数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯课件

数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯数控（数控（CNCCNC）系统中）系统中的关键部件故障检测与维护的关键部件故障检测与维护赵阳山一汽大众集团 上海动力研究院 研究员zhao_ysfaw-侯树凯恺辉电讯系统科技有限公司 高级工程师winde.数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯第第2章章 主轴驱动装置及维修技术主轴驱动装置及维修技术主轴速度控制信号主轴速度控制信号:FANUC-OC/OD系统速度输出代码地址为系统速度输出代码地址为: F172F173.3FANUC-16/16i、18/18i、Oi系统速度输出代码地址为系统速度输出代码地址为: F36F37.3数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯数控机床主轴驱动装置数控机床主轴驱动装置模拟量主轴驱动装置（变频器）模拟量主轴驱动装置（变频器）串行数字主轴驱动装置串行数字主轴驱动装置数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.1 模拟量控制的驱动装置及维修技术模拟量控制的驱动装置及维修技术2.1.1 通用变频器的组成及端子功能通用变频器的组成及端子功能 1变频器主电路工作原理及接线变频器主电路工作原理及接线 安川安川G5变频器主电路原理图变频器主电路原理图数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯变频器输入接线实际使用注意事项变频器输入接线实际使用注意事项: : 根据变频器输入规格选择正确的输入电源。根据变频器输入规格选择正确的输入电源。 变频器输入侧采用断路器变频器输入侧采用断路器(不宜采用熔断器不宜采用熔断器)实现保护实现保护,其断路其断路器的整定值应按变频器的额定电流选择而不应按电动机的额定电器的整定值应按变频器的额定电流选择而不应按电动机的额定电流来选择。流来选择。 变频器三相电源实际接线无需考虑电源的相序。变频器三相电源实际接线无需考虑电源的相序。 1 和和 2用来接直流电抗器用来接直流电抗器(为选件为选件),如果不接时如果不接时,必须把必须把 1 和和 2短接短接(出厂时出厂时, 1 和和 2用短接片短接用短接片短接)。指示灯指示灯HL不仅作为直流电压的显示不仅作为直流电压的显示,而且维修作为变频器是而且维修作为变频器是否有电标志。否有电标志。 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯变频器输出接线实际使用注意事项：变频器输出接线实际使用注意事项： 输出侧接线须考虑输出电源的相序。输出侧接线须考虑输出电源的相序。 实际接线时实际接线时,决不允许把变频器的电源线接到变频器的输出端。决不允许把变频器的电源线接到变频器的输出端。 一般情况下一般情况下,变频器输出端直接与电动机相连变频器输出端直接与电动机相连,无需加接触器无需加接触器和热继电器。和热继电器。 变频器变频器G5主电路接线图主电路接线图数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯安川安川G5SG5S变频器控制回路接线端子图变频器控制回路接线端子图 2变频器控制回路功能及端部接线变频器控制回路功能及端部接线 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯开关量输入端子功能开关量输入端子功能 (出厂出厂)模拟量输入端子功能模拟量输入端子功能数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯变频器输出端子功能变频器输出端子功能 (出厂出厂)数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.1.2 2.1.2 数控车床主轴调速变频器的应用数控车床主轴调速变频器的应用 SSCK20 数数 控控 车车 床床数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯SSCK20数控车床主轴驱动装置的接线图数控车床主轴驱动装置的接线图 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯变频器到变频器到CNC的信号的信号(通过系统的通过系统的PMC): : (1)(1)变频器故障输入信号（变频器故障输入信号（1920） (2)(2)主轴速度到达信号（主轴速度到达信号（2627） (3)(3)主轴零速信号（主轴零速信号（25252727） 变频器到机床侧的信号变频器到机床侧的信号: : (1)(1)主轴速度表的信号主轴速度表的信号 (2)(2)主轴负载表的信号主轴负载表的信号 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯CNC到变频器的信号到变频器的信号: :(1)(1)主轴正转信号（主轴正转信号（111）、主轴反转信号）、主轴反转信号(211) (2)(2)系统故障输入系统故障输入(311) (3)(3)系统复位信号系统复位信号(411) (4)(4)主轴电动机速度模拟量信号主轴电动机速度模拟量信号(1317) (5)(5)主轴点动信号（主轴点动信号（711） 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯SSCK20数控车床主轴驱动装置的实际接线图数控车床主轴驱动装置的实际接线图数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.1.3变频器功能参数的设定及操作变频器功能参数的设定及操作1.安川变频器的编程器的操作面板安川变频器的编程器的操作面板数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2. 操作键的功能操作键的功能数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯控制模式选择功能码的设定与具体操作控制模式选择功能码的设定与具体操作 3. 数控车床变频控制功能设定与操作数控车床变频控制功能设定与操作数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯U/FU/F控制功能码的设定与具体操作控制功能码的设定与具体操作 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯变频器矢量控制及自动调整操作步骤变频器矢量控制及自动调整操作步骤 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯（1 1）主回路低电压故障）主回路低电压故障UV1UV1（DC Bus Under voltDC Bus Under volt）变频器主回路的直流电压低于参数变频器主回路的直流电压低于参数L205L205标准设定值（标准设定值（190V190V）。）。产生故障的可能的原因有产生故障的可能的原因有: :变频器的三相交流输入电压过低；变频器的三相交流输入电压过低；变频器内部熔断器变频器内部熔断器F1F1熔断；变频器的整流块损坏；变频器的电熔断；变频器的整流块损坏；变频器的电压监控电路不良。压监控电路不良。（2 2）控制回路低电压故障）控制回路低电压故障UV2UV2（CTL Ps Under voltCTL Ps Under volt）变频器控制电路的电压变频器控制电路的电压( (辅助电源输出辅助电源输出24V24V、5V)5V)过低报警。产生过低报警。产生故障的可能原因有故障的可能原因有: :控制电路本身故障；变频器电压监控电路不控制电路本身故障；变频器电压监控电路不良。良。 1 1电压故障报警电压故障报警2.1.4 变频器报警代码及维修技术变频器报警代码及维修技术（3 3）浪涌电压保护回路故障）浪涌电压保护回路故障UV3UV3（MC AnswerbackMC Answerback）产生故障的可能原因有产生故障的可能原因有: :变频器交流输入出现浪涌电压（尖峰电变频器交流输入出现浪涌电压（尖峰电压）；变频器的浪涌吸收器压）；变频器的浪涌吸收器（压敏电阻）损坏。（压敏电阻）损坏。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯（4 4）过电压故障）过电压故障OVOV（Over VoltageOver Voltage）变频器的直流主回路直流电压超过检测标准值（一般为变频器的直流主回路直流电压超过检测标准值（一般为DC800VDC800V）报警。产生故障的可能原因有：变频器交流输入电压过高；电动报警。产生故障的可能原因有：变频器交流输入电压过高；电动机减速时间设定过短；变频器制动单元故障；变频器内部电压监机减速时间设定过短；变频器制动单元故障；变频器内部电压监控电路不良。控电路不良。（5 5）瞬时停电检查中）瞬时停电检查中UVUV（Under VoltageUnder Voltage）变频器运行过程中检测出电源瞬间掉电报警。机床断电再重新上电变频器运行过程中检测出电源瞬间掉电报警。机床断电再重新上电操作可以解除该故障。操作可以解除该故障。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯 2 2电流故障报警电流故障报警（1 1）过电流故障）过电流故障OCOC（Over CurrentOver Current）变频器的瞬时输出电流超过了变频器额定电流的变频器的瞬时输出电流超过了变频器额定电流的200%200%。产生故障的。产生故障的可能原因有：加速时间设定过短；可能原因有：加速时间设定过短；U/FU/F控制的电压补偿设定过高；控制的电压补偿设定过高；电动机短路；变频器输出侧短路；电流检测电路不良。电动机短路；变频器输出侧短路；电流检测电路不良。（2 2）输出侧对地短路故障）输出侧对地短路故障GFGF（Ground FaultGround Fault）变频器输出侧的瞬时接地电流超过了变频器额定电流的变频器输出侧的瞬时接地电流超过了变频器额定电流的50%50%。产生。产生故障的可能原因有：电动机侧对地故障的可能原因有：电动机侧对地短路；变频器电流检测电路不良。短路；变频器电流检测电路不良。（3 3）输出侧短路故障）输出侧短路故障SCSC（Short CircuitShort Circuit）产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机短路；产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机短路；变频器电流检测电路不良。变频器电流检测电路不良。（4 4）主回路熔断器故障）主回路熔断器故障PUFPUF（DC Bus Flues OpenDC Bus Flues Open）产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机相间短产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机相间短路。路。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯3 3散热板片过热故障散热板片过热故障OHOH（Heat sink Over TmpHeat sink Over Tmp）变频器散热片的温度超过了变频器散热片的温度超过了L802L802的设定值（出厂值为的设定值（出厂值为9595）。产生故障的可能原因有：变频器的散热风扇损坏；）。产生故障的可能原因有：变频器的散热风扇损坏；散热片的通风道堵塞；参数散热片的通风道堵塞；参数L802L802设定过低（误设定）；设定过低（误设定）；变频器周围温度过高（如电箱电风扇故障）；变频器温度变频器周围温度过高（如电箱电风扇故障）；变频器温度检测电路不良。检测电路不良。4 4电动机过载故障电动机过载故障OL1OL1（Motor Over LoadedMotor Over Loaded）变频器的实际输出电流超过了电动机额定电流且超过参数变频器的实际输出电流超过了电动机额定电流且超过参数L102L102设定的时间（即变频器内的电子热保护动作）。产设定的时间（即变频器内的电子热保护动作）。产生故障的可能原因有：电动机额定电流参数生故障的可能原因有：电动机额定电流参数E201E201设定不设定不当；电动机负载过重；电动机绕组匝间短路。当；电动机负载过重；电动机绕组匝间短路。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯 5 5功能参数设定错误报警功能参数设定错误报警OPE01OPE01：变频器容量设定不当。：变频器容量设定不当。OPE02OPE02：参数设定不当（参数设定超过设定范围）。：参数设定不当（参数设定超过设定范围）。OPE03OPE03：多功能输入设定不当（多功能输入有：多功能输入设定不当（多功能输入有2 2个以上相个以上相同的值）。同的值）。OPE06OPE06：控制方式参数选择错误（参数：控制方式参数选择错误（参数A102A102设定与变设定与变频器实际控制方式不符）。频器实际控制方式不符）。OPE10OPE10：U/FU/F参数设定不当（最高频率、基本频率、中间参数设定不当（最高频率、基本频率、中间频率、最低频率之间设定矛盾）。频率、最低频率之间设定矛盾）。首先进行变频器初始化操作如果故障解除，则为变频首先进行变频器初始化操作如果故障解除，则为变频器参数设定不当如果故障还存在，则需更换变频器器参数设定不当如果故障还存在，则需更换变频器数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯6 6外部端子外部端子3838异常信号输入故障异常信号输入故障EF3EF8EF3EF8（External Fault38External Fault38）当变频器的多功能输入端参数（当变频器的多功能输入端参数（H01H06H01H06）设定为）设定为202F202F时，该输入端为外部异常报警输入控制。故障原因可能是：时，该输入端为外部异常报警输入控制。故障原因可能是：外部控制故障；变频器输入端子输入电路故障。外部控制故障；变频器输入端子输入电路故障。7 7变频器本身硬件或软件故障变频器本身硬件或软件故障OPROPR（Oper DisconnectOper Disconnect）：面板操作器接触不良。）：面板操作器接触不良。ERRERR（EEPROM R/W ErrEEPROM R/W Err）：）：EEPROMEEPROM的读的读/ /写出现异常，用户写出现异常，用户软件不良或软件不良或EEPROMEEPROM硬件故障。硬件故障。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.2 2.2 串行数字控制的主轴驱动装置及维修技术串行数字控制的主轴驱动装置及维修技术 2.2.1 2.2.1 电源模块及维修技术电源模块及维修技术 1. 电源模块原理及作用电源模块原理及作用(FANUC系统系统系列系列)数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.FANUC2.FANUC系统系统系列电源模块的端子功能系列电源模块的端子功能状态指示窗口（）：状态指示窗口（）：（绿色）表示电源模块控制电源工作（绿色）表示电源模块控制电源工作（红色）表示电源模块故障（红色）表示电源模块故障表示电源模块未启动表示电源模块未启动表示电源模块启动就绪表示电源模块启动就绪表示电源模块报警信息表示电源模块报警信息/：交流输入交流输入/输出输出/：均为输出均为输出：模块之间连接接口模块之间连接接口：再生制动电阻的选择再生制动电阻的选择CX3：主电源主电源MCC控制信号的连接器控制信号的连接器 CX4： ESPESP急停信号连接器急停信号连接器：三相交流输入三相交流输入数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯CX1ACX1A：交流：交流200V200V控制控制电源输入，连接到机电源输入，连接到机床控制变压器床控制变压器DC LinkDC Link：DC300VDC300V输出，输出，连接到主轴模块及进给模连接到主轴模块及进给模块块CX1BCX1B：交流：交流200V200V电压输出电压输出，连接到主轴模块的，连接到主轴模块的CX1ACX1AJX1BJX1B：模块之间信息连接：模块之间信息连接，连接到主轴模块的，连接到主轴模块的JX1AJX1ACX4CX4：系统急停信号，连：系统急停信号，连接到机床面板的急停开关接到机床面板的急停开关L1L1、L2L2、L3L3：三相交流电：三相交流电源输入，经接触器连接到源输入，经接触器连接到伺服变压器伺服变压器CX2ACX2A、CX2BCX2B：直流电：直流电压压DC24VDC24V输出，连接输出，连接到主轴模块的到主轴模块的CX2ACX2ACX3CX3：MCCCC动作确认动作确认信号，连接到主接触信号，连接到主接触器的控制线圈回路中器的控制线圈回路中3.FANUC3.FANUC系统系统系列电源模块的连接系列电源模块的连接数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯4.FANUC4.FANUC系统系统系列电源模块报警代码系列电源模块报警代码数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.2.2 FANUC串行数字控制的主轴装置及连接串行数字控制的主轴装置及连接 系列主轴模块系列主轴模块i系列主轴模块系列主轴模块i系列主轴模块系列主轴模块数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯Link:DC300VLink:DC300V直流电源直流电源CX1A/CX1B:200VCX1A/CX1B:200V交流控制电路的电源输入交流控制电路的电源输入/ /输出接口。输出接口。CX2A/CX2B:24VCX2A/CX2B:24V输入输入/ /输出及急停信号接口。输出及急停信号接口。 JX4:JX4:主轴伺服信号检测板接口。主轴伺服信号检测板接口。 JX1A/JX1B:JX1A/JX1B:模块之间信息输入模块之间信息输入/ /输出接口。输出接口。JY1:JY1:外接主轴负载表和速度表的接口。外接主轴负载表和速度表的接口。 JA7B:JA7B:串行主轴输入信号接口连接器。串行主轴输入信号接口连接器。JA7A:JA7A:用于连接第二串行主轴的信号输出接口。用于连接第二串行主轴的信号输出接口。JY2:JY2:连接主轴电动机速度传感器（主轴电机内装脉冲发生连接主轴电动机速度传感器（主轴电机内装脉冲发生器和电机过热信号）。器和电机过热信号）。JY3:JY3:作为主轴位置一转信号接口。作为主轴位置一转信号接口。JY4:JY4:主轴独立编码器连接器（光电编码器）。主轴独立编码器连接器（光电编码器）。JY5:JY5:主轴主轴C CS S轴（回转轴）控制时，作为反馈信号接口。轴（回转轴）控制时，作为反馈信号接口。U U、V V、W:W:主轴电动机的动力电源接口主轴电动机的动力电源接口。 1.FANUC1.FANUC系统系统系列系列主轴模块的端子功能主轴模块的端子功能数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯DC LinkDC Link：DC300VDC300V输入，连接输入，连接到电源模块的直流电压输出到电源模块的直流电压输出JA7B：主轴信息输入信号，：主轴信息输入信号，连接到连接到CNC系统的系统的JA7AJY4：主轴位置和速度检测信：主轴位置和速度检测信号，连接到主轴位置编码器号，连接到主轴位置编码器CX2A：DC24V输入接口输入接口与电源模块的与电源模块的CX2B相连相连CX1A：交流：交流200V电压输入电压输入连接到电源模块的连接到电源模块的CX2BJX1A：模块之间信息接口模块之间信息接口连接到电源模块的连接到电源模块的JX1BJX1BJY2：主轴电动机内装传感：主轴电动机内装传感器信号及定子绕组温度开关器信号及定子绕组温度开关信号信号CX2B：DC24V输出，连接到输出，连接到伺服模块的伺服模块的CX2A 2.FANUC 2.FANUC系统系统系列系列主轴模块的连接主轴模块的连接U、V、W：连接到主轴电动：连接到主轴电动机，为动力电源机，为动力电源数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯系列系列电源模块与主轴模块实际连接图电源模块与主轴模块实际连接图数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.2.4 串行数字控制的主轴系统参数的设定及初始化操作串行数字控制的主轴系统参数的设定及初始化操作 1.1.主轴伺服画面显示参数主轴伺服画面显示参数 串行主轴伺服画面显示参数（串行主轴伺服画面显示参数（SPS）置为）置为“1”FANUCOC/OD系统系统: :参数为参数为389#1FANUC16/16i/18/18i/Oi系统系统: :参数为参数为3111#1 2.2.主轴画面显示操作主轴画面显示操作 FANUC16/18/Oi系统系统 FANUCOC/OD系统系统 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯串行数字主轴设定画面串行数字主轴设定画面 3.3.串行数字主轴伺服画面串行数字主轴伺服画面 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯串行数字主轴调整画面串行数字主轴调整画面 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯串行数字主轴监控画面串行数字主轴监控画面 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.3 数控机床主轴的位置和速度控制装置及故障分析数控机床主轴的位置和速度控制装置及故障分析 电动机内装传感器电动机内装传感器主轴编码器主轴编码器数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯1.1.串行数字控制的主轴电动机速度检测装置串行数字控制的主轴电动机速度检测装置 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯主轴电动机速度检测装置的常见故障：主轴电动机速度检测装置的常见故障：（1 1）主轴电动机的速度超差报警（放大器为）主轴电动机的速度超差报警（放大器为AL02AL02）主轴电动机的指令速度脉冲数与电动机反馈速度脉冲数的差值超主轴电动机的指令速度脉冲数与电动机反馈速度脉冲数的差值超过了规定值。主要原因有电动机的连接电缆过了规定值。主要原因有电动机的连接电缆JY2JY2接触不良、电动接触不良、电动机的相序接反、电动机内装速度检测装置故障及系统不良。机的相序接反、电动机内装速度检测装置故障及系统不良。（2 2）主轴电动机的速度反馈脉冲电压低报警（放大器为）主轴电动机的速度反馈脉冲电压低报警（放大器为AL31AL31）产生故障的主要原因是系统提供的产生故障的主要原因是系统提供的+5V+5V电压低、电动机内装电压低、电动机内装检测装置不良及系统主轴控制模块不良。检测装置不良及系统主轴控制模块不良。数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯2.2.数控机床主轴独立编码器的作用及信号连接数控机床主轴独立编码器的作用及信号连接 （1）实现主轴与进给轴的同步）实现主轴与进给轴的同步控制控制 。主轴编码器的作用主轴编码器的作用:（2）实现恒线速度切削控制）实现恒线速度切削控制 。（3）实现主轴定向准停控制。）实现主轴定向准停控制。 （4）实现主轴刚性攻丝控制。）实现主轴刚性攻丝控制。 数控CNC系统中故障检测与维护节选一汽大众恺辉电讯主轴编码器常见故障及维修主轴编码器常见故障及维修:(1)(1)不执行螺纹加工的故障及维修技术不执行螺纹加工的故障及维修技术 。（2）螺纹加工出现螺纹加工出现“乱扣乱扣”的故障及维修技的故障及维修技术术 。（3）螺纹加工出现螺距不稳故障的原因分析螺纹加工出现螺距不稳故障的原因分析 。（4）主轴定向停不能完成故障及原因分析。主轴定向停不能完成故障及原因分析。 （5）加工中心换刀过程的掉刀故障及原因分析。加工中心换刀过程的掉刀故障及原因分析。