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数控机床主轴故障维修数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的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。
因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。
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、拟定维修工作计划、计划工时和费用；通过查阅数控机床PLC的相关显示界面和电路原理图、数控系统和就变频器说明书等维修资料，分析故障原因；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。
主轴相关知识数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，其功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工。
它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。
通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。
主轴系统分类及特点全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。
目前，无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机，通过带传动带动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。
另外根据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。
模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制，有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。
目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应（异步）电机的形式，性价比很高，这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。
串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，日本发那克公司的α系列等。
1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速，由于电动机始终工作在额定转速下，经齿轮减速后，在主轴低速下输出力矩大，重切削能力强，非常适合粗加工和半精加工的要求。
FAＮUＣ数控系统维修及参数2009-8-１５ 8：４1:０4 FＡＮＵC数控系统维修技巧1由于现代数控系统的可＊性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障主要是由系统参数的设置,伺服电机和驱动单元的本身质量，以及强电元件、机械防护等出现问题而引起的.设备调试和用户维修服务是数控设备故障的两个多发阶段。
设备调试阶段是对数控机床控制系统的设计、PLC编制、系统参数的设置、调整和优化阶段。
用户维修服务阶段,是对强电元件、伺服电机和驱动单元、机械防护的进一步考核,以下是数控机床调试和维修的几个例子：例 1 一台数控车床采用ＦAＧOR ８0 2 5控制系统,Ｘ、Z轴使用半闭环控制,在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点,总有２、３mm的误差，而且误差没有规律,调整控制系统参数后现象仍没消失,更换伺服电机后现象依然存在,后来仔细分析后估计是丝杠末端没有备紧，经过螺母备紧后现象消失。
例２一台数控机床采用ＳIEＭＥＮＳ 81 ０T系统，机床在中作中ＰＬC程序突然消失，经过检查发现保存系统电池已经没电,更换电池,将PLC传到系统后，机床可以正常运行.由于SＩEＭEＮS ８１０Ｔ系统没有电池方面的报警信息,因此，ＳＩEＭENS ８1 ０T系统在用户中广泛存在这种故障。
例 3 一台数控车床配ＦＡNUCO －ＴＤ系统，在调试中时常出现ＣRＴ闪烁、发亮,没有字符出现的现象，我们发现造成的原因主要有 :①ＣRＴ亮度与灰度旋钮在运输过程中出现震动.②系统在出厂时没有经过初始化调整。
③系统的主板和存储板有质量问题。
解决办法可按如下步骤进行:首先,调整ＣRＴ的亮度和灰度旋钮，如果没有反应,请将系统进行初始化一次,同时按R ＳT键和ＤEＬ键,进行系统启动，如果CＲＴ仍没有正常显示，则需要更换系统的主板或存储板。
例 4 一台加工中心TＨ6 2 ４０,采用FＡGOＴ8０ 5５控制系统，在调试中C轴精度有很大偏差,机械精度经过检查没有发现问题，经过ＦAＧOR技术人员的调试发现直线轴与旋转轴的伺服参数的计算有很大区别，经过重新计算伺服参数后，C轴回参考点,运行精度一切正常.对于数控机床的调试和维修，重要的是吃透控制系统的PＬＣ梯形图和系统参数的设置,出现问题后，应首先判断是强电问题还是系统问题，是系统参数问题还是PLC梯形图问题,要善于利用系统自身的报警信息和诊断画面，一般只要遵从以上原则,小心谨慎，一般的数控故障都可以及时排除。
《数控机床故障诊断与维护》课程标准课程代码：学时：64 学分：4一、课程的地位与任务《数控机床故障诊断与维护》是一门专业课程，先修课程有机械制造、气动液压、电控及PLC 技术应用等。
本课程是机电技术的综合应用，对学习机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
同时也是数控的一门专业主干核心课程，具有实践性强、应用面广的特点。
通过《数控机床故障诊断与维护》的教学，使学生能够获得数控机床的基本理论和基本知识，初步掌握数控机床故障诊断与维护的基本思路、基本方法和基本原则，具有分析并排除数控机床常见故障的能力。
为今后学习后续课程和从事相关工作打下扎实的基础。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容第一章数控机床维修与维护基础第一节数控机床概述(1)数控机床的产生背景(2)数控机床的基本概念(3)数控机床的组成(4)数控机床的工作过程(5)数控机床的种类(6)数控机床的常用数控系统简介第二节数控机床的故障维修基础(1)数控机床的故障定义(2)数控机床常见故障的特点与规律(3)数控机床常见故障的种类(4)数控机床发生故障时的诊断方法第三节数控机床的日常维修维护与保养(1)数控机床日常维修维护工作的内容(2)数控机床机体的维护与保养(3)数控机床电气控制系统的日常维护(4)数控机床维修人员应具备的基本要求(5)数控机床的维修维护的技术资料(6)数控机床故障诊断与维护常用仪器仪表及工具第四节FANUCOi系统数控机床基本操作(1)数控机床面板介绍(2)数控机床的基本操作(3)手动进给操作第二章数控系统硬件故障诊断与维护第一节数控系统硬件概述第二节数控系统硬件的更换方法第三节数控系统硬件故障的诊断方法第四节数控机床的抗干扰措施第三章数控系统软件故障诊断与维护第一节数控系统软件的组成第二节数控系统的参数设置第三节数控系统的参数备份与恢复第四节数控系统软件故障的诊断与处理方法第四章数控机床PLC故障诊断与维护第一节数控机床PLC基础(1)数控机床中PMC的用途(2)数控机床用PLC种类(3)数控机床PLC梯形图程序(4)数控机床PLC梯形图符号第二节数控机床用PLC的操作(1)FANUCOi数控系统的PMC调试功能(2)PMC的基本操作(3)PMC编程实例第三节数控系统PMC故障诊断(1)数控系统PMC的故障类型及原因(2)通过PMC进行故障诊断的方法(3)数控机床PMC控制功能程序分析(4)典型PLC故障的分析与诊断流程第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维护第一节进给伺服系统的概述(1)进给伺服系统的组成(2)数控机床对进给伺服驱动系统的要求(3)进给伺服驱动系统的分类第二节步进电动机伺服系统及工作原理(1)步进进给伺服驱动系统(2)步进电动机进给伺服驱动系统的工作原理(3)步进电动机驱动系统的常见故障与维修第三节交流伺服进给驱动装置的组成及工作原理(1)交流进给伺服系统的特点(2)模拟式交流伺服控制原理(3)数字交流伺服系统控制原理(4)交流伺服系统的维护与调整第四节位置检测装置的组成及工作原理(1)位置检测装置的要求(2)位置检测方式分类(3)位置检测元件及其维护(4)位置检测故障的诊断第六章主轴驱动系统故障诊断与维护第一节数控机床主轴驱动系统基本知识(1)数控机床对主轴传动的要求(2)主轴系统分类及特点(3)主轴伺服系统故障的形式及诊断第二节交流主轴伺服系统概述(1)交流主轴伺服系统的特点(2)交流主轴调速原理(3)交流数字式主轴伺服系统（4）交流模拟式主轴伺服系统第三节交流主轴驱动系统故障诊断与维修（1）交流数字式主轴伺服系统故障的诊断与排除（2）交流模拟式主轴伺服系统故障的诊断与排除（3）主轴伺服系统故障实例及分析第七章数控机床机械结构故障诊断与维护第一节数控机床精度的检验第二节主传动机械结构的维护与维修第三节进给系统机械传动结构的维修第四节换刀装置的维护与故障诊断第五节其它辅助故障诊断与维护2.学时分配本课程在教学过程中，强调基础理论和基本概念的掌握，同时注重学生的实际动手操作，要求能把基础理论应用于实践中，让学生具备处理和排除数控机床基本故障的能力。
SCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界2011年8月第23期科技视界Science &Technology Vision1伺服系统简介1.1伺服系统的概念数控机床伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统,又称随动系统。
在数控机床中,伺服系统是连接数控系统和数控机床本体的中间环节,是数控机床的“四肢”。
因为伺服系统的性能决定了数控机床的性能,所以要求伺服系统具有高精度、快速度和良好的稳定性。
1.2伺服系统的工作原理伺服系统是一种反馈控制系统,它以指令脉冲为输入给定值与输出被调量进行比较,利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节,以消除偏差,使被调量跟踪给定值。
所以伺服系统的运动来源于偏差信号,必须具有负反馈回路,并且始终处于过渡过程状态。
在运动过程中实现了力的放大。
伺服系统必须有一个不断输入能量的能源,外加负载可视为系统的扰动输入。
2直流主轴伺服系统从原理上说,直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别,但因为数控机床高速、高效、高精度的要求,决定了直流主轴驱动系统具有以下特点:2.1调速范围宽。
2.2直流主轴电动机通常采用全封闭的结构形式,可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。
2.3主轴电控机通常采用特殊的热管冷却系统,能将转子产生的热量迅速向外界发散。
2.4直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流,以实现四象限的运行。
2.5主轴控制性能好。
2.6纯电气主轴定向准停控制功能。
3交流主轴伺服系统主轴驱动交流伺服化是数控机床主轴驱动控制的发展趋势,交流主轴伺服系统的特点如下:3.1振动和噪声小3.2采用了再生制动控制功能3.3交流数字式伺服系统控制精度高3.4交流数字式伺服系统用参数设定(不是改变电位器阻值)调整电路状态4主轴伺服系统的常见故障形式4.1当主轴伺服系统发生故障时,通常有三种表现形式4.1.1是在操作面板上用指示灯或CRT 显示报警信息;4.1.2是在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故障状态;4.1.3是主轴工作不正常,但无任何报警信息。
1-1 为什么说机械制造装备在国民经济开展中起着重要的作用？制造业是国民经济开展的支柱产业，也是科技技术开展的载体及使其转化为规模生产力的工具与桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平与综合国力的重要标准。
1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精细化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心与柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化与功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表现在机床可进展调整以满足不同工件的加工。
1-6．机械制造装备的机电一体化表达在哪些方面？可获得什么好处？答：机械制造装备的机电一体化表达在：其系统与产品的通常构造是机械的，用传感器检测来自外界与机器内部运行状态的信息，由计算机进展处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进展操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。
采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能：1，对机器或机组系统的运行参数进展巡查与控制；2，对机器或机组系统工作程序的控制；3，用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械构造。
1-7 对机械制造装备如何进展分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机与排屑装置等设备。
1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时表达工业工程的需求？答：工业工程是对人、物料、设备、能源与信息能组成的集成系统进展设计，改善与实施的一门科学。
电主轴的基本构成电主轴是电机中的一个重要组成部分，它承担着传递电机功率和旋转运动的功能。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置。
电机是电主轴的核心部件。
电机可以分为直流电机和交流电机两种类型。
直流电机通过直流电源供电，产生恒定的转速和转矩；交流电机则通过交流电源供电，具有转速可调和转矩可变的特点。
电机的选型应根据实际应用需求来确定，包括所需功率、转速范围、工作环境等因素。
轴承是电主轴中起支撑和定位作用的部件。
轴承的选择应考虑电主轴的工作负荷、转速和精度要求等因素。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承由滚珠或滚子构成，具有较高的刚度和精度，适用于高速和高精度的场合；滑动轴承利用润滑油膜来减少摩擦，适用于低速和大负荷的场合。
驱动装置是电主轴实现转动的关键组成部分。
常见的驱动装置有电机、减速器和传感器。
电机通过电源供电，产生转矩驱动轴承和传动装置旋转；减速器通过降低电机转速来提高电主轴的扭矩输出；传感器用于检测电主轴的转速、位置和负荷等参数，实现对电主轴的控制和监测。
传动装置是电主轴将电机功率传递到工作部件的重要连接部件。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和蜗杆传动等。
皮带传动通过带动轮来实现功率传递，具有噪声低和传动比可调的优点；齿轮传动通过齿轮啮合来实现功率传递，具有传动效率高和传动精度高的特点；蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，适用于大扭矩和低速传动。
除了以上基本构成部分，电主轴还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置。
附件包括装夹装置、刀具和夹具等，用于固定工件和刀具，实现加工操作；冷却系统用于降低电主轴的工作温度，提高工作效率和寿命。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置等。
电主轴的设计应根据实际需求来确定各个部件的参数和类型，以实现电主轴的高效、稳定和可靠工作。
在应用中还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置，以满足特定的加工要求和工作环境。
只有合理选择和配置电主轴的各个组成部分，才能实现电主轴的良好性能和工作效果。
主轴驱动系统常见故障及处理数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。
5.1 主轴驱动系统概述主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。
主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。
它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。
5.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。
机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。
数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。
在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。
随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。
现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：（1）调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。
目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。
主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。
在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。
（2）恒功率范围要宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。
电主轴详细参数及安装电主轴是一种用于机床和自动化设备的电动驱动装置，常用于高精度加工和高速切削过程中。
电主轴的详细参数和安装步骤如下：一、电主轴的详细参数：1.功率：电主轴的功率通常以千瓦（kW）为单位，表示电主轴的驱动能力。
功率越高，表示电主轴可以提供更大的切削力和速度。
2. 转速范围：电主轴的转速范围通常以转/分钟（rpm）为单位，在机床加工中，转速通常会根据加工工件的材料和要求进行调整。
3.切削力：切削力是指电主轴在切削过程中对工件施加的力量，通常以牛顿（N）为单位。
高切削力可以提高加工效率，但也会对工件和机床产生较大的负荷。
4.扭矩：扭矩是指电主轴在旋转时产生的力矩，通常以牛顿·米（Nm）为单位。
扭矩越大，表示电主轴可以提供更强的切削力和转动力，适用于加工较硬的材料。
5.尺寸和重量：电主轴的尺寸和重量通常根据机床和设备的要求进行设计。
尺寸小、重量轻的电主轴常用于小型机床和精密加工。
6.冷却方式：电主轴在高速运转时会产生大量的热量，因此通常需要通过冷却系统来进行降温。
常见的冷却方式包括水冷却和风冷却。
7.精度：电主轴的精度是指其转轴的偏差程度，通常以微米（μm）为单位。
高精度的电主轴可以提供更高的加工精度和表面光洁度。
二、电主轴的安装步骤：1.准备工作：确定电主轴的安装位置，并清理安装区域。
检查电主轴和相关附件是否完好无损。
2.安装底座：根据电主轴的尺寸和机床的要求，选择合适的底座，并按照底座的安装说明进行安装。
3.安装轴承和套筒：根据电主轴的设计要求，将轴承和套筒安装在底座上。
注意轴承和套筒的安装方向，以确保电主轴的转动平稳。
4.安装电机：将电主轴的电机安装在底座上，并连接电源和控制线路。
调整电机的位置和方向，以确保其与轴承和套筒对应地连接。
5.安装飞轮和传动装置：根据机床和设备的要求，安装电主轴的飞轮和传动装置。
调整飞轮和传动装置的位置和距离，确保其与电机和轴承的连接正确。
6.连接冷却系统：根据电主轴的冷却方式，连接相应的冷却系统。
【关键字】精品数控机床故障诊断与维修实训报告系别：班级：姓名：学号：实训时间：实训内容项目一主轴传动系统的毛病维修与保养任务一变频主轴常见毛病维修与保养任务二伺服主轴常见毛病与保养项目二进给传动系统的毛病维修与保养任务一超程毛病维修任务二进给系统电气毛病维修项目三数控系统的毛病维修与保养任务一数据传输与备份任务二机床无法回参考点毛病维修任务三参数设置项目四数控机床电气控制毛病维修与保养任务一数控车床电气毛病排除与保养项目五数控机床的安装与调试任务一滚珠丝杆的安装与调试任务二编码器的安装任务三数控机床性能调试项目一主轴传动系统的毛病维修与保养一实训目的1 了解变频主轴的组成2 熟悉主轴的机械机构及变频器的接线，主要参数意义及设置方法3 能够进行变频主轴常见毛病维修二实训设备THWLBF-1 型数控车床维修技能实训考核装置图1-1 THWLBF-1 型数控车床维修技能实训考核装置本装置由数控车床系统交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其它辅助功能模块和十字滑台等组成，通过此设备进行项目训练，能检验学生的团队协作能力，计划组织能力、交流沟通能力、职业素养和安全意识等。
三变频主轴常见毛病维修与保养1．变频器的功能、连接与调试1）变频器操作面板说明图1-2 变频器操作面板2）端子接线操作说明图1-3 变频器接线端子图3）参数设置方法（1）恢复参数为出厂值（2）变更参数的设定值（3四伺服主轴常见毛病维修与保养1伺服驱动系统1)本装置采用FANUC公司的伺服驱动系统，具有如下特点：（1）供电方式为三相200V-240V供电。
（2）智能电源管理模块，碰到毛病或紧急情况时，急停链生效，断开伺服电源，确保系统安全可靠。
（3）控制信号及位置、速度等信号通过FSSB光缆总线传输，不易被干扰。
（4）电机编码器为串行编码信号输出。
图1-4 驱动连接图项目二进给传动系统的毛病维修与保养一实训目的1 能对急停、超程电路进行分析与维修2 熟悉接线定义，会正确测量3 能够进行参数调试及设置4 能够对进给部分的故障进行分析和处理二实训设备THWLBF-1 型数控车床维修技能实训考核装置三超程故障维修对于FANUC 0i mate-TC数控系统，急停信号的输入点定义为X8.4，与24V 进行常闭连接；参考点信号输入点定义为X9.0（X轴）和X9.1（Z轴），与24V进行常闭连接；限位信号输入点可以根据实际情况进行定义，与PMC程序中的点对应，与24V进行常闭连接。
