三菱数控系统主轴系统的故障诊断及排除

维护与修理　＿　技＿　术　＿版　

三菱数控系统主轴系统的故障诊断及排除　

黄　风　

（武汉兴东机电设备工程公司，湖北武汉４３００７０）　

摘要：介绍三菱数控系统的主轴部分在工作中出现的故障以及排除的方法。　

关键词：数控机床；主轴故障；报警；维修　

中图分类号：ＴＨ１７　文献标识码：Ｂ　

一、案例１：主轴高速旋转时出现异常振动　

１．故障现象。配套三菱Ｅ６８系统的数控车床，当主轴在　高速（３　０００ｒ／ｍｉｎ以上）旋转时，机床出现异常振动。　

２．分析与处理。数控机床的振动与机械系统的设计、　

安装、调整以及机械系统的固有频率、主轴驱动系统的固　

有频率等因素有关。但在本机床上，由于发生故障前主轴　驱动系统工作正常，可以在高速下旋转。而且本次故障现　

象是主轴在超过３　０００ｄｍｉｎ时，在任意转速时振动均存在，　所以可以排除机械共振的原因。　

检查机床机械传动系统的安装与连接，未发现异常，　

且在脱开主轴与机床主轴的连接后，从控制面板上观察主　

轴转速、转矩或负载电流值，其数据有较大的变化，因此　

可以初步判定故障在主轴驱动系统的电气部分。　经仔细检查机床的主轴系统配线，发现该机床的主轴　

驱动器的接地线连接不良，将接地线重新连接后，机床恢　复正常。　

二、案例２：在屏幕上不能设定主轴速度　

１．基本配置。加工中心配三菱Ｍ６４系统。　２．故障现象。在屏幕上不能设定主轴速度。　（１）在屏　

幕上写入ｓ料　，设定主轴速度后，按下“ＩＮＰＵＴ”，设定值　

不能写到屏幕上而是回到最小值。　（２）按下“ＲＥＳＥＴ”，　可得到设定值。分析以上两种现象都与ＰＬＣ程序有关，　

３．分析与处置。第一种现象是程序接口ＦＩＮＩＳＨ－－Ｙ２２６　

没有正确处理，见图１。当在屏幕上写入ｓ指令的数值时，　

Ｘ２３４＝ＯＮ，但是与主轴运行相关的条件Ｍ５０＝ＯＦＦ时，Ｙ２２６　

就不能接通，由于Ｙ２２６＝ＯＦＦ，写在屏幕上的ｓ指令数值处　

于“反白状态”，不能实际写入控制器内，故而即使按下　“ＩＮＰＵＴ”键，写在屏幕上的ｓ指令仍然无效。　条件　Ｍ．Ｓ．Ｔ指令完成条件　２２６）　

图１　ＦＩＮＩＳＨＩ接口的正确应用　

如果不需要主轴自动换档，则一般不需要Ｍ５０条件，直　接用Ｘ２３４驱动——Ｙ２２６。这样处理后，能顺利写入主轴指　

令。在屏幕上不能写入选刀刀号也与此有关。　

另一种情况是ＰＬＣ程序内主轴倍率寄存器Ｒ１４８一直为　

零。主轴速度也不能写入。其实质是主轴速度写入后，由　于其倍率为零，故而实际指令值为零。　

经过对ＰＬＣ程序的正确处理后，排除了上述故障。　

三、案例３：屏幕上不能显示实际主轴速度　１．基本配置。数控车床配三菱Ｍ６４系统。　

２．分析与处置。在三菱数控显示屏的ｓ指令下端有一括　号，在该括号内显示的是主轴的实际转速。如果屏幕上不　

能显示实际主轴速度，则可能是以下原因：如果是伺服主　

轴，其主轴编码器信号已经直接接入主轴伺服驱动器，通　

过总线读人了控制器内。如果主轴由变频器或普通电机直　接驱动，或者经过变速箱换挡后，实际的主轴转速必须由　

直接连接于丝杠的编码器检测再送人基本Ｉ／Ｏ板上的“同期　

编码器”接口。同期编码器必须符合１０２４Ｐ／Ｒ．的要求。　

（１）分析：参数设置不当。　

（２）正确设置如下。　＃３２３８＝０００４（编码器反馈信号有效）；　

＃３０２５＝２（对于编码器串联型的伺服主轴）；　

＃３０２５是“主轴编码器的连接选择”；　

２ｏｌ１年１１月ｌ中国设备工程　

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＃３０２５＝０（无主轴）；　

＃３０２５＝１（主轴编码器接在机械端，编码器信号接人Ｉ／Ｏ　

板的“同期编码器”插口）；　＃３０２５＝２（主轴电机编码器信号直接接入主轴驱动　

器）。　与＃３０２５有关的参数是＃１　２３６。当＃３０２５＝２时，用＃　

１２３６选择Ｒ１８／Ｒ１９（主轴实际速度）的脉冲输入源。当主轴编　码器信号直接接入主轴驱动器内，并使用该信号作为主轴　

转速信号时，设置＃１２３６的ｂｉｔ＝０。使用变频器驱动或“普　通电机＋减速箱”驱动主轴，而且在主轴端加装了编码器，　

以此编码器检测主轴电机转速时，设置＃１２３６的ｂｉｔ＝１。在　

Ｉ／Ｆ诊断画面上，监视Ｒ１８／Ｒ１９可以观察实际主轴速度。　

四、案例４：主轴运行不畅（颤动、抖动）　

１．基本配置。加工中心配三菱Ｍ６４系统。　２．故障现象。上电后，点动运行主轴，主轴运行不畅　

（颤动，抖动），伴有沉闷的啸叫。　

３．分析与处置。　（１）分析：是否有机械抱闸的影响；是否主轴电机型　

号参数设置错误。是否主轴电机相序连接错误。　（２）检查处置：如果机械抱闸没有打开，当然会对主　

轴电机运行有重大影响，这种情况是必须首先排除的，经　

过检查，抱闸已经打开。主轴电机型号参数是＃３２４０，经检　

查参数设置正确。重点检查了主轴电机与主轴驱动器之间　的相序连接，发现主轴电机一侧的相序与主轴驱动器不符，　

重新改接以后，故障消除。当相序连接错误时，多数会出　

现此类故障现象，这种情况有很多例。　五、案例５：Ｅ６０系统无主轴模拟信号输出　

１．基本配置。热处理机床配三菱Ｅ６０数控系统。　

２．故障现象。热处理机床配三菱Ｅ６０数控系统使用模拟　主轴，但在屏幕上写入ｓ　指令后，测定其Ｉ／Ｏ板上的模拟　

信号输出口“ＡＯ”口，却没有电压输出。发生时段：调试　

阶段。　３．分析与处置。对于模拟主轴，必须设定主轴相关参数。　

＃１０３９＝１（有一个主轴）；　

＃３０２４＝２（模拟主轴）；　

＃３２３７＝０００４；　＃３００１＝额定速度（模拟信号＝ＤＣ１０Ｖ时对应的速度）。　

检查系统参数没有设定＃３００１，由于没有设定＃３００１，　

系统没有建立起“模拟电压信号与实际速度的对应关系”，　

故系统没有“模拟输出”，必须根据所使用的变频器规格正　

确设定“＃３００１（额定速度）”。　

正确设定以上参数后，在屏幕上设定“Ｓ１　０００”这样的　

主轴指令，在模拟量接口上就可以测量到相应的ＤＣ电压。　

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在显示屏的Ｉ／Ｆ画面可以观察Ｒ１０８的值，其对应实际主　轴速度，对模拟主轴，可以用｝｝３　００１调整其精确的转速。　

六、案例６：数控伺服主轴过热的原因分析及故障排除　

１．基本配置。加工中心数控系统：三菱Ｍ７０Ａ，驱动器　型号：ＭＤＳ—Ｄ—ＳＰＪ３—５５，主轴电机型号：ｓＪ—Ｖ５．５—１４Ｔ＋　

ＴＳ５６９１（１２８Ｐ／ＲＥＶ）。　２．故障现象。用户报告称，该主轴配用于加工中心，　在３　Ｏ００ｒ／ｍｉｎ时可正常工作，电机温度在３０℃。电机在　

６　Ｏ００ｄｍｉｎ时发热严重，温度升至８０—１２０￣Ｃ。此时尚未实际　

切削，只是主轴空转。　用户做过如下处理：　（１）将电机脱开负载，电机在　

６　Ｏ００ｒ／ｍｉｎＩ作时正常。没有温度升高现象；　（２）对主轴机　

械安装精度做过精密测量，确认机械精度在标准范围之内　

（有三台同类型的机床在使用）；　（３）全部参数按照厂家提　供的标准值设定，经过反复的核对无误。　

现场观察到的现象是：设定主轴速度Ｓ＝３　０００ｄｍｉｎ，实　

际主轴速度很快稳定在３　Ｏ００ｒ／ｍｉｎ，温度＝３０　３４℃；设定主　轴速度Ｓ＝６　Ｏ００ｄｍｉｎ，实际主轴速度在５　９９０～５　９９９间跳动，　

温度＝６７—７１℃。　

３．对故障的基本判断。　（１）因为主轴电机空转没有发热现象，所以判断主轴　

电机并没有“硬故障”。　

（２）外部机械安装精度已经由制造厂家多次测量，保　

证没有问题，况且在３　０００ｒ／ｍｉｎ时能够正常工作，观察其空　载电流在１０％以下，这也排除了机械系统的安装精度问题。　

（３）主轴参数是系统生产商提供的出厂值，应该根据　

实际情况加以调整。如果主轴其他的参数如“电机型号”、　“编码器分辨率”、“回生电阻类型”设置不对，控制器会　

检测出并自动报警。而对于主轴伺服电机而言，主轴电机　

以速度控制为目标，因此其可以调整的参数主要是ＶＧＮ　（速度环增益）。　

４．ＶＧＮ参数的调整。　

现场更改ＶＧＮ参数后主轴工作状况的变化如下。　（１）ＶＧＮ参数１３００５＝１５０（标准值），主轴电机在　

３　Ｏ００ｇｍｉｎ时可正常工作，温度＝３０—３４℃。空载电流＝７％　

１０％，速度误差＝０～１。　

主轴电机在５　Ｏ００ｒ／ｍｉｎ时，空载电流在３０％～４０％　速度误差＝１０～２０，从画面上看，实际速度一直在跳动，不　

能稳定在指令值范围。　

主轴电机在６　Ｏ００ｒ／ｍｉｎ时，空载电流在５０％　７０％　

速度误差＝１０～２０，从画面上看，实际速度一直在跳动，不　

能稳定在指令值范围，温度在短时内上升到７０℃。　

（

２）设置ＶＧＮ参数１３００５＝２５０，逐渐升高主轴速度，主　维护与修理　

轴电机在５　０００　５　６００ｒ／ｍｉｎ时，工作正常；当主轴电机在　６　０００ｒ／ｍｉｎ又出现不正常。空载电流在５０％～７０％，速度误　

差＝１０　２０，从画面上看，实际速度一直在跳动，不能稳定　

在指令值范围，温度在短时内上升到７０℃。主轴电机在　

５　６００ｒ／ｍｉｎ￣正常工作，而在６　０００ｒ／ｍｉｎ就出现异常，对比是　很明显的。　以上试验说明：修改参数１３００５（ＶＧＮ）能改善电机运　

行，而且问题不在硬件，而在参数上，伺服电机最主要的　

参数是ＶＧＮ，因此继续将参数１３００５（ＶＧＮ）提高。　（３）设定参数１　３００５（ＶＧＮ）＝３００，比标准设定值提高　

一倍，这时，主轴电机的工作状态有了明显改善。主轴电　机在６　０００ｒ／ｍｉｎ时，空载电流在１３％一１４％速度误差＝０～１，　

从画面上看，实际速度稳定在指令值范围，温度在４０％。　

（４）ＶＧＮ参数的影响过程　

参数１３００５（ＶＧＮ）是“速度环增益”，是“实际速度　跟随指令速度的能力”。　；　技　术　版　每　

当参数１３００５（ＶＧＮ）＝１５０，而指令速度升高Ｎ５　０００—６　

０００ｒ／ｍｉｎ，在“主轴监视画面”观察到实际速度一直在乱跳，　

没有稳定在指令值范围，这说明主轴伺服电机一直努力使　

“实际速度”达到“指令速度”，但由于“速度环增益　（ＶＧＮ）”不够，所以“实际速度”一直不能达到“指令速　

度”，但主轴电机一直在执行“实际速度”跟随“指令速度”　的动作，所以，主轴电机的电流就异常增大，电流增大温度　

就升高，表现在显示屏上是：实际速度一直在跳动；电流值　

升高，达到５０％～７０％；电机温度在８０～１２０￣Ｃ。当提高“速　

度环增益”参数１３００５（ＶＧＮ）＝３００，伺服主轴电机的实际　速度跟随指令速度的能力提高，实际速度很快就达到指令速　

度。所以电机工作状态就正常了。　

收稿日期：２０１０—１２—１７　［编辑：李晶晶】　

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