学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作学习情境四学习情境四 数控车床主轴单元故障维修数控车床主轴单元故障维修学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作任务八任务八 主轴单元故障诊断与维修主轴单元故障诊断与维修 任务描述任务描述 CJK6132数控车床，手动方式下运行主轴正转，主轴不转，无报警维修人员根据维修单，到现场进行故障询问调查，确定维修方案、计划工时和费用，通过查阅数控车床相关电路原理图、说明书等维修资料，使用通用工具及万用表，检测判断故障部位，在机床现场快速排除故障，填写维修记录并交接验收学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作任务分析：任务分析：数控机床的主轴驱动系统性能直接决定了加工工件的表面质量，它结构复杂，机、电、气联动，故障率较高，它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率主轴主要的故障有：主轴不转、主轴速度慢、主轴振动等故障，机械的、电气的、系统参数的原因都会引起主轴不转或转动不正常要想快速地排除这些故障，要有一定的理论基础对进行分析，也要有一定的诊断方法确定故障点，最后进行故障处理，使机床恢复功能。
所以在这一单元里，我们的工作过程：获得信息（维修任务单、图纸、说明书等）制订计划（原因分析/确定流程/费用估算）实施计划（检查与更换）检查（自检、验收、总结与工作过程反馈）学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作学习任务主轴故障维修知识目标掌握主轴系统故障产生的原因掌握故障分析的思路掌握故障处理的方法能力目标能对主轴故障进行分析并制订维修计划和预算维修费用学会隔离法进行故障诊断，能对主轴故障进行排除能进行试机检查并撰写维修工作报告学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作相关知识相关知识8.18.1变频器常见故障及排除变频器常见故障及排除 一、通用变频器常见报警及保护 为了保证驱动器的安全，可靠的运行，在主轴伺服系统出现故障和异常等情况时，设置了较多的保护功能，这些保护功能与主轴驱动器的故障检测与维修密切相关当驱动器出现故障时，可以根据保护功能的情况，分析故障原因学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作故障现象故障原因 报警号 内 容 引起故障可能的原因F0001 过电流 1)电 动 机 的 功 率（P0307）与 变 频 器 的 功 率（P0206）不对应，电动机功率大于变频器功 率；2)电动机的导线短路；3)有接地故障。
F0002过电压1)供电电源电压过高；2)斜坡下降太快，再生制动引起过电压；3)负载惯量太大，制动时引起过电压F0003 欠电压 1)供电电源电压太低；2)供电电源有短路时掉电或瞬时电压跌落变频器（440系列）的主要报警及故障诊断如下表：学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作F0004F0005变频器过热1）冷却风机运行不正常；2）环境温度过高；3）变频器过载F0022 功率模块故障 1）IGBT短路；2）接地故障F0030 冷却风机故障 风机不在工作F0041 电动机参数自动检测失败 1）变频器与电动机连接不正确；2）电动机参数不正确，参数值太小或太大学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 1 1、主轴电机不转、主轴电机不转 主要有以下原因：主要有以下原因：1）检查CNC系统是否有速度控制信号输出2）主轴驱动装置故障3）主轴电动机故障4）变频器输出端子U、V、W不能提供电源造成此种情况可能有以下原因：a)是否有报警错误代码显示，如有报警，对照相关说明书解决主要有过流、过热、过压、欠压以及功率块故障等）b)频率指定源和运行指定源的参数是否设置正确。
c)智能输入端子的输入信号是否正确二、主轴变频系统常见故障及处理：二、主轴变频系统常见故障及处理：学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 2 2、电机反转、电机反转 造成电机反转的原因主要有：1）检查输出端子U/T1，V/T2和W/T3的连接是否正确？（使得电机的相序与端子连接相对应，通常来说：正转（FWD）UVW，和反转（REV）UWV）2）检查电机正反转的相序是否与U/T1，V/T2和W/T3相对应？3）检查控制端子（FW）和（RV）连线是否正确？（端子(FW）用于正转，（RV）用于反转）学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 3 3、电机转速不能到达、电机转速不能到达 主要原因可能有：1）如果使用模拟输入，是否用电流或电压“O”或“OI”（1）检查连线 （2）检查电位器或信号发生器 2）负载太重 （1）减少负载 （2）重负载激活了过载限定（根据需要不让此过载信号输出）学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 4 4、电机过载、电机过载 （连续超负载（连续超负载150150一分钟以上一分钟以上 ）造成电机过载原因有：1）机械负载是否有突变 2）电机配用太小 3）电机发热绝缘变差 4）电压是否波动较大 5）是否存在缺相 6）机械负载增大 7）供电电压过低学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 5、变频器过载变频器过载 造成变频器过载原因有：造成变频器过载原因有：1）检查变频器容量是否配小，否则加大容量。
2）检查机械负载是否有卡死现象3）V/F曲线设定不良，重新设定6、主轴转速不稳定、主轴转速不稳定 主要原因有：主要原因有：1）负载波动是否太大2）电源是否不稳3）该现象是否出现在某一特定频率下此现象可以稍微改变输出频率，使用跳频设定将此有问题的频率跳过4）外界干扰学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作7、主轴转速与变频器输出频率不匹配、主轴转速与变频器输出频率不匹配 主要原因有：主要原因有：1）最大频率设定是否正确2)验证V/F设定值与主轴电机规格是否相匹配3）确保所有比例项参数设定正确学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作8、主轴与进给不匹配（螺纹加工时）、主轴与进给不匹配（螺纹加工时）主要原因有：主要原因有：当进行螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停止进给、主轴仍继续运转的故障要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号，一般情况下为主轴编码器有问题可以用以下方法来确定：1）CRT画面有报警显示2）通过PLC状态显示观察编码器的信号状态3）用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，观察故障是否消失学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作三、注意事项：三、注意事项：1）保持变频器的清洁，不要让灰尘等其它杂质进入。
2）特别注意避免断线或连接错误3）牢固连接接线端和连接器4）确保使用具有合适容量的熔断器，漏电断路器，交流接触器，电机连线5）切断电源后应等待至少5分钟，才能进行维护或检查6）设备应远离潮湿和油雾，灰尘，金属丝等杂质学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作四、维修实例四、维修实例例1：驱动器出现过电流报警的故障维修 故障现象：故障现象：某数控车床，在加工时主轴运行突然停止，出现打刀，驱动器显示过电流报警分析与处理过程：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、主回路的熔断器均熔断，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，分析可能存在的主要原因有：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学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 在以上几点中，根据现场实际加工情况，电动机过载的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的可能性已较小因此，故障原因可能性最大的是电动机绕组存在局部短路。
维修时仔细测量电动机绕组的各项电阻，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的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，故障不再出现学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作例2：主轴高速出现异常振动的故障维修 故障现象故障现象：配套某系统的数控车床，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：分析与处理过程：数控机床的振动与机械系统的设计、安装、调整以及机械系统的固有频率、主轴驱动系统的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，可以排除机械共振的原因经仔细检查机床的主轴驱动系统连接，最终发现该机床的主轴驱动器的接地线连接不良，将接地线重新连接后，机床恢复正常学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作例例3 3：不执行螺纹加工的故障维修：不执行螺纹加工的故障维修 故障现象：故障现象：配套某系统的数控车床，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：分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主轴的转角与Z轴进给之间进行的插补主轴的角度位移是通过主轴编码器进行测量在本机床上，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的连接不良2）主轴编码器故障3）主轴驱动器与数控装置之间的位置反馈信号电缆连接不良4）主轴编码器方向设置错误学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 经查主轴编码器与主轴驱动器的连接正常，故可以排除第1项；且通过CRT的显示，可以正常显示主轴转速，因此说明主轴编码器的A、-A、B、-B信号正常；在利用示波器检查Z、-Z信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确根据检查，可以确定主轴位置监测系统工作正常根据数控系统的说明书，进一步分析螺纹加工功能与信号的要求，可以知道螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给动作，因此它与主轴的速度到达信号有关在FANUC 0-TD系统上，主轴的每转进给动作与参数PRM24.2的设定有关，当该位设定为“0”时，Z轴进给时不监测“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。
通过系统的诊断功能，检查发现当实际主轴转速显示置与系统的指令值一致时，才能实现进给得通过系统的诊断功能，检查发现当实际主轴转速显示值与系统的指令值一致时，“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学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作例例4 4：变频器出现过压报警的维修：变频器出现过压报警的维修 故故障障现现象象：配套某系统的数控车床，主轴电动机驱动采用三菱公司的E540变频器，在加工过程中，变频器出现过压报警分析与处理过程：仔细观察机床故障产生的过程，发现故障总是在主轴启动、制动时发生，因此，可以初步确定故障的产生与变频器的加/减速时间设定有关当加/减速时间设定不当时，如主电动机起/制动频繁或时间设定太短，变频器的加/减速无法在规定的时间内完成，则通常容易产生过电压报警修改变频器参数，适当增加加/减速时间后，故障消除学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 例例5 5：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修：安川变频主轴在换刀时出现旋转的故障维修 故故障障现现象象：配套某系统的数控车床，开机时发现，当机床进行换刀动作时，主轴也随之转动。
分分析析与与处处理理过过程程：由于该机床采用的是安川。