数控机床主轴驱动系统故障维修案例文档格式.docx

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根据故障现象，检查机床交流主轴驱动器，发现驱动器显示为“A”。

根据驱动器的报警显示，由本章前述可知，驱动器报警的含义是“驱动器软件出错”，这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现，解决的方法通常是对驱动器进行初始化处理。

在本机床按如下步骤进行了参数的初始化操作：

1）切断驱动器电源，将设定端S1置TEST。

2）接通驱动器电源。

3）同时按住MODE、UP、DOWN、DATASET4个键

4）当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键,并保持1s以上。

5）同时按住MODE、UP键，使参数显示FC-22。

6）按住DATASET键1s以上，显示器显示“GOOD”，规范参数写入完成。

7）切断驱动器电源，将S1（SH）重新置“DRIVE”。

通过以上操作，驱动器恢复正常，报警消失，机床恢复正常工作。

例303．驱动器出现过电流报警的故障维修

一台配套FANUC11M系统的卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。

经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路、主回路的熔断器均熔断，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。

由于故障重复出现，证明该机床主轴系统存在问题，根据报警现象，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。

在以上几点中，根据现场实际加工情况，电动机过载的原因可以排除。

考虑到换上元器件后，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亦较小。

因此，故障原因可能性最大的是电动机绕组存在局部短路。

维修时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，证明该相存在局部对地短路。

拆开电动机检查发现，电动机内部绕组与引出线的连接处绝缘套已经老化；

经重新连接后，对地电阻恢复正常。

再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现。

例304．主轴驱动器AL-12报警的维修

一台配套FANUC11M系统的卧式加工中心,在加工过程中，主轴运行突然停止，驱动器显示12号报警。

交流主轴驱动器出现12号报警的含义是“直流母线过电流”，由本章前述可知，故障可能的原因如下：

1）电动机输出端或电动机绕组局部短路。

2）逆变功率晶体管不良。

3）驱动器控制板故障。

根据以上原因，维修时进行了仔细检查。

确认电动机输出端、电动机饶组无局部短路。

然后断开驱动器（机床）电源，检查了逆变晶体管组件。

通过打开驱动器，拆下电动机电枢线，用万用表检查逆变晶体管组件的集电极（C1、C2）和发射极（E1、E2）、基极（B1、B2）之间，以及基极（B1、B2）和发射极（El、E2）之间的电阻值，与正常值（表7-25所示）比较，检查发现C1-E1之间短路，即晶体管组件己损坏。

为确定故障原因，又对驱动器控制板上的晶体管驱动回路进行了进一步的检查。

检查方法如下：

1）取下直流母线熔断器F7，合上交流电源，输入旋转指令。

2）按表7-26、表7-27的引脚，通过驱动器的连接插座CN6、CN7，测定8个晶体管（型号为ETl91）的基极B与发射极E间的控制电压，并根据CN6、CN7插脚与各晶体管管脚的对应关系逐一检查（以发射极为参考，测量B-E正常值一般在2V左右）。

检查发现1C~lB之间电压为0V，证明C~B极击穿，同时发现二极管D27也被击穿。

在更换上述部件后，再次起动主轴驱动器，显示报警成为AL-19。

根据本章前述，驱动器AL-19报警为U相电流检测电路过流报警。

为了进一步检查AL-19报警的原因，维修时对控制回路的电源进行了检查。

检查驱动器电源测试端子，交流输入电源正常；

直流输出+24V、+15V、+5V均正常，但-15V电压为“0”。

进一步检查电源回路，发现集成稳压器（型号：

7915）损坏。

更换7915后，-15V输出电压正常，主轴AL-19报警消除，机床恢复正常。

例305．主轴驱动器AL-01报警的维修

一台配套FANUC21系统的立式加工中心，在加工过程中，主轴运行突然停止，系统显示ALM2001、ALM409报警，交流主轴驱动器显示AL-01报警。

该机床配套的系统为FANUC21系统，CRT上显示的报警含义如下：

ALM2001：

SPDLSERVOAL（主轴驱动器报警）。

ALM409：

SERVOALARM（SERIACERR）（伺服驱动器报警）。

主轴驱动器AL-01：

主轴电动机过热报警。

上述报警可以通过复位键清除，清除后系统能够起动，主轴无报警，但在正常执行各轴的手动参考点返回动作后，当Z轴向下移动时，又发生上述报警。

由于实际机床发生报警时，只是Z轴向下移动，主轴电动机并没有旋转，同时也不发热。

考虑到主轴电动机是伴随着Z轴一起上下移动，据此可以大致判定故障是由于Z轴移动，引起主轴电动机电缆弯曲，产生接触不良所致。

打开主轴电动机接线盒检查，发现接线盒内插头上的主轴电动机热敏电阻接线松动；

重新连接后，故障排除，机床恢复正常。

例306．主轴高速出现异常振动的故障维修

某配套FANUC0TA2系统的数控车床，当主轴在高速（3000r/min以上）旋转时，机床出现异常振动。

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，其原因通常比较复杂。

但在本机床上，由于故障前交流主轴驱动系统工作正常，可以在高速下旋转；

且主轴在超过3000r/min时，在任意转速下振动均存在，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，且在脱开主轴电动机与机床主轴的连接后，从控制面板上观察主轴转速、转矩显示，发现其值有较大的变化，因此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驱动系统连接，最终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。

例307．主轴声音沉闷并出现过电流报警的故障维修

一台配套FIDIAl2系统、FANUCl5型直流主轴驱动的数控仿型铣床，主轴在起动后，运转过程中声音沉闷；

当主轴制动时，CRT显示“FEEDHOLD”，主轴驱动装置的“过电流”报警指示灯亮。

为了判别主轴过电流报警产生的原因，维修时首先脱开了主轴电动机与主轴间的联接，检查机械传动系统，未发现异常，因此排除了机械上的原因。

接着又测量、检查了电动机的绕组、对地电阻及电动机的连接情况，在对换向器及电刷进行检查时，发现部分电刷已到达使用极限，换向器表面有严重的烧熔痕迹。

针对以上问题，维修时首先更换了同型号的电刷；

并拆开电动机，对换向器的表面进行了修磨处理，完成了对电动机的维修。

重新安装电动机后再进行试车，当时故障消失；

但在第二天开机时，又再次出现上述故障，并且在机床通电约30min之后，故障就自动消失。

根据以上现象，由于排除了机械传动系统、主轴电动机、连接方面的原因，故而可以判定故障原因在主轴驱动器上。

对照主轴伺服驱动系统的原理图，重点针对电流反馈环节的有关线路，进行了分析检查；

对电路板中有可能虚焊的部位进行了重新焊接，对全部接插件进行了表面处理，但故障现象仍然不变。

由于维修现场无驱动器备件，不可能进行驱动器的电路板互换处理，为了确定故障的大致部位，针对机床通电约30min后，故障可以自动消失这一特点，维修时采用局部升温的方法。

通过吹风机在距电路板8~10cm处，对电路板的每一部分进行了局部升温，结果发现当对触发线路升温后，主轴运转可以马上恢复正常。

由此分析，初步判定故障部位在驱动器的触发线路上。

通过示波器观察触发部分线路的输出波形，发现其中的一片集成电路在常温下无触发脉冲产生，引起整流回路U相的4只晶闸管（正组与反组各2只）的触发脉冲消失：

更换此芯片后故障排除。

维修完成后，进一步分析故障原因，在主轴驱动器工作时，三相全控桥整流主回路，有一相无触发脉冲，导致直流母线整流电压波形脉动变大，谐波分量提高，产生电动机换向困难，电动机运行声音沉闷。

当主轴制动时，由于驱动器采用的是回馈制动，控制线路首先要关断正组的触发脉冲，并触发反组的晶闸管，使其逆变。

逆变时同样由于缺一相触发脉冲，使能量不能及时回馈电网，因此电动机产生过流，驱动器产生过流报警，保护电路动作。

例308~例311．主轴只有漂移转速的故障维修

例308．故障现象：

一台配套FANUC7系统的数控铣床，主轴在自动或手动操作方式下，转速达不到指令转速，仅有1~2r/min，正、反转情况相同，系统无任何报警。

由于本机床具有主轴换档功能，为了验证机械传动系统动作，维修时在MDI方式下进行了高、低换档动作实验，发现机床动作正常，说明机械传动系统的变速机构工作正常，排除了档位啮合产生的原因。

检查主轴驱动器的电缆连接以及主轴驱动器上的状态指示灯，都处于正常工作状态，可以初步判定主轴驱动器工作正常。

进一步测量主轴驱动器的指令电压输入VCMD，发现在任何S指令下，VCMD总是为“0”，即驱动器无转速指令输入。

检查CNC控制柜，发现位置控制板上的主轴模拟输出的插头XN松动；

重新安装后，机床恢复正常。

例309．故障现象：

一台配套FANUCll系统的进口卧式加工中心，S指令无效，主轴转速仅为1~2r/min，无任何报警。

测量主轴驱动器的速度指令PcMD信号，发现在O-4500r/min的任何S指令下，VCMD总是为0，进一步测量CNC的S模拟输出，其值亦为“0”，表明CNC的主轴速度控制指令未输出。

由于CNC无报警显示，故主轴速度控制指令未输出可能的原因是主轴未满足转速输出的条件。

对照系统的接口信号，通过对PLC程序梯形图的分析发现：

PLC程序中主轴高/低速换档的标志位、机床的高/低落速档检测开关输入信号均为“0”，这与实际情况不符。

通过手动控制电磁阀，使机床换到低速档后，机床的低速档检测开关输入信号正确，PLC中主轴低速换档的标志位随之变为正确的状态，满足了主轴条件。

在此条件下再次启动主轴，机床恢复正常。

为了进一步判断机床故障的原因，通过MDI方式，执行M42（换高速档指令）后，发现M42指令不能完成。

检查高速档电磁阀已经得电，但高速档到位信号为“0”，由此判定故障原因在机床的机械或液压部分。

检查主轴箱内部，发现机床的换档机构的拨叉松动，在低速档时，由于拨叉向下动作，可以通过自重落下，因此机床可以正常工作；

换高速档时，拨叉向上运动，拔出后不能插入齿轮。

经重新安装后，机床恢复正常。

例310．故障现象：

一台配套FANUC0M的二手数控铣床，采用FANUCS系列主轴驱动器，开机后，不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，实际转速无法达到指令值。

在数控机床上，主轴转速的控制，一般是数控系统根据不同的S代码，输出不同的主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速的。

在本机床上，检查主轴驱动器无报警，且主轴出现低速旋转，可以基本确认主轴驱动器无故障。

根据故障现象，为了确定故障部位，利用万用表测量系统的主轴模拟量输出，发现在不同的S**指令下，其值改变，由此确认数控系统工作正常。

分析主轴驱动器的控制特点，主轴的旋转除需要模拟量输入外，作为最基本的输入信号还需要给定旋转方向。

在确认主轴驱动器模拟量输入正确的前提下，进一步检查主轴转向信号，发现其输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致；

交换模拟量极性后重新开机，故障排除，主轴可以正常旋转。

例311．故障现象：

一台配套FANUC0T的二手数控车床，采用FANUCS系列主轴驱动器，开机后，不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，转速无法达到指令值。

由于主轴驱动器无报警显示，故故障分析过程同上例。

在本机床上，经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确，因此排除了系统不良、主轴输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致的可能性。

考虑到本机床为二手机床，机床的主轴出厂设定参数已经遗失，在主轴调试前已经进行了参数的初始化处理，因此主轴驱动器参数设定不当的可能性较大。

对照主轴驱动器的实际连接，检查主轴参数，发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器的情况下，主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效，因此主轴转速倍率被固定在“0”，引起了上述故障。

修改参数后，主轴工作恢复正常，故障排除。

例312．主轴不能旋转的故障维修

一台配套FANUC6M系统的卧式加工中心,手动、自动方式下，主轴均不旋转，驱动器、CNC无报警显示。

用MDI方式，执行S100M03指令，系统“循环起动”指示灯亮，检查NC诊断参数，发现系统已经正常输出S代码与SF信号，说明NC工作正常。

检查PLC程序，对照主轴起动条件以及内部信号的状态，主轴起动的条件已满足。

进一步检查主轴驱动器的信号输入，亦已经满足正常工作的条件。

因此可以确认故障在主轴驱动器本身。

根据主轴驱动器的测量、检测端的信号状态，逐一对照检查信号的电压与波形，最后发现驱动器D/A转换器有数字信号输入，但其输出电压为“0”。

将D/A转换器集成电路芯片（芯片型号：

DAC80-0B1）拔下后检查，发现有一插脚已经断裂：

修复后，机床恢复正常。

例313．主轴引起的程序段无法继续执行的故障维修

一台配套FANUC6系统的卧式加工中心，在进行自动加工时，程序执行到M03S****程序段后，主轴能起动，转速正确，但无法继续执行下一程序段，系统、驱动器无任何报警。

现场检查，该机床在MDI方式下，手动输入M03或M04指令，主轴可以正常旋转，但修改S指令值，新的S指令无法生效；

而用M05指令停止主轴或按复位键清除后，可执行任何转速的指令。

检查机床诊断参数DGN700.0=1，表明机床正在执行M、S、T功能；

进一步检查PLC程序梯形图，发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1”，即：

M指令已经正常输出，但S功能完成信号SFIN（诊断号为DGN208.3）为0，导致了机床处于等待状态。

继续检查梯形图，发现该机床SFIN=1的条件是：

S功能选通信号SF（诊断号为DGN66.2）为“1”、主轴速度到达信号SAR（诊断号为DGN35.7）为“1”、主轴变速完成信号SPE（诊断号为DGN208.1）为“1”。

而实际状态是SF=1，SAR=0，SPE=0，故SFIN=0。

从系统手册可知SF、SPE、SFlN为CNC到PLC的内部信号，SAR与外部条件有关。

检查SAR信号输入发现，故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平，但数控系统I/O板上对应的SAR信号却为低电平。

检查信号连接发现电缆中存在断线，重新连接后，机床恢复正常。

例314．机床无法完成“换档”的故障维修

某配套FANUC0TA2系统的数控车床，在机床执行主轴传动级交换指令M41/42时，主轴一直处于抖动状态，无法完成“换档”动作。

根据故障现象，很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令M41/42无法执行完成引起的。

检查电磁阀信号与液压缸动作，发现换档动作实际已经完成，但滑移齿轮换档到位信号仍然为“0”，原因是检测用无触点开关不良。

通过更换无触点开关后，机床恢复正常。

例315．螺纹加工出现“乱牙”的故障维修

某配套大森R2J50L系统的数控车床，在G32车螺纹时，出现起始段螺纹“乱牙”的故障。

数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行的插补，“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的。

由于该机床使用的是变频器作为主轴调速装置，主轴速度为开环控制，在不同的负载下，主轴的起动时间不同，且起动时的主轴速度不稳，转速亦有相应的变化，导致了主轴与Z轴进给不能实现同步。

解决以上故障的方法有如下两种：

1）通过在主轴旋转指令（M03）后、螺纹加工指令（G32）前增加G04延时指令，保证在主轴速度稳定后，再开始螺纹加工。

2）更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度稳定后，再真正接触工件，开始螺纹的加工。

通过采用以上方法的任何一种都可以解决该例故障，实现正常的螺纹加工。

例316．表面出现周期性振纹的故障维修

某配套FANUCOT-A2系统的数控车床，在加工过程中，发现在端面加工时，表面出现周期性波纹。

数控车床端面加工时，表面出现振纹的原因很多，在机械方面如：

刀具、丝杠、主轴等部件的安装不良、机床的精度不足等等都可能产生以上问题。

但该机床为周期性出现，且有一定规律，根据通常的情况，应与主轴的位置检测系统有关，但仔细检查机床主轴各部分，却未发现任何不良。

仔细观察振纹与X轴的丝杠螺距相对应，因此维修时再次针对X轴进行了检查。

检查该机床的机械传动装置，其结构是伺服电动机与滚珠丝杠间通过同步齿形带进行联接，位置反馈编码器采用的是分离型布置。

检查发现X轴的分离式编码器安装位置与丝杠不同心，存在偏心，即：

编码器轴心线与丝杠中心不在同一直线上，从而造成了X轴移动过程中的编码器的旋转不均匀，反映到加工中，则是出现周期性波纹。

重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。

例317．不执行螺纹加工的故障维修

某配套FANUC0-TD系统的数控车床，在自动加工时，发现机床不执行螺纹加工程序。

数控车床加工螺纹，其实质是主轴的转角与Z轴进给之间进行的插补。

主轴的角度位移是通过主轴编码器进行测量的。

在本机床上，由于主轴能正常旋转与变速，分析故障原因主要有以下几种：

1）主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不良。

2）主轴编码器故障。

3）主轴驱动器与数控之间的位置反馈信号电缆连接不良。

经查主轴编码器与主轴驱动器的连接正常，故可以排除第1项；

且通过CRT的显示，可以正常显示主轴转速，因此说明主轴编码器的A、*A、B、*B信号正常；

再利用示波器检查Z、*Z信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确。

根据检查，可以确定主轴位置检测系统工作正常。

根据数控系统的说明书，进一步分析螺纹加工功能与信号的要求，可以知道螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给动作，因此它与主轴的速度到达信号有关。

在FANUC0-TD系统上，主轴的每转进给动作与参数PRM24.2的设定有关，当该位设定为“0”时，Z轴进给时不检测“主轴速度到达”信号；

设定为“1”时，Z轴进给时需要检测“主轴速度到达”信号。

在本机床上，检查发现该位设定为“1”，因此只有“主轴速度到达”信号为“1”时，才能实现进给。

通过系统的诊断功能，检查发现当实际主轴转速显示值与系统的指令值一致时，“主轴速度到达”信号仍然为“0”。

进一步检查发现，该信号连接线断开；

重新连接后，螺纹加工动作恢复正常。

例318．主轴慢转、“定向准停”不能完成的故障维修

一台采用FANUC10T系统的数据车床，在加工过程中，主轴不能按指令要求进行正常的“定向准停”，主轴驱动器“定向准停”控制板上的ERROR（错误）指示灯亮，主轴一直保持慢速转动，定位不能完成。

由于主轴在正常旋转时动作正常，故障只是在进行主轴“定向准停”时发生，由此可以初步判定主轴驱动器工作正常，故障的原因通常与主轴“定向准停”检测磁性传感器、主轴位置编码器等部件，以及机械传动系统的安装联接等因素有关。

根据机床与系统的维修说明书，对照故障的诊断流程，检查了PLC梯形图中各信号的状态，发现在主轴360º

范围旋转时，主轴“定向准停”检测磁性传感器信号始终为“0”，因此，故障原因可能与此信号有关。

检查该磁性传感器，用螺钉旋具作为“发信挡铁”进行实验，发现信号动作正常，但在实际发信挡铁靠近时，检测磁性传感器信号始终为“0”。

重新进行检测磁性传感器的检测距离调整后，机床恢复正常，

例319．“定向准停”控制板熔断器熔断的故障维修

一台配套FANUC6M系统的卧式加工中心，在正常加工时，经常出现主轴驱动器上的熔断器S3.2A熔断现象。

该机床使用的是FANUC模拟式交流主轴驱动系统，且具有主轴“定向准停”（定位）选择功能，主轴驱动器上的熔断器S3.2A为主轴“定向准停”选择功能板的外部5V保护熔断器。

考虑到机床上主轴“定向准停”检测磁性传感器随机床主轴箱频繁上下运动，是最容易引起故障的部位，若连接不良较容易引起磁性传感器的5V短路，并引起集成电路损坏，导致S3.2熔断器的熔断。

维修时经过认真检查，逐一测量5V回路，最终发现主轴驱动器中的一片SN74148N集成电路已经损坏。

在对磁性传感进行重新连接，测量无短路后，更换SN74148N集成电路，故障排除。

例320．主轴定位速度偏差过大的故障维修

一台配套FANUCllM系统的卧式加工中心，当执行M06换刀指令时，在主轴定向过程中，主轴驱动器发生AL-02报警。

主轴驱动器AL-02报警的含义是“速度偏差过大”。

为了判定故障原因，在MDI方式下，单独执行M19主轴定向准停指令，发现驱动器也存在同样故障。

据操作者介绍，此机床在不同的Y轴位置，故障发生的情况有所不同；

通常在Y轴的最低点，故障不容易发生。

为了验证，维修时把主轴箱下降到了最低点，在MDI方式下，执行M19定向准停指令，发现确实主轴工作正常。

根据以上现象分析，可以初步判定故障可能的原因是驱动器与电动机之间的信号电缆连接不良的可能性较大。

维修时拆下电动机编码器的连接器检查，发现接头松动，内部有部分线连接不良。

经重新焊接后，主轴恢复正常。

例321．主轴不能进行变速的故障维修

一台配套FANUC6系统的立式加工中心，主轴在低速时（低于120r/min）时，S指令无效，主轴固定以120r/min转速运转。

由于主轴在低速时固定以120r/min转速运转，可能的原因是主轴驱动器有120r/min的转速模拟量输入，或