主轴伺服系统故障诊断与维修

　　1.6外界干扰

　　由于受电磁干扰，屏蔽或接地措施不良，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。判别有无干扰的方法是：当主轴转速指令为零时，主轴有往复摆动现象，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。

　　1.7主轴速度指令无效，转速仅为1—2 r/min分析故障原因如下：
　　(1)CNC模拟量输出(D/A)转换电路发生故障；
　　(2)CNC速度输出模拟量与驱动器连接不良或断线；
　　(3)主轴转向控制信号极性与主轴转向输入信号不一致；
　　(4)主轴驱动器参数设定不妥。

　　1.8主轴不能进行变速

　　造成主轴不能转速主要有以下原因：
　　(1)CNC参数设置不妥或因编程错误造成主轴转速控制信号输出为某一固定值；
　　(2)D/A转换电路发生故障；
　　(3)主轴驱动器速度模拟量输入电路发生故障。

　　1.9螺纹加工出现“乱牙”故障

　　数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行插补，主轴的角位移是通过主轴编码器进行测量的。在螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给的动作，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，“乱牙”往往是由于主轴与z轴进给不能实现同步引起的，此外，还有以下原因：
　　(1)主轴编码器或z轴“零位脉冲”不良或受到干扰；
　　(2)主轴编码器或连轴器发生松动(断裂)；
　　(3)主轴编码器信号线接地或屏蔽不良，被干扰；
　　(4)主轴转速不稳定，有抖动现象；
　　(5)主轴转速尚未稳定，就执行了螺纹加工指令(G32)，导致了主轴与z轴进给不能实现同步，造成“乱牙”(采用“G32”前加G04延时指令或更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度平稳后，再开始螺纹加工，即可实现正常的螺纹加工)。

　　除了以上描述，还有一些常见的主轴系统故障，比如主轴定位点不稳定、主轴定位时出现振荡、主轴不能定位、主轴定位不准等在这里不再一一赘述。

2 维修实例

　　例1：某立式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。
　　分析：经检查发现，交流主轴驱动器主回路、再生制动回路、主回路的熔断器均烧坏，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。
　　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。

　　根据现场实际加工情况分析，电动机过载的原因可以排除，更换元器件后，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很小。因此发生故障的最大可能性是在电动机绕组中存在着局部短路。经仔细测量电动机绕组的各相电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，这证明该相局部对地发生了短路。拆开电动机检查后发现，电动机内部绕组与引出线的连接处绝缘套已经老化；经重新连接并更换元器件后，对地电阻恢复正常，故障不再出现，机床开始正常运行。

　　例2：DM4600加工中心，在更换了主轴编码器后，出现主轴在定位时不断产生振荡，无法完成正确定位的故障。

　　分析：由于该机床更换了主轴位置编码器，机床在执行主轴定位时减速动作正确，故障原因可能与主轴位置反馈极性有关，当位置反馈极性设定错误时，必然引起以上现象。在更换了主轴编码器之后，主轴位置反馈极性可以通过交换编码器的输出信号(Ua1/Ua2，Ua1’/Ua2’)由CNC控制，也可以通过修改CNC机床的主轴位置反馈极性参数(硬件配置参数中主轴编码器的部件号)，使主轴恢复了正常的定位动作。

3 结语

　　在平时进行数控机床的维修时，应该在充分调查现场并掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来。在分析故障时，维修人员不应局限于CNC部分，而是要对机床的电气、机械、液压、气动等多方面作详细的检查，并在进行综合判断后，制定出排除故障的方案，提高诊断故障的效率，快速排除故障。