1、目錄目 錄 1緒 論 2摘要 41 數(shù)控機(jī)床故障診斷與檢查方法 71.1 數(shù)控機(jī)床故障的排除思路 71.2 分析故障時原因應(yīng)注意 71.3 故障的排除應(yīng)遵循的原則 81.4 常用的故障檢查方法 102 數(shù)控機(jī)床主軸機(jī)械控制系統(tǒng) 152.1 數(shù)控機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu) 152.2 數(shù)控主軸特點及其性能要求 . 182.3 主軸調(diào)速方法 193 數(shù)控車床主軸驅(qū)動控制系統(tǒng) 213.1 主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)的概述 213.2 數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求 . 223.3 主軸電機(jī)工作特性 243.4 直流主軸控制系統(tǒng) 2425 26 293030 3135 38 38 45463.4.1 直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)使用注意

2、點3.4.2 直流主軸控制系統(tǒng)常見的故障 . 3.4.2 維修實例 3.5 交流主軸驅(qū)動系統(tǒng) 3.5.1 交流主軸驅(qū)動的組成 3.5.2 交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)常見故障 36華中世紀(jì)星HNC-21TF系統(tǒng)主軸的連接3.7 主軸通用變頻器 3.7.1 主軸通用變頻器常見報警及故障處理3.7.2 通用變頻器故障維修實例 4 典型維修案例 結(jié) 論 48謝 詞 50參考文獻(xiàn) 52緒論1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)，它為人類信息社會奠定了基礎(chǔ)。六年后， 即 1952 年，第一臺數(shù)控銑床在美國誕生以來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制和 精密測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到迅速的發(fā)展和更新?lián)Q代。數(shù)控技術(shù)

3、的發(fā)展先后經(jīng)歷了起步階段 （1952 年1979年）、發(fā)展階段（1980年1989年）、成熟階段（ 19901999 年）、向更高水平發(fā)展（ 2000年）四個階段。 1952年世 界上第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控升降臺銑床， 開創(chuàng)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的歷史。 1959 年，晶體管元件印制電路板的問世，使數(shù)控裝置進(jìn)人了第二代，體積 縮小，成本有所下降。 1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置。 20世紀(jì) 60 年代末， 先后出現(xiàn)了由一臺計算機(jī)直接控制多臺機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱DNC ,又稱群控系統(tǒng)，以及采用小型計算機(jī)控制的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡稱CNC。數(shù)控裝置進(jìn)人了以小型計算

4、機(jī)化為特征的第四代。 1974年，使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計算機(jī)數(shù)控裝置（簡 稱MNC的五代數(shù)控系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代以來，微處理器運算速度快速提高，功能不斷 完善、可靠性進(jìn)一步提高。90年代，數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展柔性單元、柔性系統(tǒng)。進(jìn)人 21 世紀(jì)，軍事技術(shù)和民用工業(yè)的發(fā)展對數(shù)控機(jī)床的要求愈來愈高，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè) 計技術(shù)、測量技術(shù)、工序集約化新一代功能部件以及軟件技術(shù)的發(fā)展， 使數(shù)控機(jī)床的加工 范圍、動態(tài)性能、加工精度和可靠性有了極大的提高。 科學(xué)技術(shù)， 特別是信息技術(shù)的迅速 發(fā)展，高速高精度控制、技術(shù)多通道開放式體系結(jié)構(gòu)、多軸控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、網(wǎng) 絡(luò)化技術(shù)CAD/CAM與CNC

5、勺綜合集成，使數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)人了智能化、網(wǎng)絡(luò)化、敏捷制造 、虛擬制造的更高階段。新一代數(shù)控機(jī)床為提高生產(chǎn)效率不斷向高速方向發(fā)展，主軸轉(zhuǎn)速 min;進(jìn)給運動部件快速移動速度達(dá) 60 120m/min,切削進(jìn)給速度達(dá)60m/min,最高加速度 達(dá)到 10g。為了更具體的了解數(shù)控車床主軸及驅(qū)動故障與維修， 我們以華中數(shù)控星世紀(jì)車床為例 進(jìn)行說明摘要【摘要】數(shù)控車床是將電子技術(shù)、測溫技術(shù)、自動化技術(shù)、電子半導(dǎo)體技術(shù)、計算機(jī) 技術(shù)及機(jī)電一體化等集與一體的自動化設(shè)備， 具有高精度、 高效率和高柔性的特點。 自從 1952 年第一臺數(shù)控銑床在美國誕生以來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、

6、自動控制和精密 測量技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)控機(jī)床得到迅速的發(fā)展和更新?lián)Q代。 在很多行業(yè)中數(shù)控車床設(shè)備處于 關(guān)鍵的工作崗位， 若出現(xiàn)故障后不能及時維修及排除故障， 就會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。 因 此，對于數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、 結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修很有必要。 特別是在數(shù)控車床主軸及驅(qū)動故障與維修這方面很重要。 加強數(shù)控車床主軸及驅(qū)動故障與維修的力量， 就可 以提高數(shù)控車床的可靠性，有利于數(shù)控車床的推廣和使用。此畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容包括根據(jù)故 障狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)分析，將故障進(jìn)行分類；對數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置進(jìn)行分析，列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實施過程；對數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)的電氣裝置 進(jìn)行分析，

7、列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實施過程；全面了解數(shù)控維修的方法 和相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過程及優(yōu)化，查閱與數(shù)控機(jī)相關(guān)資料，如數(shù)控機(jī)床，數(shù)控故障診斷, 數(shù)控維修等?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)控車床驅(qū)動故障 維護(hù)與維修Numerical control lathe main axle andactuation breakdown and service【Abstract 】 CNC lathe is an electronic technology,temperature measurement technology,automation technology,electronic semiconductor

8、 technology,computer technology and electromechanical integration collection and integration of automation equipment,with high precision,high efficiency and high flexible characteristic. Since 1952 first CNCmilling machine was born in the United States since,as the electronic technology,computer tec

9、hnology,automatic control and precision measuring technology development,nc machine tools of rapid development and renewal. In many industries in CNC lathe equipment in key jobs,if be in gasmalfunction can not timely maintenance and troubleshooting process,can cause great economic losses. So, the nu

10、merical control system so complex, the precise structure principle of equipment maintenance is necessary. Especially in CNClathe spindle and its drive fault and maintenance of this respect is very important.Strengthen the CNClathe spindle and its drive fault and maintenance of power,can improve the

11、reliability of numerical control lathe be helpful for CNC lathe popularizing and use.【Key words 】CNC lathe drive fault maintenance and repair1 數(shù)控機(jī)床故障診斷與檢查方法1.1 數(shù)控機(jī)床故障的排除思路1. 確認(rèn)故障現(xiàn)象，調(diào)查故障現(xiàn)場，充分掌握故障信息。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時， 維護(hù)維修人員進(jìn)行故障的確認(rèn)是很有必要的， 特別是操作使 用人員不熟悉機(jī)床的情況下， 尤其重要。 不該也不能讓非專業(yè)人士隨意開動機(jī)床， 特別是 出現(xiàn)故障后的機(jī)床，以免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

12、2. 根據(jù)所掌握故障信息，明確故障的復(fù)雜程度并列出故障部位的全部疑點。在充分調(diào)查現(xiàn)場掌握第一手材料的基礎(chǔ)上， 把故障問題正確地列出來。 俗話說，能夠 把問題說清楚，就已經(jīng)解決了問題的一半。3. 分析故障原因，制定排除故障的方案。分析故障時，維修人員不應(yīng)局限于 CNC部分，而是要 對機(jī)床強電、機(jī)械、液壓、氣 動等方面都作詳細(xì)的檢查， 并進(jìn)行綜合判斷， 制定出故障排除的方案， 達(dá)到快速確診和高 效率排除故障的目的。1.2 分析故障時原因應(yīng)注意1. 思路一定要開闊，無論是數(shù)控系統(tǒng)、強電部分、還是機(jī)、液、氣等，只要將有可能 引起故障的原因以及每一種可能解決的方法全部列出來，進(jìn)行綜合、判斷和篩選。2.

13、在對故障進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，預(yù)測故障原因并擬定檢查的內(nèi)容、步驟和方法， 制定故障排除方案。3. 檢測故障，逐級定位故障部位。根據(jù)預(yù)測的故障原因和預(yù)先確定的排除方案， 用試驗的方法驗證， 逐級定位故障部位。 最終找出故障的真正發(fā)生源。4. 故障的排除。根據(jù)故障部位及準(zhǔn)確的原因， 采用合理的故障排除方法， 高效高質(zhì)量的恢復(fù)故障現(xiàn)場， 盡快讓機(jī)床投入生產(chǎn)。5. 解決故障后的資料的整理。故障排除后， 應(yīng)迅速恢復(fù)機(jī)場現(xiàn)場， 并做好相關(guān)資料的整理， 以便提高自己的業(yè)務(wù)水 平和機(jī)床的后續(xù)維護(hù)和維修。1.3 故障的排除應(yīng)遵循的原則在檢測故障過程中， 應(yīng)充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能， 如系統(tǒng)的開機(jī)診斷、 運行

14、診斷、PLC的監(jiān)控功能。根據(jù)需要隨時檢測有關(guān)部分的工作狀態(tài)和接口信息。同時還應(yīng)靈活 應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法，如交換法、隔離法等。1. 先方案后操作（或先靜后動）維護(hù)維修人員碰到機(jī)床故障后 ,先靜下心來 ,考慮出分析方案再動手。 維修人員本身要 做到先靜后動， 不可盲目動手， 應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)， 閱讀機(jī)床 說明書、圖樣資料后， 方可動手查找和處理故障。 如果上來就碰這敲那連此斷彼， 徒勞的 結(jié)果也許尚可容忍，但造成現(xiàn)場破壞導(dǎo)致誤判或者引入新的故障導(dǎo)致更大的后果則后患無2. 先安檢后通電確定方案后，對有故障的機(jī)床仍要秉著先靜后動的原則，先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)?/p>

15、態(tài)， 通過觀察測試、分析，確認(rèn)為非惡性循環(huán)性故障，或非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電， 在運行正常下，進(jìn)行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。對惡性的破壞性故障，必須先 排除危險后，方可通電，在運行正常下進(jìn)行動態(tài)診斷。3. 先軟件后硬件當(dāng)發(fā)生故障的機(jī)床通電后， 應(yīng)先檢查軟件的工作是否仍正常。 有些可能是軟件的參數(shù) 丟失或者是操作人員使用方式、 操作方法不對而造成的報警或故障。 切忌一上來就大拆大 卸，以免造成更大的后果。4. 先外部后內(nèi)部 數(shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、電氣一體化的機(jī)床，故其故障的現(xiàn)象必然要從機(jī)械、液壓、 電氣這三者綜合反映出來。 數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則。 即當(dāng)

16、數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后， 維修人員應(yīng)先采用望、 聞、聽、問等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。比如：數(shù)控機(jī)床中， 外部的行程開關(guān)、 按鈕開關(guān)、 液壓氣動元件以及印制電路板插頭 座、邊緣接插件與外部或相互之間的連接部位、 電控柜插座或端子排這些機(jī)電設(shè)備之間的 連接部位，因其接觸不良造成信號傳遞失靈， 是產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床故障的重要因素。此外，由 于工業(yè)環(huán)境中， 溫度、濕度變化較大，油污或粉塵對元件及線路板的污染， 機(jī)械的振動等， 對于信號傳送通道的接插件都將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 在檢修中重視這些因素， 首先檢查這些部 位就可以迅速排除較多的故障。另外，盡量避免隨意地啟封、拆卸，不適當(dāng)?shù)拇蟛鸫笮叮?往往會擴(kuò)大故障，使機(jī)

17、床大傷元氣，喪失精度，降低性能。5. 先機(jī)械后電氣由于數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度高、 技術(shù)較復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。 一般來講， 機(jī) 械故障較易察覺， 而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度要大些。 先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的 檢修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動、液壓部分是否正常等。 從經(jīng)驗看來， 數(shù)控機(jī)床的故障中有很大部分是由機(jī)械動作失靈引起的。 所以，在故障檢修 之前，首先逐一排除機(jī)械性的故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。6. 先公用后專用公用性的問題往往影響全局， 而專用性的問題只影響局部。 如機(jī)床的幾個進(jìn)給軸都不 能運動，這時應(yīng)先檢查和排除各軸公用的 CNC PLG電源、液壓

18、等公用部分的故障，然 后再設(shè)法排除某軸的局部問題。 又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的， 因此一般應(yīng)首先檢查 電源部分，看看保險絲時候正常， 直流電壓輸出是否正常。總之，只有先解決影響一大片 的主要矛盾，局部的，次要的矛盾才有可能迎刃而解。7. 先簡單后復(fù)雜當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、 一時無從下手時， 應(yīng)先解決容易的問題， 后解決難度 較大的問題。 常常在解決簡單故障的過程中， 難度大的問題也可能變得容易， 或者在排除 簡易故障時受到啟發(fā)，對復(fù)雜故障的認(rèn)識更為清晰，從而也有了解決辦法。8. 先一般后特殊 在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。例如：當(dāng)數(shù)控車床

19、Z 軸回零不準(zhǔn)時， 常常是由于降速擋塊位置走動所造成。 一旦出現(xiàn)這一 故障，應(yīng)先檢查該擋塊位置， 在排除這一常見的可能性之后， 再檢查脈沖編碼器、位置控 制等環(huán)節(jié)。1.4 常用的故障檢查方法由于數(shù)控系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障千變?nèi)f化， 其原因往往比較復(fù)雜。 而且，目前國內(nèi)所使用 的數(shù)控系統(tǒng)， 極大多數(shù)故障自診斷能力還比較弱， 智能化程度較低， 不能對系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測試， 也不能將故障原因定位到具體的元器件上， 往往是一個報警號指示出眾多的 故障起因。而使人難以下手。因此，要迅速診斷故障原因，及時排除故障，很有必要總結(jié) 出一些行之有效的故障檢查方法：1. 直觀法（常規(guī)檢查法）就是利用人的手、 眼、耳、

20、鼻等感覺器官來尋找故障原因。 這種方法在維修中是常用 的，也是首先使用的?！跋韧夂髢?nèi)”的維修原則要求維修人員在遇到故障時應(yīng)先采用看、 聞、嗅、摸等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。 有些故障采用這種直觀法可迅速找到故障原 因，而采用其它方法要花費不少時間，甚至一時解決不了。（1）問 機(jī)床開機(jī)時的異常？比較故障前后工件的精度和傳動系統(tǒng)、 走刀系統(tǒng)是否正 常？出力均勻？切深和走刀量減小？潤滑油牌號、用量？機(jī)床何時進(jìn)行過保養(yǎng)檢修？（2）看 就是用肉眼看，仔細(xì)檢查有無保險絲燒斷、元器件燒焦、煙熏、開裂現(xiàn)象， 有無異物斷路現(xiàn)象， 以此判斷板內(nèi)有無過流、 過壓、短路等問題。 看轉(zhuǎn)速？觀察主傳動速 度快慢的變化。

21、主傳動齒輪、飛輪是否跳、擺？傳動軸是否彎曲、晃動？（3）聽 利用人體的聽覺功能可查詢到數(shù)控機(jī)床因故障而產(chǎn)生各種異常聲響的聲源。（4） 觸當(dāng)CN（系統(tǒng)出現(xiàn)時有時無的故障時，宜采用此方法。CN（系統(tǒng)是由多塊線路 板組成的，板上有許多焊點， 板與板之間或模塊與模塊之間又通過插件或電纜相連。 所以， 任何一處的虛焊或接觸不良， 就會成為產(chǎn)生故障的主要原因。 檢查時，用絕緣物輕輕敲打 可疑部位（即虛焊、接觸不良、碰線、多余物短路、多余物卡觸點等）。如果確實是因虛 焊或接觸不良而引起的故障，則該故障會重復(fù)出現(xiàn)。（5）嗅 在電氣設(shè)備診斷或各種易揮發(fā)物體的器件采用此方法效果較好。如一些燒 烤的煙氣、焦糊味等異

22、味。 因劇烈摩擦，電氣元件絕緣處破損短路， 使附著的油脂或其他 可燃物質(zhì)發(fā)生氧化。2. 系統(tǒng)自診斷法充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)CRT上顯示的報警信息及各模塊上的發(fā)光二極 管等器件的指示， 可判斷出故障的大致原因。 進(jìn)一步利用系統(tǒng)的自診斷功能， 還能顯示系 統(tǒng)與各部分之間的接口信號狀態(tài)， 找出故障的大致部位， 它是故障診斷過程中最常用、 有 效的方法之一。3. 功能程序測試法功能程序測試法是將所修數(shù)控系統(tǒng)的 G、M、S、T、F 功能的全部使用指令編成一個試 驗程序，并穿成紙帶或存儲在硬盤、電子盤、軟盤上。在故障診斷時運行這個程序，可快 速判定哪個功能不良或喪失。功能程序測試法常應(yīng)用于以下

23、場合：（1）機(jī)床加工造成廢品而一時無法確定是編程問題、操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障 時；（2）數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。 如不能可靠地執(zhí)行各加工指令，可連續(xù)循環(huán)執(zhí)行功能測試程序來診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）閑置時間較長的數(shù)控機(jī)床在投入使用時或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時。數(shù)控系 統(tǒng)的參數(shù)是經(jīng)過一系列試驗、調(diào)整而獲得的重要數(shù)據(jù)。參數(shù)通常是存放在由電池保持的RAh中，一旦電池電壓不足或系統(tǒng)長期不通電或外部干擾會使參數(shù)丟失或混亂， 從而使系 統(tǒng)不能正常工作。 當(dāng)機(jī)床長期閑置或無緣無故出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無報警時， 就應(yīng) 根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。4. 交換

24、法（備件替換法）現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計， 按功能不同劃分為不同的模塊， 隨著現(xiàn)代數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展，電路的繼承規(guī)模越來越大， 技術(shù)也越來越復(fù)雜，按照常規(guī)的方法，很難把故障 定位在一個很小的區(qū)域， 而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障利用此方法可縮短停機(jī)時間， 快速找到故障 板。將具有相同功能的兩塊板互相交換（一塊好的，一塊被懷疑是壞的），觀察故障現(xiàn)象 是否隨之轉(zhuǎn)移， 還是故障依舊， 從而來判斷被懷疑板塊。 這些板塊是指印刷線路板、 模塊、 集成電路芯片或元器件。 若沒有備用電路板或組件， 可把故障區(qū)與無故障區(qū)的相同的電路 板或組件互相交換，然后觀察故障排除及轉(zhuǎn)移情況，也可得到確診。5. 隔離法有些故障，如

25、軸抖動、 爬行，一時難以區(qū)分是數(shù)控部分， 還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造 成，?？刹捎酶綦x法將機(jī)電分離，數(shù)控與伺服分離，或?qū)⑽恢瞄]環(huán)分離作開環(huán)處理這 樣復(fù)雜的問題就化為簡單，就能較快地找到故障原因。6. 升降溫法人為地將元器件溫度升高 （應(yīng)注意器件的溫度參數(shù)） 或降低， 加速一些溫度特性較差 的元器件產(chǎn)生“病癥”或使“病癥”消除來尋找故障原因。7. 對比法本方法是以正確的電壓、 電平或波形與異常的相比較來尋找故障部位。 有時還可以將 正常部分試驗性地造成“故障”或報警（如斷開連線， 拔去組件）， 看其是否和相同部分 產(chǎn)生的故障現(xiàn)象相似，以判斷故障原因。8. 原理分析法原理分析法是排除故障的最基本方法

26、， 當(dāng)其它檢查方法難以奏效時， 可從電路基本原 理出發(fā)，一步一步地進(jìn)行檢查，最終查出故障原因。運用這種方法必須對電路的原理有清楚的了解， 掌握各個時刻各點的邏輯電平和特征 參數(shù)（如電壓值、波形），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀對被測點進(jìn)行測 量，并與正常情況相比較， 分析判斷故障原因的可能性， 再縮小故障范圍， 直至找出故障。9. 拉偏電源法有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)電壓波動有關(guān)， 當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)此類故障時， 可把電 源電壓人為地調(diào)高或調(diào)低，模擬惡劣地條件讓故障容易暴露。10. 拔插法拔插法是通過監(jiān)視插件板或組件拔出再插入的過程， 確定拔出插入的連接界面是否為 故障部位。值得注意的

27、是，在插件板或組件拔出再插入的過程中， 改變狀態(tài)的部位可能不只是連 接接口。因此，不能因為拔出插入后故障消失， 就肯定是接口的接觸不良，還有內(nèi)部的焊 點虛焊恢復(fù)接觸狀態(tài)、內(nèi)部的短路點恢復(fù)正常等可能性。2 數(shù)控機(jī)床主軸機(jī)械控制系統(tǒng)2.1 數(shù)控機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床中， 主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件， 它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率， 它的自動變速、準(zhǔn)停和換刀等功能影 響機(jī)床的自動化程度。因此，主軸部件應(yīng)滿足以下幾個方面的要求： 高回轉(zhuǎn)精度、剛度、 抗振性、耐磨性和熱穩(wěn)定性等。 而且在結(jié)構(gòu)上必須很好地解決刀具和工具的裝夾軸承的配 置、軸承間間隙調(diào)整和潤

28、滑密封等問題。主軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的規(guī)格精度采用不同的主軸承。 一般小規(guī)格數(shù)控機(jī)床的主軸 部件多采用成組高精度滾動軸承， 重型數(shù)控機(jī)床則采用靜壓導(dǎo)軌， 高速主軸常采用氮化硅 材料的陶瓷滾動軸承。數(shù)控機(jī)床的主軸部件一般包括主軸、主軸軸承和傳動件等。 對于加工中心， 主軸部件 還包括刀具自動夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔的切削消除裝置。1. 主軸端部件結(jié)構(gòu)形式 主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，在設(shè)計上應(yīng)能保 證定位準(zhǔn)確、安裝可靠、聯(lián)接牢固、裝卸方便， 并能傳遞足夠的力矩。 主軸部件的結(jié)構(gòu)形 狀都已標(biāo)準(zhǔn)化，如圖 2-1 所示為幾種機(jī)床上通用的結(jié)構(gòu)形式。如圖 2-1a 所示為數(shù)控車床主軸端部，

29、卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，用拔 銷傳遞力矩，卡盤裝有固定螺栓， 卡盤裝于主軸端部時，螺栓從凸緣上的孔穿過，轉(zhuǎn)動快 卸卡板將數(shù)個螺栓同時卡主， 再擰緊螺母將卡盤固定在主軸端部。 主軸為空心， 前端有莫 氏錐度孔，用以安裝頂尖或心軸。如圖2-1b所示為數(shù)控銑、鏜床的的主軸端部，主軸前端有7 : 24的錐孔，用于裝夾 銑刀柄或刀桿。主軸端面有一端面鍵，既可通過它傳遞刀具的扭矩，又可用于刀具的軸向 定位，并用于拉桿主軸后端拉緊。如圖2-1c所示為外圓磨床砂輪主軸的端部，如圖 2-17d所示為內(nèi)圓磨床砂輪主軸端 部，如圖2-17e所示為鉆床與普通鏜床錘桿端部，刀桿或刀具由莫氏錐孔定位，用錐孔后

30、 端第一扁孔傳遞扭矩，第二個扁孔用于拆卸刀具。但在數(shù)控鏜床上使用如圖2-17b所示的 形式，圖中7 : 24的錐孔沒有自鎖作用，便于自動換刀時拔出刀具。如圖2-1主軸的結(jié)構(gòu)形式2. 主軸軸承的配置形式數(shù)控機(jī)床主軸軸承的主要配置形式如圖 2-2所示前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 60角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心 推力球軸承，如圖2-2a所示。前支承采用高精度雙列和單列向心推力球軸承，后支承采用單列向心推力球軸承，如圖2-2b所示。前支承采用雙列圓錐子滾動軸承。后支承采用單列圓錐滾子軸承，如圖2-2c所示如圖2-2數(shù)控機(jī)床主軸軸承主要配置形式a）前支承采用60角接觸雙列向心推力球軸承b

31、）前支承采用高精度雙列和單列向心推力球軸承c）前支承采用雙列圓錐滾子軸承3. 主軸自動夾緊和切屑消除裝置，在加工中心上，為了實現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸， 其主軸必須設(shè)計有自動夾緊機(jī)構(gòu)，例如自動換刀數(shù)控立式鏜銑床 （JSC-018）的主軸部件, 如圖2-3所示。,1,1 n如圖2 3自動換刀數(shù)控立式鏜床（JCS-018）的主軸部件1-刀柄2-拉釘3-主軸4-拉桿5-碟形彈簧6-活塞7-液壓缸8,10-行程開關(guān)9-壓縮空氣管接頭11-彈簧12-鋼球13-端面鍵2.2 數(shù)控主軸特點及其性能要求本機(jī)床采用傳統(tǒng)的臥式車床布局， 整體設(shè)計。采用微電腦控制和伺服電機(jī)驅(qū)動的數(shù)控 車床。具有操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、

32、外型美觀、性能穩(wěn)定、精度高、噪音低等特點。本機(jī)床 采用高性能的 HNC21T 數(shù)控系統(tǒng)，通過發(fā)出和接收信號控制伺服電機(jī)、車床的主軸、剎 車和轉(zhuǎn)位刀架。 獨立主軸通過變頻器控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到無級變速， 進(jìn)給速度可任意設(shè) 定，從而實現(xiàn)由微電腦控制的自動化加工。 該機(jī)床可在自動、手動方式下進(jìn)行操作，具有 半自動對刀、刀具補償和間隙補償功能， 配有硬件、軟件限位等功能。本機(jī)床可加工內(nèi)外 圓柱面、圓錐面、圓弧面、切槽、切斷，還可加工英制直螺紋、錐螺紋等。本車床可按用 戶要求增加液壓卡盤、 液壓尾架等， 也可按用戶要求選配其它數(shù)控系統(tǒng)。 主軸直接承受切 削力，轉(zhuǎn)速范圍比較大。所以對主軸主件的主要性能提出

33、如下要求：1. 回轉(zhuǎn)精度：是指主軸在無負(fù)荷的轉(zhuǎn)動條件下， 主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動 值，回轉(zhuǎn)精度的測量一般分為靜態(tài)測量、 動態(tài)測量、間接測量。目前我國在生產(chǎn)中大都還 是運用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量。2. 運動精度：是指工作狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)精度。 這個精度通常與低速回轉(zhuǎn)精度有較大差別， 運動狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。3. 剛度：是指在受外力時，主軸抵抗變形的能力。剛性不足在切削力的作用下， 主軸 將產(chǎn)生較大的彈性變形。不僅影響加工質(zhì)量，還會破壞軸承的正常工作條件、加快磨損。4. 抗振性：是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)而又不發(fā)生振動的能力。5. 主軸溫升：主

34、軸運轉(zhuǎn)時， 溫升過高會引起兩方面的不良結(jié)果。 一是主軸及箱體受熱變形 直接影響加工精度； 二是軸承的正常潤滑條件遭到破壞， 影響軸承的正常工作， 甚至出現(xiàn)抱軸”6. 耐磨性：只有具備足夠的耐磨性，才能長期保持精度。因此主軸的關(guān)鍵部位（如 主軸錐孔）要經(jīng)良好的表面熱處理。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動是指產(chǎn)生主切削運動的傳動，它是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分之 一。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展， 傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已不能滿足要求， 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū) 動提出了更高的要求。（1）數(shù)控機(jī)床主傳動要有寬的調(diào)速范圍及盡可能實現(xiàn)無級變速；（2）功率大；（3）動態(tài)響應(yīng)性要好；（4）精度高；（5）旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動功能；（6）恒線速切削功能；

35、（7）加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)?？刂?。 此外，有的數(shù)控機(jī)床還要求具有角度分度控制功能。 為了達(dá)到上述有關(guān)要求， 對主軸 調(diào)速系統(tǒng)還需加位置控制，比較多的采用光電編碼器作為主軸的轉(zhuǎn)角檢測。2.3 主軸調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的， 為了能同時滿足對主傳動的調(diào)速和 輸出扭矩的要求， 數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法， 即同時采用電動機(jī)和機(jī)械齒輪變速兩種 方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩，并利用齒輪換擋來擴(kuò)大調(diào)速范圍1. 電動機(jī)調(diào)速用于主軸驅(qū)動的調(diào)速電動機(jī)主要有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)兩大類： （1）直流電動機(jī)主軸調(diào)速 ；（2）交流電動機(jī)主軸調(diào)速 。2. 機(jī)械齒輪變速數(shù)控機(jī)床

36、常采用14擋齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無級變速。 采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。數(shù)控機(jī)床在加工時，主軸是按零件加工程序中主軸速度指令所指定的轉(zhuǎn)速來自動運 行。數(shù)控系統(tǒng)通過兩類主軸速度指令信號來進(jìn)行控制， 即用模擬量或數(shù)字量信號 （程序中 的S代碼）來控制主軸電動機(jī)的驅(qū)動調(diào)速電路，同時采用開關(guān)量信號（程序上用M4M44 代碼）來控制機(jī)械齒輪變速自動換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 自動換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種電機(jī)轉(zhuǎn)換 裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。（ 1 ）液壓撥叉換擋液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機(jī)構(gòu)。 最簡單的二位液壓缸 實現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速

37、。對于三聯(lián)或三聯(lián)以上的齒輪換擋則必須使用差動液壓缸。（ 2）電磁離合器換擋在數(shù)控機(jī)床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。3 數(shù)控車床主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)3.1 主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)的概述主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng) , 它的性能直接決定了加工工件的表面質(zhì)量，因此，在 數(shù)控機(jī)床中， 主軸驅(qū)動系統(tǒng)的維修與診斷也就顯得十分重要。 主軸驅(qū)動系統(tǒng)是在數(shù)控系統(tǒng) 中完成主運動的動力裝置部分。 主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或 工件的切削力矩和切削速度 , 配合進(jìn)給運動 , 加工出理想的零件。 主軸的運動是零件加工的 成型運動之一， 它的精度對零件的加工精度有較大的影響。 數(shù)控車床主軸

38、驅(qū)動控制系統(tǒng)一 般分為直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)和交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)3.2 數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)有較大的差別。 數(shù)控機(jī)床主軸的工作運動通 常是旋轉(zhuǎn)運動， 不像進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)需要絲杠或其它直線運動裝置作往復(fù)運動。 數(shù)控機(jī)床通 常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運動。在 20 世紀(jì) 60-70 年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動機(jī)配上多級齒輪變速箱實現(xiàn)有級變速 的驅(qū)動方式。隨著刀具技術(shù)、 生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展上述傳統(tǒng)的主 軸驅(qū)動已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸傳動提出了以下更高的要求：1. 調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無

39、極調(diào)速這是為了保證加工時選用合適的切削用量， 以獲得最佳的生產(chǎn)率、 加工精度和表面質(zhì) 量，特別是具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心， 為適應(yīng)各種刀具、 工序和各種材料的加工 要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高， 要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令 自動實現(xiàn)無級調(diào)速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)簡化主軸箱。目前主軸驅(qū)動裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達(dá)1 : 100恒功率調(diào)速范圍也可達(dá)1 : 30,一般過載 1.5 倍時可持續(xù)工作達(dá)到 30min。主軸變速分為有級變速、 無級變速和分段無級變速三種形式, 其中有級變速僅用于經(jīng) 濟(jì)型數(shù)控機(jī)床, 大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無級變速或分段無級變速。 在無級變速中, 變頻調(diào)

40、 速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床,交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。2. 恒功率范圍要寬主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率, 并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動機(jī)的 最大功率。 由于主軸電動機(jī)與驅(qū)動裝置的限制, 主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。 為滿足數(shù) 控機(jī)床低速、 強力切削的需要, 常采用分段無級變速的方法 （即在低速段采用機(jī)械減速裝 置）,以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩3. 具有四象限驅(qū)動能力 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。目 前一般伺服主軸可以在1s內(nèi)從靜止加速到6000r/min。4. 具有位置控制能力即具有進(jìn)給功能（ C 軸功能）和定向功能（準(zhǔn)停功能） ，以滿

41、足加工中心自動換刀、 剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。5. 具有較高的精度與剛度、傳動平穩(wěn)、噪音低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動件的制造精度與剛 度，采用齒輪傳動時齒輪齒面應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱淬火工藝以增加耐磨性。 最后一級一般 用斜齒輪傳動，使傳動平穩(wěn)。 采用帶傳動時應(yīng)采用齒型帶。為提高主軸的組件的剛性， 應(yīng) 采用精度高的軸承及合理的支撐跨距。 在結(jié)構(gòu)允許的條件下， 應(yīng)適當(dāng)增加齒輪寬度， 提高 齒輪的重疊系數(shù)。 變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動， 采用內(nèi)徑定心。 側(cè)面定心的花鍵對降 低噪聲更為有利， 因為這種定心方式傳動間隙小， 接觸面大， 但需

42、要采用專門的刀具和花 鍵磨床加工。6. 良好的抗振性和熱穩(wěn)定性數(shù)控機(jī)床加工時，可能由持續(xù)切削、加工余量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程 中的自振等引起沖擊力和交變力， 使主軸產(chǎn)生振動， 影響加工精度和表面粗糙度， 嚴(yán)重時 甚至可能損壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件， 使其無法工作。 主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中的零部件 產(chǎn)生熱變形， 降低傳動效率， 影響零部件之間的相對位置精度和運動精度， 從而造成加工 誤差。因此，主軸組件要有較高效率的固有頻率較好的動平衡， 且要保持合適的配合間隙， 并要進(jìn)行循環(huán)潤滑。3.3主軸電機(jī)工作特性1,而在基速以上為恒功率區(qū)域2。交流主軸電機(jī)的特性曲線與直流主軸電機(jī)類似：在基速以

43、下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域3.4直流主軸控制系統(tǒng)從原理上說，直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無本質(zhì)的區(qū)別，但因為數(shù)控機(jī)床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有以下特點：1、調(diào)速范圍寬。 采用直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速由主軸驅(qū)動器控制，實現(xiàn)無級變速，因此，它必須具有較寬的調(diào)速范圍。2、直流主軸電動機(jī)通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式， 可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。3、 主軸電動機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外， 為了使電動機(jī)發(fā)熱最小，定子往往采用獨特附加磁極，以減小損耗，提高效率。4、直流主軸驅(qū)動

44、器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實現(xiàn)四象限的運行。5、主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號輸入、“準(zhǔn)備好”輸出、速度/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號接口。 6、純電氣主軸定向準(zhǔn)停控制功能。 由于換刀、精密鏜孔、螺紋加工等需要，數(shù)控機(jī)床的主軸應(yīng)具有定向準(zhǔn)?？刂乒δ?，而且 應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)，以進(jìn)一步縮短定位時間，提高機(jī)床效率。3.4.1 直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)使用注意點1. 安裝注意事項 主軸伺服系統(tǒng)對安裝有較高的要求，這些要求是保證驅(qū)動器正常 工作的前提條件，在維修時必須引起注意。 安裝驅(qū)動器的電柜必須密封。為了防止電柜 內(nèi)溫度過高，電柜設(shè)計時應(yīng)將

45、溫升控制在 15以下。電柜的外部空氣引入口，應(yīng)設(shè)置過濾 器，并防止從排氣口浸入塵?；驘熿F； 電纜出入口、柜門等部分應(yīng)進(jìn)行密封，冷卻電扇不 要直接吹響驅(qū)動器，以免粉塵附著。 維修過程中，必須保證以上部分的完好，確保機(jī)床 長期可靠工作。2. 電動機(jī)維修完成后，進(jìn)行重新安裝時，要遵循下列原因：(1) 電動機(jī)安裝面要平，且有足夠的剛性。(2) 電刷應(yīng)定期維修及更換，安裝位置應(yīng)盡可能使其檢修容易。(3) 電動機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修容易。(4) 電動機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高的場所，環(huán)境溫度應(yīng)在40C以下。(5) 電動機(jī)應(yīng)安裝在切削液和油不能直接濺到的位置上。3. 使用

46、檢查 在對主軸驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行維修前，應(yīng)進(jìn)行如下驅(qū)動系統(tǒng)工作前的檢查：(1) 檢查速度指令與電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致，負(fù)載指示是否正常。( 2)電動機(jī)是否有異常聲音和異常振動。( 3)軸承溫度是否急劇上升等不正常現(xiàn)象。(4) 電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡。4. 對于工作正常的主軸驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行如下日常維護(hù)。1) 電柜的空氣過濾器每月應(yīng)清掃一次2）電柜及驅(qū)動器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。（3）建議操作人員每天都應(yīng)注意主軸電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、異常振動、異常聲音、通 風(fēng)狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。（4）建議使用單位維護(hù)人員，每月應(yīng)對電刷、換向器進(jìn)行檢查。 建議使用單位維護(hù)人員，每半年應(yīng)對測速發(fā)電機(jī)、軸承、

47、熱管冷卻部分、絕緣電阻進(jìn) 行檢測。3.4.2 直流主軸控制系統(tǒng)常見的故障1. 主軸電動機(jī)不轉(zhuǎn)造成這類故障的原因有：（1）印制線路板表面太臟或內(nèi)部電路接觸不良。（2）觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無觸發(fā)脈沖產(chǎn)生（3）機(jī)床未給出主軸旋轉(zhuǎn)信號、電動機(jī)動力線電線或主軸控制單元與電動機(jī)連線不 良。（4）機(jī)械連接脫落，如高 / 低檔齒輪切換用的力和齒嚙合不良。（5）機(jī)床負(fù)載太大。（6）控制信號為滿足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號、速度給定電壓為輸入。2. 主軸速度不正?；虿环€(wěn)定造成這類故障的原因有：1）裝在主軸尾部的測速發(fā)電機(jī)故障（斷線或不良）2) 速度指令電壓不良或錯誤(3) D/A變換器故障。( 4 )電動機(jī)不

48、良，如：勵磁喪失等。( 5 )電動機(jī)負(fù)載過重。( 6)驅(qū)動器不良。( 7)印刷線路板太臟或其誤差放大器故障。( 8 )速度指令錯誤。3. 主軸電動機(jī)振動或噪聲過大造成這類故障的原因有：( 1 )系統(tǒng)電源或相序不對(缺相、相序不正確或電壓不正常)。( 2 )電流反饋回路調(diào)整不當(dāng)。( 3)驅(qū)動器上的增益調(diào)整電路或顫動調(diào)整電路的調(diào)整不當(dāng)。(4) 驅(qū)動器上的電源開關(guān)設(shè)定錯誤(如 50/60HZ 切換開關(guān)設(shè)定錯誤等)( 5)電動機(jī)軸承故障、主軸電動機(jī)和主軸之間離合器故障。( 6 )主軸負(fù)荷過大等。4. 發(fā)生過流報警造成這類故障的原因有：( 1)驅(qū)動器電流極限設(shè)定錯誤。( 2 )觸發(fā)電路的同步觸發(fā)脈沖不正

49、確。( 3)主軸電動機(jī)的點數(shù)線圈內(nèi)部存在局部短路。(4)驅(qū)動器的控制電源(+/-15V或015v電壓)存在故障。5. 速度偏差過大引起速度偏差的原因有：( 1 )機(jī)床切削負(fù)荷太重。(2) 速度調(diào)節(jié)器或測速反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。3) 主軸負(fù)載過大、機(jī)械傳動系統(tǒng)不良或制動器為松開。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)6. 熔斷器熔絲熔斷產(chǎn)生。 此故障的原因可能有：（1）驅(qū)動器控制印刷電路板不良。等。（2）電動機(jī)不良，如：電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對地短路等（3）測速發(fā)電機(jī)不良。（4）輸入電源相序不正確。（5）輸入電源存在缺相。7. 熱繼電器保護(hù)。8. 電動機(jī)過熱。9. 過電

50、壓吸收器燒壞 。通常情況下，它是由于外加電壓過高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾引起的。10. 運轉(zhuǎn)停止。11. 速度達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速。 引起這類故障的原因主要有：（1）電動機(jī)勵磁電流調(diào)整過大。（2）勵磁控制回路存在不良。（3）晶閘管整流部分太臟，造成直流母線電壓過低或絕緣性能降低。12. 主軸在加 / 減速時工作不正常。 引起此故障的原因可能有：（1）電動機(jī)加 / 減速電流計先設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。（2）電流反饋回路設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。3）加/ 減速回路時間常數(shù)設(shè)定不當(dāng)或電動機(jī) /負(fù)載間的慣量不匹配（4）機(jī)械傳動系統(tǒng)不良13. 電動機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕。 其原因可能有：（1）主軸電動機(jī)連續(xù)長時間過載工作。（

51、2）主軸電動機(jī)換向器表面太臟或有傷痕。（3）電刷上有切削液進(jìn)入。（4）驅(qū)動器控制回路的設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。3.4.2 維修實例故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，配套 SIEMEN$RA26*S列直流主軸驅(qū)動器，開 機(jī)后顯示主軸報警。分析與處理過程：檢查3歸皿“$只人26*系列直流主軸驅(qū)動器，發(fā)現(xiàn)報警的含義與提 示是“電源故障”，其可能的原因有：1. 電源相序接反。2. 電源缺相，相位不正確。3. 電源電壓低于額定值的 80%。測量驅(qū)動器輸入電壓正常， 相序正確， 但主驅(qū)動仍有報警， 因此可能的原因是電源板 存在故障。檢查確認(rèn)故障原因為印制電路板存在虛焊， 導(dǎo)致了同步電源的電壓降低， 引起了電源 報警

52、。重新焊接后電壓恢復(fù)正常，報警消失，機(jī)床恢復(fù)正常。3.5 交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)3.5.1 交流主軸驅(qū)動的組成交流伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)由主軸驅(qū)動單元、主軸電動機(jī)和檢測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)停時則完成閉環(huán)位置控制。 由于數(shù) 控機(jī)床的主軸驅(qū)動功率較大，所以主軸電動機(jī)采用鼠籠式感應(yīng)電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式， 旋轉(zhuǎn)編碼 器可以在主軸外安裝，也可以與主軸電動機(jī)做成一個整體， 主軸驅(qū)動單元的閉環(huán)控制、矢 量運算均由內(nèi)部的高速信號處理器及控制系統(tǒng)實現(xiàn)。交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)常見故障1. 電機(jī)過熱報警（1）電機(jī)過載，電機(jī)太熱。等電機(jī)溫度降低后再開機(jī)，看是否有報警，如果報警消 失，則可能

53、界些負(fù)載太大，檢查主軸機(jī)械負(fù)載或切削量是否過大。（2）電機(jī)電流太高，例如由于錯誤的電機(jī)數(shù)據(jù)。（3）電機(jī)熱保護(hù)開關(guān)開路，檢查主軸電機(jī)熱開關(guān)信號線是否斷線或插頭連接不良，用萬用表檢查電機(jī)過熱保護(hù)開關(guān)之間的電阻，應(yīng)為短路。如果開路，更換熱保護(hù)開關(guān)。（4）電機(jī)風(fēng)扇故障。（5）速度測量電路故障，更換控制板或電機(jī)編碼器。（6）電機(jī)繞組短路。（7）主軸溫升超標(biāo)a.軸承損傷。b.鎖緊螺母過緊。c.缺少潤滑油。d.恒油裝置失效。e.潤滑脂加得過多。2. 速度誤差過大報警主軸電機(jī)的實際速度與指令速度的誤差值超過允許值， 一般是啟動時電機(jī)沒有轉(zhuǎn)動或 速度上不去。（1）不啟動主軸，用手盤主軸使主軸電機(jī)快速轉(zhuǎn)動起來，估

54、計電機(jī)的實際速度使多少，讓另外一個人觀察系統(tǒng)的主軸控制板 LED顯示值或監(jiān)視畫面上的電機(jī)速度顯示值， 看 是否基本一致，一般情況有100200轉(zhuǎn)/分，如果只有12轉(zhuǎn)或10轉(zhuǎn)以下，則是電機(jī)速 度傳感器或速度反饋回路故障。用示波器測量控制板上的PA,PB端子的波形。若波形正常， 則控制板有故障，修理或更換，若波形不正常，更換編碼器。（2）如果速度顯示正常，則查電機(jī)或動力線是否正常，動力線可用萬用表或兆歐表 測量出，電機(jī)如果有問題，一般會出現(xiàn)過流報警而不會出此報警。（3）電機(jī)動力線相序是否接錯，如果不對，在啟動時主軸來回轉(zhuǎn)幾下后出此報警，可將 U、V 對調(diào)。（4）檢查主回路接觸器是否吸合，如果沒有吸

55、合，則測量接觸器的線圈有無交流電壓；如果無，則控制板有問題。如果有電壓，則更換接觸器；如果正常吸合，可測量直流 母線電壓是否正常；若無電壓，則可能是接觸器或整流橋有故障。（5）檢查控制板上的電源電壓是否正常。（6）如果有條件（即車間里有相同的交流主軸單元） ，可互換控制板或整套單元， 但 必須測量晶體管模塊沒有短路， 否則會將另一控制板燒壞。 這樣會很快判斷出是單元或控 制板或電機(jī)故障。3. 直流側(cè)保險燒斷報警三相200V交流電經(jīng)整流橋整流到直流300V,經(jīng)過一個保險后給晶體管模塊，控制板檢測此保險兩端電壓，如果太大，則產(chǎn)生此報警。1）用萬用表檢查主軸伺服單元的直流保險是否斷開，如果是斷路，更

56、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（2）檢查主控制板與單元的連接插座是否緊。（3）可能是報警檢測電路出故障，須檢查相應(yīng)的電路或送修。4. 缺相報警主軸三相輸入交流（L1、L2、L3）如果有一路沒有，控制板就可檢測出并報此警。（ 1 ）用萬用表檢查電源輸入三相交流是否有缺相。（ 2）用萬用表檢查三個輸入保險是否有燒斷，如果斷開，更換，但必須檢查有短路 引起燒保險，一般是后面的IGBT或IPM模塊有短路引起燒保險。同時檢查控制板的驅(qū)動 回路波形。（3）如果三相保險及電壓都正常，檢查控制板與單元的連接插座是否接觸好。（ 4）更換主控制板或送修。5. 過速度主軸超速 控制板檢測到來自模擬量的過速度或來自數(shù)字量的過速度。（1）如果一開機(jī)就有報警，則控制板的檢測回路有故障，更換控制板。（2）如果是給速度指令后，有飛車現(xiàn)象才發(fā)生的報警，要線檢查飛車故障。（3）如果再運行過程中出現(xiàn)該報警，關(guān)機(jī)重新開機(jī)，如果還是同樣故障，更換主軸 單元。（4）如果重