guī)椭乃型瑢W(xué)，在大學(xué)的三年里，讓我脫胎換骨，讓我化蛹成蝶。它是同舟共濟(jì)，自強(qiáng)不息的同濟(jì)之魂，它是同心砥礪，濟(jì)世興邦的同濟(jì)之志。 感謝身邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們四年來(lái)的關(guān)照與寬容，與你們一起走過(guò)的繽紛。 感謝輔導(dǎo)員和專業(yè)老師們，三年的生活相處不久，卻從您身上學(xué)到了太多，必將終身受益，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)和一直關(guān)心支持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。謝 詞三年的美好的大學(xué)生活仿佛就要在論文的寫(xiě)作接近尾聲時(shí)緩緩落幕，連日陰霾的校園總算迎來(lái)了陽(yáng)光大片鋪撒，觀云池波光粼粼，知識(shí)的殿堂里，一切都顯得寧?kù)o祥和。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能力得到了很大提升。在設(shè)計(jì)過(guò)程中有些東西讓我很頭痛，例如數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)故障與維修和數(shù)控車(chē)床相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過(guò)程及優(yōu)化這兩大部分。和老師的溝通交流更使我對(duì)數(shù)控車(chē)床有了新的認(rèn)識(shí)，也對(duì)自己提出了新的要求。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。檢查變頻器的參數(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)在主軸正轉(zhuǎn)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(kāi)此信號(hào)后，主軸恢復(fù)正常。利用萬(wàn)壓表測(cè)量變壓器的模擬電壓輸入，發(fā)現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速下模擬電壓有變化，說(shuō)明 CNC 正常。配置世紀(jì)星系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，使用安川變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)輸入指令 SXXM03 后，主軸旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不能改變。（2）更改螺紋加工程序的起點(diǎn)，使其離開(kāi)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(kāi)始螺紋加工。分析與處理過(guò)程：數(shù)控車(chē)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)給不同步引起的。案例 2 螺紋亂牙。在排除以上故障后，卸下皮帶輪及卡盤(pán)，松開(kāi)前后鎖緊螺母，卸下主軸，檢查主軸承，發(fā)現(xiàn)軸承的外環(huán)滾道面上有細(xì)小的凹坑碰傷。處理方法：將主軸箱上蓋的固定螺釘松開(kāi)，卸下上蓋，發(fā)現(xiàn)油箱的油在正常水平。分析與處理過(guò)程：CK6140 車(chē)床采用的是齒輪變速傳動(dòng)。4 典型維修案例案例 1 主軸噪聲。為了確認(rèn)，再次檢查了機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)器、刀架控制的原理圖與實(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。分析與處理過(guò)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(guò)系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。例 2：安川變頻主軸在換刀時(shí)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的故障維修。當(dāng)加/減速時(shí)間設(shè)定不當(dāng)時(shí)，如主起/制動(dòng)頻繁或時(shí)間設(shè)定太短，變頻器的加/減速無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，則通常容易產(chǎn)生過(guò)電壓報(bào)警。故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，主軸驅(qū)動(dòng)采用三菱公司的 E540 變頻器，在加工過(guò)程中，變頻器出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警。如果由于某種原因，如壞境溫度過(guò)高等，使之器件參數(shù)發(fā)生漂移，就可能導(dǎo)致直通。另外，如果變頻器逆變橋同一橋臂的上、下兩晶體管同時(shí)導(dǎo)通，形成“直通” 。過(guò)電流可分為：（1）非短路性過(guò)電流：可能發(fā)生在嚴(yán)重過(guò)載或加快過(guò)快。如果將減速時(shí)間設(shè)定的太短，在生產(chǎn)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)電阻來(lái)不及將能量放掉，只是直流回路賂電壓過(guò)高，形成高電壓。變頻器一般允許電源電壓向上波動(dòng)的范圍是+10%，超過(guò)此范圍時(shí)，就進(jìn)行保護(hù)。通訊錯(cuò)誤RS 通訊錯(cuò)誤 當(dāng)通信時(shí)出錯(cuò)，則保護(hù)動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)載 當(dāng)電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載過(guò)大使超過(guò)電子熱繼電器的電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，按反時(shí)限性保護(hù)動(dòng)作。過(guò)熱制動(dòng)電阻過(guò)熱 當(dāng)產(chǎn)生制動(dòng)電阻且使用頻率過(guò)高時(shí)，會(huì)使其溫度上升，為防止制動(dòng)電阻燒損（有時(shí)會(huì)有“叭”的很大爆響聲） ，保護(hù)動(dòng)作。散熱片過(guò)熱 如內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇發(fā)生故障，散熱片溫度上升，則產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。注意：當(dāng)電壓低至不能維持變頻器控制電路電壓值時(shí)，將不顯示報(bào)警。但是，如果由變頻器輸入側(cè)錯(cuò)誤地輸入控制電路電壓值時(shí)，將不能顯示次報(bào)警。為保護(hù)人身和防止火警事故等應(yīng)采取另外的漏電保護(hù)繼電器或漏電斷路器等進(jìn)行保護(hù)。22KW 變頻器發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，作為對(duì)電流保護(hù)動(dòng)作。30KW） 。驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)保護(hù)性的故障時(shí)（也稱報(bào)警） ，首先通過(guò)驅(qū)動(dòng)器自身的指示燈以報(bào)警的形式反映出內(nèi)容，具體說(shuō)明見(jiàn)表 371。（9）相序報(bào)警。（8）短路保護(hù)。（7）勵(lì)磁監(jiān)控。（6）速度超過(guò)報(bào)警。（5）速度檢測(cè)回路斷線或短路報(bào)警。（4）瞬時(shí)過(guò)電流報(bào)警。（3）速度偏差過(guò)大報(bào)警。（2）過(guò)載保護(hù)。（1）接地保護(hù)。 主軸通用變頻器常見(jiàn)報(bào)警及故障處理為了擺正驅(qū)動(dòng)器的安全，可靠的運(yùn)行，在主軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障和異常情況時(shí)，設(shè)置了較多的保護(hù)功能，這些保護(hù)功能與主軸驅(qū)動(dòng)器的故障檢測(cè)與維修密切相關(guān)。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。標(biāo)號(hào)（X/Y 地址）信號(hào)說(shuō)明銑 車(chē)所有借口 信號(hào)名 腳號(hào)輸入開(kāi)關(guān)量主軸一檔到位 I16 5主軸二檔到位 I17 17主軸三檔到位 I18 4主軸四檔到位 XS10I19 16輸出開(kāi)關(guān)量主軸一檔到位 012 7主軸二檔到位 013 19主軸三檔到位 014 6主軸四檔到位 XS20015 18表 3 自動(dòng)換檔 PLC 接口信號(hào) 主軸通用變頻器變頻器（Variablefrequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。HNC21 通過(guò) XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉(zhuǎn)速，其中 AOUT1 的輸出范圍為10V +10V 用于雙極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用使能信號(hào)控制主軸的啟、停；AOUT2 的輸出范圍為 0+10V，用于單極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止。標(biāo)號(hào)（X/Y 地址）信號(hào)說(shuō)明銑 車(chē)所有借口 信號(hào)名 腳號(hào)輸入開(kāi)關(guān)量主軸速度到達(dá) I25 23主軸零速 XS11I26 10輸出開(kāi)關(guān)量主軸正轉(zhuǎn) 008 9主軸反轉(zhuǎn) XS20009 21表 2 主軸啟停 PLC 接口信號(hào)利用 輸出即可控制主軸裝置的正、反轉(zhuǎn)及停止，一般定義接通有效，這樣當(dāng) 接通時(shí)可控制主軸裝置正轉(zhuǎn), 接通時(shí),主軸裝置反轉(zhuǎn),二者都不接通時(shí),主軸裝置停止旋轉(zhuǎn)。表 1 主軸接口引腳說(shuō)明信號(hào)名 說(shuō) 明SA+、SA 主軸編碼器 A 相位反饋信號(hào)SB+、SB 主軸編碼器 B 相位反饋信號(hào)SZ+、SZ 主軸編碼器 Z 脈沖反饋+5V、5V 地 DC5V 電源AOUT1 主軸模擬量指令10V~+10V 輸出AOUT2 主軸模擬量指令 0~+10V 輸出GND 模擬量輸出地 圖 1 主軸變頻器與 CNC(華中世紀(jì)星)系統(tǒng)連接圖系統(tǒng)通過(guò) XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉(zhuǎn)速，其中 AOUT1 的輸出范圍為10V +10V ，用于雙極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用使能信號(hào)控制主軸的啟停；AOUT2 的輸出范圍為 0+10V， 用于單極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)控制主軸的正反轉(zhuǎn)，負(fù)載電流： 最大10mA；主軸編碼器連接通過(guò)主軸接口 XS9， 可外接主軸編碼器用于螺紋切割攻絲等，本數(shù)控裝置可接入兩種輸出類型的編碼器，差分 TTL 方波或單極性 TTL 方波，一般建議使用差分編碼器從而確保長(zhǎng)的傳輸距離的可靠性及提高抗干擾能力，主軸編碼器接口電源輸出： +5V 最大 200mA 。（3）主軸電流限定值設(shè)置過(guò)小，負(fù)載重時(shí)，速度下降。（1）上限速度限定參數(shù)設(shè)定不當(dāng)。（2）主軸正反轉(zhuǎn)控制電路連接有誤。（6）參數(shù)設(shè)定有錯(cuò)。（4）出現(xiàn)各類報(bào)警，主軸速度單元的使能失效或不能上使能。(模擬速度信號(hào)為 0)。（1）切削參數(shù)選擇不當(dāng)，負(fù)載過(guò)重電機(jī)堵轉(zhuǎn)。（2）在恒轉(zhuǎn)速時(shí)，可通過(guò)觀察主軸電動(dòng)機(jī)自由停車(chē)過(guò)程中是否有噪聲和振動(dòng)來(lái)區(qū)別，如存在，則主軸機(jī)械部分有問(wèn)題。 首先要區(qū)別噪聲及振動(dòng)發(fā)生在主軸機(jī)械部分還是電氣部分。（3）環(huán)境溫度太高。（2）用萬(wàn)用表測(cè)量控制底板的 0H1,0H2 之間應(yīng)該是短路的。 控制板檢測(cè)到 IGBT 或 IPM 散熱器的溫度過(guò)高，或檢測(cè)回路故障。（3）如果再運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)該報(bào)警，關(guān)機(jī)重新開(kāi)機(jī)，如果還是同樣故障，更換主軸單元。（1）如果一開(kāi)機(jī)就有報(bào)警，則控制板的檢測(cè)回路有故障，更換控制板。（4）更換主控制板或送修。同時(shí)檢查控制板的驅(qū)動(dòng)回路波形。（1）用萬(wàn)用表檢查電源輸入三相交流是否有缺相。（3）可能是報(bào)警檢測(cè)電路出故障，須檢查相應(yīng)的電路或送修。（1）用萬(wàn)用表檢查主軸伺服單元的直流保險(xiǎn)是否斷開(kāi)，如果是斷路，更換后再查看后面的大電容和 IGBT 或 IPM 模塊，如果有短路的，必須解決后才能通電。這樣會(huì)很快判斷出是單元或控制板或電機(jī)故障。（5）檢查控制板上的電源電壓是否正常。（4）檢查主回路接觸器是否吸合，如果沒(méi)有吸合，則測(cè)量接觸器的線圈有無(wú)交流電壓；如果無(wú)，則控制板有問(wèn)題。 （2）如果速度顯示正常，則查電機(jī)或動(dòng)力線是否正常，動(dòng)力線可用萬(wàn)用表或兆歐表測(cè)量出，電機(jī)如果有問(wèn)題，一般會(huì)出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警而不會(huì)出此報(bào)警。用示波器測(cè)量控制板上的 PA,PB 端子的波形。主軸電機(jī)的實(shí)際速度與指令速度的誤差值超過(guò)允許值，一般是啟動(dòng)時(shí)電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)或速度上不去。（7）主軸溫升超標(biāo)。（5）速度測(cè)量電路故障，更換控制板或電機(jī)編碼器。如果開(kāi)路，更換熱保護(hù)開(kāi)關(guān)。（2）電機(jī)電流太高，例如由于錯(cuò)誤的電機(jī)數(shù)據(jù)。 交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障（1）電機(jī)過(guò)載，電機(jī)太熱。 交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 交流主軸驅(qū)動(dòng)的組成交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主軸驅(qū)動(dòng)單元、主軸電動(dòng)機(jī)和檢測(cè)主軸速度與位置的旋轉(zhuǎn)編碼器 3 部分組成，主要完成閉環(huán)速度控制，但當(dāng)主軸準(zhǔn)停時(shí)則完成閉環(huán)位置控制。檢查確認(rèn)故障原因?yàn)橛≈齐娐钒宕嬖谔摵?，?dǎo)致了同步電源的電壓降低，引起了電源報(bào)警。 80%。分析與處理過(guò)程：檢查 SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)報(bào)警的含義與提示是“電源故障” ，其可能的原因有：。（4）驅(qū)動(dòng)器控制回路的設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。（2）主軸電動(dòng)機(jī)換向器表面太臟或有傷痕。（4）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良。（2）電流反饋回路設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。（2）勵(lì)磁控制回路存在不良。通常情況下，它是由于外加電壓過(guò)高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾引起的。 。（5）輸入電源存在缺相。（3）測(cè)速發(fā)電機(jī)不良。此故障的原因可能有：（1）驅(qū)動(dòng)器控制印刷電路板不良。（4）電流調(diào)節(jié)器或電流反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。（2）速度調(diào)節(jié)器或測(cè)速反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。（4）驅(qū)動(dòng)器的控制電源（+/15v 或 0～15v 電壓）存在故障。（2）觸發(fā)電路