主轴驱动系统的故障诊断与维修

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。

数控车床主轴定位故障原因及维修方法数控车床主轴定位故障原因及维修方法数控车床主轴是数控车床的核心部件，负责驱动工件进行切削加工。

然而，有时候主轴的定位会出现故障，导致加工精度下降，甚至无法正常工作。

本文将探讨数控车床主轴定位故障的原因，并提供一些常见的维修方法。

1. 主轴定位故障的原因：1.1 主轴轴承故障：主轴轴承是支撑主轴的重要部件，如果轴承出现磨损、松动或损坏，会导致主轴定位不准确。

常见的原因包括润滑不良、使用时间过长、过度负载或工作环境恶劣等。

1.2 主轴螺纹松动：主轴和主轴螺套之间的螺纹连接如果松动，会导致主轴的定位不稳定。

这可能是由于螺纹未拧紧、螺纹磨损或螺纹螺母松动等原因造成的。

1.3 电机控制系统故障：数控车床主轴是由电机驱动的，如果电机控制系统出现故障，如电机驱动器故障、电源问题或连接线路松动等，都可能导致主轴定位不准确。

2. 维修方法：2.1 检查和更换主轴轴承：首先，需要检查主轴轴承的状态。

如果发现轴承存在磨损、松动或损坏的情况，应及时更换新的轴承。

此外，定期进行轴承的润滑也是必要的，可以减少轴承的磨损。

2.2 检查和紧固主轴螺纹连接：检查主轴和主轴螺套之间的螺纹连接，确保其紧固度。

如果发现连接松动，可以使用适当的工具进行拧紧。

如果螺纹磨损严重，建议更换新的螺纹部件。

2.3 检查和修复电机控制系统：检查电机控制系统，确保电机驱动器和电源正常工作。

如果发现故障，需要修复或更换故障部件。

同时，还应检查相关连接线路，确保连接牢固。

需要注意的是，维修数控车床主轴定位故障需要有专业的技术人员进行操作，因为涉及到机械和电气方面的知识。

此外，定期的保养和维护也是预防主轴定位故障的重要举措，可以延长数控车床的使用寿命，并提高加工精度。

《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。

主轴驱动系统常见故障处理与维护1. 引言主轴驱动系统是现代机械设备中常用的一个关键系统，负责提供动力和控制主轴的旋转速度。

然而，由于长时间使用或操作不当，主轴驱动系统可能会发生各种故障。

本文将介绍主轴驱动系统常见故障的处理方法和日常维护注意事项。

2. 常见故障处理与维护2.1 主轴不转或转速异常2.1.1 故障现象主轴在工作中停止转动或转速异常，影响了设备的正常运行。

2.1.2 处理方法•检查主轴驱动系统的电源是否正常连接，确保电源供应无误。

•检查主轴驱动系统中的电机驱动模块是否损坏，如损坏需要更换。

•检查主轴驱动系统的传感器是否损坏或失效，如有需要修复或更换。

•检查主轴驱动系统的控制器是否存在程序错误，如有需要重新编程或修复。

•检查主轴驱动系统的传动部件是否存在松动或磨损，如有需要紧固或更换。

2.1.3 维护注意事项•定期检查主轴驱动系统的电源连接情况，确保连接牢固。

•注重主轴驱动系统的传感器的维护和保养，定期清洁和校准。

•定期检查主轴驱动系统的控制器的程序，如有需要修复或更新。

•定期检查主轴驱动系统的传动部件的紧固度和磨损情况，如有需要进行维护和更换。

2.2 主轴噪音过大2.2.1 故障现象主轴运行时产生过大噪音，影响了设备的正常工作。

2.2.2 处理方法•检查主轴驱动系统的轴承是否损坏或缺乏润滑，如有需要更换轴承或添加润滑剂。

•检查主轴驱动系统的传动带是否紧固正确，如有需要调整传动带的张紧度。

•检查主轴驱动系统的齿轮传动部分是否存在松动或磨损，如有需要紧固或更换。

2.2.3 维护注意事项•定期检查主轴驱动系统的轴承的润滑情况，如有需要添加润滑剂。

•定期检查主轴驱动系统的传动带的张紧度，如有需要调整传动带的紧度。

•定期检查主轴驱动系统的齿轮传动部分的紧固度和磨损情况，如有需要进行维护和更换。

2.3 主轴温度过高2.3.1 故障现象主轴在工作中温度过高，可能导致设备停机或烧坏主轴。

2.3.2 处理方法•检查主轴驱动系统的冷却装置是否正常工作，如有需要修复或更换。

第3章学习情境二主轴不能起动故障诊断与维修3．1 主轴驱动系统3．1．1 主传动系统数控车床的主运动传动链的两端部件是主电动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传递给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。

主运动传动系统是数控车床最重要的组成部分之一，它的最高与最低转速范围、传递功率和动力特性决定了数控车床的最高切削加工工艺能力。

数控车床的主传动系统现在一般采用交流主轴电动机，通过带传动或主轴箱内2～4级齿轮变速传动主轴。

由于这种电动机调速范围宽而且又可无级调速，因此大大地简化了主轴箱的结构。

主轴电动机在额定转速时可输出全部功率和最大转矩，随着转速的变化，功率和转矩将发生变化；也有的主轴由交流调速电动机通过两级塔轮直接带动，并由电气系统无级调速，由于主传动链中没有齿轮，故噪声很小。

3．1．2 数控机床对主轴驱动的要求1．数控机床对主传动的要求随着数控技术的不断发展，传统的主轴驱动已不能满足要求，现代数控机床对主传动提出了更高的要求。

（1）要有宽的调速范围，数控机床的主传动要以保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

（2）数控机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间环节，简化主轴箱。

（3）在整个速度范围内要求主轴均能提供切削所需的功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率，即主轴恒功率范围要宽。

（4）要求主轴的正、反向转动时都可进行自动加减速控制。

（5）为了满足数控车床等具有的螺纹车削功能，要求主轴能与尽给系统实现同步控制，即要求主轴具有旋转尽给轴（C轴）的控制功能；为满足加工中心的自动换刀以及某些加工工艺（如精镗孔时退刀）的需要，还要求主轴具有高精度的准停功能等。

为满足上述要求，早期的数控机床常用直流主轴驱动系统。

但由于直流电动机受机械换向的影响，其使用和维护都比较麻烦，并且其恒功率调速范围小。

FANUC主轴驱动系统的通用故障序号故障征兆原因分析解决方法1 过速或失速报警（LED1红灯点亮）。

检测到直流主轴电机的速度太高或检测不到电机速度。

1．仔细检查直流主轴电机的测速发电机是否有电压输出。

2．检查电机的励磁电压是否正常，停止时是13.8V，电流为2.8A，启动时电压为32V，电流为6.8A。

3．检查控制板上+15V是否正常。

4．检查接线是否有错误，包括动力线A、H，励磁线J、K。

5．控制板设定错误，检查是否有维修人员改过短路棒或电位器的设定。

6．控制板故障，更换控制板，或送FANUC修理。

2 过电流或失磁报警（LED2点亮）电流检测器检测到电机的电流太高或控制板检测到电机没有励磁电流。

1．检查是否机械卡住，用手盘主轴，应该非常灵活。

2．检查直流主轴电机的线圈电阻是否正常，换向器是否太脏，如果太脏，可用干燥的压缩空气吹干净。

3．检查动力线A，H是否连接牢固。

4．检查励磁线J，K是否连接牢固。

5．检查主回路上的12个可控硅是否有短路的，如果有，更换（注意，一般坏的不止一个，正负之间阻值正常为无穷大）。

6．检查控制板上CH21（励磁电压指令）是否有电压（停止时是2.8V，启动时电压为6.8V）如果无，则更换元件IC16。

7．检查控制板上CH22（同步脉冲）是否有波形，如果无，更换元件HY21 A-OS02/4。

8．更换控制板上元件HY7，8，9，A-0S04（管脚11如果无脉冲，则该A-OS04坏）。

9．检查控制板上+15V是否正常。

10．检查控制板上元件HY10，11，12 的12，13，14，15管脚是否有脉冲，如果无，则更换该元件A-OS03。

11．检查控制板上元件HY15，16，17，18的管脚9、10，12、13，15、16间是否有脉冲，如果没有脉冲或脉冲幅值不够，则更换相应元件A-TC02，及HY13，14的A-DV05。

3 过热或过载报警（LED4点亮）1．直流主轴电机热继电器动作。

FANUC主轴驱动系统的故障分析FANUC主轴驱动系统是机床的重要组成部分之一，其主要功能是控制主轴的转速和转矩，保证机床的加工质量和稳定性。

然而，由于长时间使用或其他原因，主轴驱动系统可能出现各种故障，给机床的正常运行带来困扰。

下面将对FANUC主轴驱动系统的故障进行分析。

首先，主轴驱动系统可能出现的故障之一是主轴不转或无转矩。

可能的原因有：1.电源问题：检查电源是否正常供电，确保电压和电流符合要求。

2.主轴电机故障：检查主轴电机是否正常工作，是否有异常声音或烧毁的痕迹。

3.控制器问题：检查控制器的电路和连接是否正常，是否有松动或腐蚀现象。

4.传感器问题：检查主轴转速传感器和主轴转矩传感器是否正常工作，是否有损坏或连接不良。

5.主轴刹车故障：检查主轴刹车是否正常松开或闭合，是否有异常磨损或损坏。

另外，主轴驱动系统可能出现的故障之二是主轴转速不稳定。

可能的原因有：1.电源波动：检查电源供电是否稳定，排除电源波动的影响。

2.主轴电机故障：检查主轴电机是否存在转子偏磁、线圈短路或断路等问题，及时修复或更换电机。

3.控制器参数设置问题：检查控制器的参数设置是否正确，包括速度环和电流环的设置。

4.传感器问题：检查主轴转速传感器的连接是否良好，是否有松动或腐蚀现象。

最后，主轴驱动系统可能出现的故障之三是主轴振动过大。

可能的原因有：1.主轴松动：检查主轴端部是否存在松动现象，检查主轴轴承是否磨损或损坏。

2.主轴轴承故障：检查主轴轴承是否存在异响、振动或发热等现象，及时更换或修复。

3.主轴不平衡：检查主轴是否存在不平衡现象，进行动平衡校正。

4.机床结构问题：检查机床整体结构是否牢固，是否存在共振或变形现象。

通过以上的故障分析，对于FANUC主轴驱动系统的故障可以根据具体情况进行相应的排查和解决。

及时检修和维护主轴驱动系统，保证其正常运行，是保障机床加工质量和生产效率的重要环节。