主轴伺服系统故障诊断与维修

　　主轴驱动系统就是在系统中完成主运动的动力装置部分，其功能是带动工件或刀具作相应的旋转。主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴电动机齿轮换档，目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以适应切削的需要：二是主轴电动机通过同步齿形带或皮带驱动主轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省去了齿轮和离合器，主轴箱实际上成了主轴支架，简化了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。

1 主轴伺服系统故障诊断

　　数控机床对主轴要求在很宽的恒功率范围内转速可调，并有螺纹加工、准停和恒功率加工等功能，这对主轴提出了相应的进给控制汞1位置控制要求。主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，相应的主轴电动机装有编码器作为主轴位置检测(也有在主轴上直接安装外置式的编码器)，当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一‘是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。

　　1.1 过载

　　发生过载的原因是切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机过热主轴驱动装置显示过电流报警等。

　　1.2 主轴不能转动

　　主轴不能转动时应检查
　　(1)CNC系统是否有速度控制信号输出；
　　(2)使能信号是否接通，通过CNC显示器观察I/O状态，分析机床PLC梯形图(或流程图)以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；
　　(3)主轴电动机动力线断裂或主轴控制单元是否连接；
　　(4)机床负载是否过大；
　　(5)主轴驱动装置是否发生故障；
　　(6)主轴电机是否发生故障；
　　(7)主轴与电动机连接皮带过松或皮带表面有油，是否造成打滑；
　　(8)主轴中的拉杆是否拉紧夹持刀具的拉钉(在车床上就是卡盘未夹紧工件)。

　　1.3 主轴转速异常或转速不稳定

　　当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，可能存在以下问题：
　　(1)CNC系统输出的主轴转速模拟量(通常为O～±10 v)没有达到与转速指令对应的值，或速度指令错误：
　　(2)CNC系统中D/A变换器发生故障；
　　(3)主轴转速模拟：量中有干扰噪声：
　　(4)测速装置存在故障或速度反馈信号断线；
　　(5)电动机过载；
　　(6)电动机性能不良(包括励磁丧失)；
　　(7)主轴驱动装置发生故障。

　　1.4 主轴转动时振动或噪声太大

　　首先要区分噪声及振动发生在主轴机械部分还足在电器部分，检查方法有：
　　(1)如故障在减速过程中发生，一般是由驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障：
　　(2)主轴旋转在恒转速时，可通过观察主轴电动机在停车过程中是否有噪声和振动来区别；
　　(3)检查振动的周期是否与转速有关，如无关，一般是主轴驱动装置尚未调整好；如有关，则应检查主轴机械部分性能是否良好，测速装置是否不良：
　　(4)电源是否存在缺相或存在电源电压不正常的现象；
　　(5)控制单元上的电源开关设定是否存在(50/60 Hz切换)错误；
　　(6)伺服单元上的增益电路和颤抖电路是否已经调整好；
　　(7)电流反馈回路是否已经调整好；
　　(8)三相输入的相序是否正确；
　　(9)主轴箱与床身的连接螺钉是否已经松动；
　　(10)对轴承预紧力、预紧螺钉、游隙状况作重新调查；
　　(11)轴承是否已经损坏；
　　(12)主轴系统是否需要重新进行动平衡调整；
　　(13)齿轮是否发生严重损伤，齿轮啮合间隙是否过大：
　　(14)是否存在润滑不良现象；
　　(15)主轴与主轴电动机的连接皮带是否过紧；
　　(16)连接主轴与电动机的连轴器是否发生故障；
　　(17)主轴负荷是否太大。

　　1.5 主轴加/减速时工作不正常造成此故障的原因有以下几种：
　　(1)减速极限电路调整不良；
　　(2)电流反馈回路不良；
　　(3)DN/减速回路时间常数设定和负载惯量不匹配：
　　(4)驱动器再生制动电路故障；
　　(5)传动带连接不良。