3数控机床故障诊断与维修

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,数控机床故障诊断与维修,项目三,主轴驱动系统的,故障诊断与维修,【技能目标】,能够分析主轴驱动系统典型故障的原因并能排除故障。,【知识目标】,熟悉通用变频器常见故障的原因及排除方法。,熟悉串行主轴系统的报警号及故障处理。,熟悉主轴准停控制功能的常见故障诊断。,掌握主轴驱动系统典型故障的原因及诊断方法,【项目导入】,主轴驱动系统也称为主传动系统，是数控系统中完成主运动的动力装置。主轴驱动系统的性能直接决定加工工件的表面质量。主轴驱动系统一旦出现故障，可能会造成工件报废，甚至会造成撞车事件，因此，其可靠性直接影响数控机床的安全和生产效率。,主轴驱动系统故障在数控机床故障中占的比例较大，因此，应掌握主轴驱动系统的典型故障现象，合理运用所学的故障诊断方法对主轴驱动系统故障进行处理。,任务：请根据数控机床主轴驱动系统的故障现象分析故障的可能原因，确定诊断方案并排除故障。,【项目实施及相关知识】,主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。主轴驱动系统可分为直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统。目前数控机床的主轴驱动系统多采用交流主轴驱动系统，其控制方式有模拟量控制（即变频主轴）和串行数字控制（即伺服主轴）两种。,一、通用变频器及其故障诊断,数控机床常用变频主轴的配置有普通鼠笼异步电动机配变频器（参见图,3-1,）和三相异步电动机配齿轮箱及变频器（参见图,3-2,）。,图,3-1,鼠笼异步电动机配变频器,图,3-2,三相异步电动机配齿轮箱及变频器,（一）通用变频器的组成及端子功能,目前作为主轴驱动装置的通用变频器主要有安川变频器、日立变频器、三菱变频器、富士变频器、西门子变频器、台达变频器和艾默生变频器等。下面以多功能型安川变频器为例进行介绍。,变频器主要由主电路和控制电路组成。,1,变频器的主电路,安川变频器的主电路主要包括交,-,直变换电路、制动单元电路及直,-,交变换电路，如图,3-3,所示。,（,1,）交,-,直变换电路,（,2,）直,-,交变换电路,（,3,）制动单元电路,图,3-3,安川变频器的主电路及其端子排列图,2,变频器的控制电路,变频器的控制电路与主电路相对应，为主电路提供所需的驱动信号。安川变频器的控制电路端子有开关量输入控制端子（,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,11,）、模拟量输入控制端子（,13,、,14,、,16,、,17,）、继电器输出控制端子（,18,、,19,、,20,、,9,、,10,）、开路集电极输出控制端子（,25,、,26,、,27,）及模拟量输出控制端子（,21,、,23,、,22,），如图,3-4,所示。,（二）数控机床,CNC,系统与变频器的连接,下面以,CKA6150,数控车床配,FANUC 0TC,数控系统为例，来说明数控系统、数控机床与变频器的连接及信号流程和功能。如图,3-5,所示为,CKA6150,数控车床主轴驱动装置（安川变频器）的接线图。,图,3-4,安川变频器控制回路端子的功能连接图,图,3-5 CKA6150,数控车床主轴驱动装置的接线图,1,CNC,到变频器的信号,（,1,）主轴正转信号（,1-11,）、主轴反转信号（,2-11,）,（,2,）系统故障输入（,3-11,）,（,3,）系统复位信号（,4-11,）,（,4,）主轴电动机速度模拟量信号（,13-17,）,（,5,）主轴点动信号（,7-11,）,2,变频器到,CNC,的信号（通过系统的,PMC,）,（,1,）变频器故障输入信号（,19-20,）,（,2,）主轴达到信号（,26-27,）,（,3,）主轴零速信号（,25-27,）,3,变频器到机床侧的信号,（,1,）主轴速度表的信号,（,2,）主轴负载表的信号,（三）变频器报警代码及故障原因,当变频器检测出故障时，会在数字操作器上显示该报警内容，并停止变频器的输出。变频器故障信号发出时，可以根据变频器的报警信息判定故障的产生原因。,1,电压故障,（,1,）主回路低电压故障,UV1,（,DC Bus Under Volt,）,（,2,）控制电路低电压故障,UV2,（,CTL Ps Under Volt,）,（,3,）浪涌电压保护回路故障,UV3,（,MC Answerback,）,（,4,）过电压故障,OV,（,Over Voltage,）,（,5,）瞬时停电检查中,UV,（,Under Voltage,）,2,电流故障,（,1,）过电流故障,OC,（,Over Current,）,（,2,）输出侧对地短路故障,GF,（,Ground Fault,）,（,3,）输出侧短路故障,SC,（,Short Circuit,）,（,4,）主回路熔断器故障,PUF,（,DC Bus Flues Open,）,3,散热片过热故障,OH,（,Heat Sink Over Tmp,）,4,电动机过载故障,OL1,（,Motor Over Loaded,）,5,功能参数设定错误报警,6,外部端子,3,8,异常信号输入故障,EF3,EF8,（,External Fault 3,8,）,7,变频器本身硬件或软件故障,二、交流伺服主轴驱动系统及其故障诊断,下面以,FANUC,的,系列伺服主轴驱动系统为例，说明串行数字控制主轴驱动装置的组成及故障诊断与维修。,（一）串行数字控制的主轴驱动装置及其连接,FANUC,系列伺服主轴驱动系统采用的是模块化结构，伺服驱动模块与主轴驱动模块共用电源模块，模块与模块、驱动器与,CNC,之间通过,I/O Link,总线连接。,1,主轴模块,FANUC,系列主轴模块（,SPM,）的结构如图,3-6,所示。,2,主轴模块的连接,如图,3-7,所示为,FANUC,系列电源模块和主轴模块的连接图。,图,3-6 FANUC,系列主轴模块（,SPM,）,图,3-7 FANUC,系列电源模块和主轴模块的连接,（二）串行数字控制主轴驱动装置的报警代码及故障处理,在,FANUC,系列主轴模块,SPM,上，安装有两只,7,段数码管，用于显示主轴驱动器的报警。当主轴驱动系统出现报警时，红色报警灯,ALM,亮，同时,LED,数码管显示报警号。,（三）串行主轴系统的报警号及故障处理,当主轴驱动系统出现故障时，,CNC,系统就会显示相应的报警号及诊断信息，据此可以确定故障原因及故障部位。,1,串行主轴通信错误报警,2,串行主轴回路启动不良报警,3,主轴故障报警,4,串行主轴的系统诊断号,（四）数控机床主轴的速度和位置控制装置及故障处理,1,串行数字控制主轴电动机的速度检测装置,如图,3-8,所示为,FANUC,系列主轴电动机和主轴放大器的速度反馈信号连接,。,2,数控机床主轴位置编码器的作用及信号连接,（,1,）主轴位置编码器的作用,（,2,）主轴位置编码器的信号及连接,主轴位置编码器的信号及接线如图,3-9,所示。,3,数控机床主轴位置检测装置的常见故障及维修,（,1,）不执行螺纹加工,（,2,）螺纹加工出现“乱扣”现象,（,3,）螺纹加工出现螺距不稳现象,（,4,）主轴定向准停不能完成,（,5,）加工中心换刀过程掉刀,图,3-8 FANUC,系列主轴电动机和主轴放大器的速度反馈信号连接,图,3-9,主轴位置编码器的信号及接线图,（,五）数控机床的主轴准停控制功能及常见故障处理,数控机床的主轴准停控制功能非常重要，现单独对其进行详细介绍。,1,主轴准停功能的主要用途,在自动换刀的数控铣镗类机床中，为保证自动换刀，主轴必须停止在某一固定的位置上（刀柄上的键槽必须与主轴的凸键对准相配），如图,3-10,所示。,2,主轴准停控制形式,主轴准停的常见控制形式有以下几种。,通过主轴位置编码器实现主轴准停控制，适用于主轴电动机与主轴传动比为任意传动比（如带齿轮变挡控制主轴传动）及要求主轴具有刚性攻丝功能时，如图,3-11,所示,通过主轴电机内装编码器实现主轴准停控制，适用于主轴电动机与主轴直连或,1,1,连接时，如图,3-12,所示。,通过主轴外装主轴一转信号（接近开关）和电动机内装传感器实现主轴准停控制，适用于主轴电动机与主轴传动比为任意传动比时，如图,3-13,所示。,数控机床主轴准停控制常用的检测装置如图,3-14,所示。,图,3-10,主轴准停,图,3-11,使用位置编码器方式准停,图,3-12,使用有,MZ/MZi Sensor,的主轴电动机准停,图,3-13,使用安装在主轴上的外部一转信号准停,图,3-14,常用的准停控制装置,3,主轴准停的常见故障诊断,主轴定向准停控制的常见故障有以下几种。,（,1,）主轴不能定向准停,1,）主轴手动控制准停有效而自动（,M19,）无效,通过系统梯形图查看主轴准停信号,G70.6/G229.6,是否为,1,及,M19,执行条件是否正确。,2,）手动和自动均不能实现主轴准停控制,（,2,）主轴慢转、“定向准停”不能完成,（,3,）主轴准停角度出现偏差（固定偏差或随机偏差）,【知识扩展】,一、主轴准停故障的诊断与维修实例,故障现象（一）：某配套,FS0,的立式加工中心，在更换了主轴编码器后，出现主轴定位时不断震荡、无法完成定位的故障。,1,故障分析与诊断,2,故障排除,故障现象（二）：某采用,FS0,的加工中心，配套,系列主轴驱动器，在执行主轴定位指令时，发现主轴存在明显的位置超调，定位位置正确，系统无报警。,1,故障分析与诊断,2,故障排除,故障现象（三）：一台配套,FANUC 11A,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。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,故障现象（四）：某采用,SIEMENS 810M,的立式加工中心，配套,6SC6502,主轴驱动器，在调试时，出现主轴定位点不稳定的故障。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,二、主轴驱动系统的常见故障与维修实例,故障现象（一）：一台配套,FANUC 21,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,ALM 2001,、,ALM 409,报警，交流主轴驱动器显示,AL-01,报警。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,故障现象（二）：一台配套,FS 0T,的二手数控车床，采用,S,系列主轴驱动器，开机后，主轴驱动器无报警显示，但不论输入,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。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,故障现象（三）：一台配套,FS 0M,的加工中心，采用,S,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。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,故障现象（四）：某配套,FS 0TD,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。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,故障现象（五）：某配套,FANUC 0TD,系统的数控车床，使用安川变频器作为主轴驱动装置，输入指令,SXX M03,后，主轴旋转，但转速不能改变。,1,故障分析,2,故障诊断,3,故障排除,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,内容总结,数控机床故障诊断与维修。主轴驱动系