【正文】 流主軸電 動機(jī)正常，把檢查轉(zhuǎn)到主軸電機(jī)的控制系統(tǒng)。在任何時候不允許正、反兩組同 時工作，有火花說明逆變電路有故障。但若用急停方式 停止主軸，換向片上沒有任何火花。當(dāng)用 M03指令起動時有“咔、咔” 的沖擊聲，電動機(jī)換向片上有輕微的火花，起動 后無明顯的異常現(xiàn)象；用 M05指令使主軸停止時， 換向片上出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花，同時伴有“叭、叭”的 放電聲，隨即交流回路的保險絲熔斷。在速度差值大時，轉(zhuǎn)矩大，速度變化快，轉(zhuǎn)速盡快達(dá)到給定值，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近給定值時，轉(zhuǎn)矩自動減小，避免超調(diào) 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 三、主軸直流驅(qū)動的故障診斷 數(shù)控機(jī)床直流主軸電動機(jī)由于功率較大，切要求正、反轉(zhuǎn)及停止迅速，驅(qū)動裝置采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆變調(diào)速系統(tǒng)，在制動時，除了縮短制動時間，還能將主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能送回電網(wǎng)?？刹?CRT報警、 I/O編碼器狀態(tài)或用每分鐘進(jìn)給指令代替 ? 轉(zhuǎn)速偏離指令值：主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速超過所規(guī)定的范圍時要考慮，電機(jī)過載、 CNC輸出沒有達(dá)到與轉(zhuǎn)速指令對應(yīng)值、測速裝置有故障、主軸驅(qū)動裝置故障 主軸伺服系統(tǒng)常見故障有： ? 主軸異常噪聲及振動：電氣驅(qū)動（在減速過程中發(fā)生、振動周期與轉(zhuǎn)速無關(guān)）；主軸機(jī)械（恒轉(zhuǎn)速自由停車、振動周期與轉(zhuǎn)速有關(guān)） ? 主軸電動機(jī)不轉(zhuǎn)： CNC是否有速度信號輸出；使能信號是否接通、 CTR觀察I/O狀態(tài)、分析 PLC梯形圖以確定主軸的啟動條件（潤滑、冷卻）；主軸驅(qū)動故障；主軸電機(jī)故障 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 三、主軸直流驅(qū)動的故障診斷 控制回路采用電流反饋和速度反饋的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。具體表現(xiàn)為電動機(jī)過熱、主軸驅(qū)動裝置顯示過電流報警等 主軸伺服系統(tǒng)常見故障有： ? 主軸定位抖動 主軸準(zhǔn)停用于刀具交換、精鏜退刀及齒輪換檔等場合，有三種實(shí)現(xiàn)形式： 1）機(jī)械準(zhǔn)?？刂疲?V形槽和定位液壓缸） 2）磁性傳感器的電氣準(zhǔn)?？刂? （圖） 3）編碼器型的準(zhǔn)停控制（準(zhǔn)停角度可任意） 上述準(zhǔn)停均要經(jīng)減速，減速或增益等參數(shù)設(shè)置不當(dāng)；限位開關(guān)失靈；磁性傳感器間隙變化或失靈都會引起定位抖動 磁性傳感器主軸準(zhǔn)停裝置 主軸伺服系統(tǒng)常見故障有： ? 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配 :當(dāng)進(jìn)行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進(jìn)給指令切削時，會出現(xiàn)停止進(jìn)給、主軸仍然運(yùn)轉(zhuǎn)的故障。 ? 定期檢查和緊固重要部位的螺釘和接頭 ? 定期檢查、更換密封件 ? 定期檢查、清洗或更換濾芯和液壓元件 ? 定期檢查清洗油箱和管道 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 二、氣動系統(tǒng) ? 數(shù)控機(jī)床主軸錐孔的吹氣和開關(guān)防護(hù)門 ? 主軸的松刀 ? 實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動 例：某加工中心氣動原理圖 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 二、氣動系統(tǒng) ? 保證供給潔凈的壓縮空氣（水分、油分、 粉塵） ? 保證空氣中含有適量的潤滑油（使氣動控制和執(zhí)行元件適度的潤滑） 采用壓縮空氣調(diào)理裝置 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) ? 保持氣動系統(tǒng)的密封性 —漏氣將增加能量的消耗、導(dǎo)致供氣壓力下降甚至氣動元件工作失常，使用儀表或肥皂水撿漏 ? 保證氣動元件中運(yùn)動零件的靈敏度 —使用油霧分離器分離油霧 ? 保證氣動裝置具有合適的工作壓力和運(yùn)動速度 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) ? 管路系統(tǒng)點(diǎn)檢 —主要內(nèi)容是對冷凝水和潤滑油的管理，還要檢查供氣壓力是否正常、有無漏氣等 ? 氣動元件的定檢 —主要內(nèi)容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象（更換密封元件、處理管接頭或聯(lián)接螺釘松動，定期檢查測量儀表、安全閥和壓力繼電器等） 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 第一節(jié) 主軸驅(qū)動系統(tǒng) 主軸驅(qū)動系統(tǒng)、故障形式、故障診斷 第二節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、故障診斷 第三節(jié) 位置檢測裝置 檢測裝置的維護(hù)、 位置檢測的故障診斷 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 ? 伺服：工作臺（電機(jī)）的運(yùn)動速度和距離完全按 CNC的指令行動，準(zhǔn)確無誤 摩擦力（切削力、潤滑、溫度和設(shè)備） ? 控制辦法：三環(huán)結(jié)構(gòu) ? 位置環(huán)（外環(huán)）：輸入信號為 CNC的指令和位置檢測器反饋的位置信號 ? 速度環(huán)（中環(huán)）：輸入信號為位置環(huán)的輸出和測速發(fā)電機(jī)經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)處理信號 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 ? 電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）：輸入信號為速度環(huán)的輸出信號和經(jīng)電流互感器得到的電流信號 ? 在三環(huán)系統(tǒng)中，位置環(huán)的輸出是速度環(huán)的輸入；速度環(huán)的輸出是電流環(huán)的輸入；電流環(huán)的輸出直接控制功率變換單元，這三個環(huán)的反饋信號都是負(fù)反饋 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 第一節(jié) 主軸驅(qū)動系統(tǒng) ? 一般主軸要求：速度大范圍連續(xù)可調(diào)、恒功率范圍寬 ? 伺服主軸要求：有進(jìn)給控制和位置控制 ? 主軸變速形式：電動機(jī)帶齒輪換檔（降速、增大傳動比、增大主軸轉(zhuǎn)矩）；電動機(jī)通過同步齒帶或皮帶驅(qū)動主軸（恒功率、機(jī)械傳動簡單） 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 一、常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹 ? FANUC公司主軸驅(qū)動系統(tǒng) 主要采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)，有 S、 H 、P三個系列（ ~37 ~22 ~37 kW） 主要特點(diǎn)： 1）采用微處理控制技術(shù) 2）主回路采用晶體管 PWM逆變器 3）具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 一、常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹 ? SIEMENS公司主軸驅(qū)動系統(tǒng) 直流主軸電動機(jī)：有 1GG 1GF1GL5和 1GH5四個系列及配套的 6RA26RA27系列驅(qū)動裝置（晶閘管） 交流主軸電動機(jī)：有 1PH5和 1PH6兩個系列（ 3~100kW） 及配套的 6SC650、6SC611A系列的主軸驅(qū)動模塊 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 二、主軸伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法 主軸伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時，有三種表現(xiàn) 形式： ? 在 CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容或報警信息 ? 在主軸驅(qū)動裝置上用報警燈或數(shù)碼管顯示故障 ? 無任何故障報警信息 第四章 伺服系統(tǒng)故障診斷 主軸伺服系統(tǒng)常見故障有： ? 外界干擾：屏蔽和接地措施不良時，主軸轉(zhuǎn)速或反饋信號受電磁干擾，使主軸驅(qū)動出現(xiàn)隨機(jī)和無規(guī)律的波動。刀座上的鎖緊也要可靠 第五節(jié) 刀庫及換刀裝置 ? 刀庫與換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn) ，主軸 回?fù)Q刀點(diǎn)位置到位，及時調(diào)整 ，應(yīng)先使刀庫和機(jī)械手空運(yùn)行，檢 查各部分工作是否正常（行程開關(guān)、電磁 閥、液壓系統(tǒng)的壓力等） 第五節(jié) 刀庫及換刀裝置 ? 刀庫與換刀機(jī)械手的故障診斷 故障主要表現(xiàn)在：刀庫運(yùn)動故障、定位誤差過大、機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定和機(jī)械手運(yùn)動誤差過大等 故障現(xiàn)象 故障原因 刀套上的調(diào)整螺母位置不對 能卡緊刀具 電機(jī)和蝸桿軸聯(lián)軸器松動 第五節(jié) 刀庫及換刀裝置 ? 刀庫與換刀機(jī)械手的故障診斷 故障現(xiàn)象 故障原因 刀具超重、機(jī)械手卡緊銷損 手中脫落 壞或沒有彈出來 換刀時主軸沒有回到換刀點(diǎn) 掉刀 氣壓太高或太低和節(jié)流閥開 快或過慢 口太大或太小 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 一、液壓傳動系統(tǒng) ? 液壓卡盤 ? 靜壓導(dǎo)軌 ? 液壓撥叉變速液壓液壓缸 ? 主軸箱的液壓平衡 ? 液壓驅(qū)動機(jī)械手和主軸上松刀液壓缸等 第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 一、液壓傳動系統(tǒng) ? 控制油液污染，保持油液清潔（ 80%故障） ? 控制液壓系統(tǒng)中油液的溫升（效率、壓力、 速度、動作可靠、泄漏、氧化） ? 控制液壓系統(tǒng)的泄漏（提高液壓元件零部件的加工精度、元件和管道的安裝質(zhì)量以及提高密封件的質(zhì)量和定期更換。需要經(jīng)常進(jìn)行清理和 保養(yǎng)。 潤滑方式：人工加油油杯供油、壓力油潤滑 潤滑油：粘度變化小、潤滑性好、油膜剛度 第四節(jié) 導(dǎo)軌副 防止切屑、磨粒或冷卻液散落在導(dǎo)軌上而 引起磨損、擦傷、和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有 可靠的防護(hù)裝置。 第二節(jié) 主軸部件 ? 主軸部件的性能要求 高回轉(zhuǎn)精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動變速、準(zhǔn)停和自動換刀等要求。 傳動鏈 Ⅰ 30/60 Ⅱ 27/30 Ⅲ 27/57 Ⅳ 特征系數(shù) 140. 57． 特征頻率 ? 故障診斷分析 1） 由主軸轉(zhuǎn)頻計(jì)算各傳動件的特征頻率； 2） 對照計(jì)算值和測試結(jié)果 ， 由前述機(jī)械故 障診斷知識進(jìn)行分析 ， 判斷故障的部位和 故障性質(zhì) 。 3） 計(jì)算傳動鏈和傳動件的特征頻率：計(jì)算傳動鏈 ， 計(jì)算各傳動件的特征頻率系數(shù) 。 濾波譜 分析平穩(wěn)性故障信號 解調(diào)譜 分析沖擊性故障信號 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 ? 測試儀器系統(tǒng) 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 ? 診斷實(shí)例 1） 了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)：設(shè)備在運(yùn)行中有什么異常情況 ， 不同速度檔位有什么區(qū)別 。 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 ? 信號分析方法 2)頻域分析法 (了解 信號的頻率結(jié)構(gòu)，尋找故障源 ) 幅值譜分析 應(yīng)用傅里葉變換、傅里葉傅里葉積分將時域信號變?yōu)轭l域信號。 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 ? 信號分析方法 1)時域分析法 （ 直觀 ） 了解信號的幅值和時間的關(guān)系 ， 確定振動的程度 ， 設(shè)備是否有故障及嚴(yán)重程度 。 特點(diǎn)：信號能量短時間釋放，其頻譜為無 窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。頻譜為有限根譜線，而 且能量集中在故障的特征頻率及其倍頻上。 ? 故障振動信號分類 1） 平穩(wěn)性故障信號 2） 沖擊性故障信號 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 1）平穩(wěn)性故障信號 — 機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦 周期性力信號、復(fù)雜周期性力信號和準(zhǔn)周 期性力信號（軸彎曲、偏心、滾子失圓等 漸變性故障）作用下產(chǎn)生的響應(yīng)信號。 二、機(jī)械故障診斷的方法 2. 機(jī)械振動檢測診斷法 以機(jī)床振動作為信息源 ， 在機(jī)床運(yùn)行過程中獲取信號 ， 對信號作各種處理和分析 ， 通過某些特征量的變化來判別有無故障 、 根據(jù)由以往診斷經(jīng)驗(yàn)形成的一些判據(jù)來確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來進(jìn)一步確定故障的部位 。 2. 機(jī)械故障診斷 機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的識別、運(yùn)行狀態(tài)的信號獲取、特征參數(shù)的分析，故障性質(zhì)的判斷和故障部位的確定。還要注意 數(shù)控機(jī)床機(jī)電之間的內(nèi)在聯(lián)系。主軸、進(jìn)給軸、導(dǎo)軌 和絲杠、刀庫和換刀裝置、液壓和氣動等。 ? 信號地 —用來提供電信號的基準(zhǔn)電壓（ 0V） ? 框架地 —是以安全性及防止外來噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng)。 四、抗干擾措施 ? 數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)離具有中、高頻電源的設(shè)備 ? 數(shù)控機(jī)床不要和大功率且頻繁起、停的設(shè)備在同一供電干線上 ? 在電源電壓波動較大的地區(qū)，加穩(wěn)壓電源 ? 動力線和信號線分開走線 ? 信號線采用屏蔽線或雙絞線 ? 控制線和電源線相交時，要采用直角相交 四、抗干擾措施 ? 壓敏電阻保護(hù)（浪涌吸收器） —可對線路中的瞬變、尖蜂等噪聲進(jìn)行保護(hù) ? 阻容保護(hù) —交流接觸器和電機(jī)頻繁起停時，因電磁感應(yīng)會在機(jī)床電路中產(chǎn)生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干擾噪聲 ? 續(xù)流二極管保護(hù) —直流電感元件在斷電時，在線圈著將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢并聯(lián)的二極管可減少對控制電路的干擾 四、抗干擾措施 （電磁、靜電屏蔽） ? 信號線采用屏蔽線（銅質(zhì)網(wǎng)狀）、穿在鐵質(zhì)蛇皮管或鐵管中 ? 關(guān)鍵元件或組件采用金屬容器屏蔽 “接地”良好 “接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干 擾技術(shù)措施。裝置的 共模抑制比較高，影響不大。（遠(yuǎn)離這些設(shè)備） 二、供電線路干擾 ? 輸入電壓過壓或欠壓引起電源報警而停機(jī) ? 電源波形畸變 *引起錯誤信息會導(dǎo)致 CPU停止運(yùn)行 第五節(jié) 數(shù)控機(jī)床的抗干擾 三、信號傳輸干擾 數(shù)控信號在傳遞過程中受到外界的干擾 ? 串模干擾 —干擾電壓疊加在有用信號上， 由絕緣不良、漏電阻及供電線路等引入。 一般有： 380V、 220V、 200V