③ 主轴电动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。此外，为了使发热最小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提高效率。
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。
⑤ 主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、输出、转速/转矩显示输出等信号接口。
⑥ 纯电气主轴定向准停控制功能。无需机械定位装置，进一步缩短了定位时间。 5.2.2 主轴定向控制方案简介
主轴定向准停控制，实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。常采用位置编码器或磁性传感器作为检测原件。
当采用位置编码器作为位置检测器件时，由于安装不方便，主轴与编码器之间必须是1：1的传动或将编码器直接安装在主轴轴端。而采用磁性传感器作为位置检测器件时，磁性器件只能直接安装在主轴上，而磁性传感头则固定在主轴箱体上。采用编码器与使用磁性传感器的方式相比，前者具有定位点在0～360°范围内灵活可调，定位精度高，定位速度快等优点，而且还可以作为主轴同步进给的位置检测器件。 但直流电动机需要机械换向，换向器表面线速度、换向电流、电压均受到限制，限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。由于换向也增加了电动机制造的难度、成本并使调速控制系统变得复杂。另外换向器必须定时停机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。
5.2.1 直流主轴驱动系统常见故障
尽管直流主轴驱动系统在目前已应用不多，逐步为交流主轴驱动系统取代，但现有系统的维修还有不少，在此也总结它的故障特点。
1. 主轴速度不正常或不稳定，造成这类故障的原因见表5-1。
表5-1：主轴速度不正常或不稳定的故障综述：
可能原因 电动机负载过重 速度指令电压不良或错误 D/A变换器故障 反馈线断线或不良 反馈装置损坏 电动机故障，如：励磁丧失等 检查步骤 排除措施 重新考虑负载条件，减轻负载 测量从数控装置主轴接口输出确保主轴控制信号正常 过来的信号 测量反馈信号 确保接线正确 更换反馈装置 采用交换法，可以判断是否出了更换电动机 驱动器故障 误差放大器故障 印刷线路板太脏 故障 更换驱动器 打开驱动器，定期给电路板作出保持电路板的清洁或更换放大器 清洁
2. 电动机速度达到一定值就上不去了。如FANUC直流可控硅主轴伺服驱动单元为1160。它是电动机的调速转换点。速度在0——1160，励磁电流为6.8A恒定，电机主线圈电压由0——220V变化，电机速度大于1160后，则电机主线圈电压为220V恒定，励磁电流从6.8A减小。其可能原因间表5-2。
表5-2：主轴电机速度达到一定值就上不去了的故障综述
可能原因 晶闸管整流部分太脏，造成直流母 线电压过低或绝缘性能降低 电动机磁体不正常，输出电压不正用万用表测量历次电压 常 控制板的励磁回路故障
3. 发生过流报警，造成这类故障的原因见表5-3。
表5-3：主轴过流报警综述
可能原因 驱动器电流极限设定错误。 主轴负载过大，或机械故障 检查步骤 检查设定参数 排除措施 依照参数说明书，设置好参数 最好用交换法测试控制板 更换控制板 更换磁体或更换电动机 检查步骤 排除措施 清洁好晶闸管，保持内部电路板的清洁 检查是否机械卡住，在停机状态下确保主轴无机械异常，如果负载过用手盘主轴，应该非常灵活 大，重新考虑机床负载条件 调整切削参数，改善切削条件， 长时间切削条件恶劣 检查直流主轴电机的线圈电阻不正检查直流主轴电机的线圈电阻是否确保电阻正常，用干燥的压缩空气常，换向器太脏 动力线连接不牢固 励磁线连接不牢固 驱动器的控制励磁电源存在故障 正常，换向器是否太脏 检查动力线是否连接牢固 检查励磁线连接是否不牢固 也就是检查励磁电压是否正常 吹干净 拧紧动力线 拧紧励磁线 电动机故障，如：电枢线圈内部存采用交换法，可判断出它们是否有更换电动机 在局部短路 驱动器故障如：同步触发脉冲不正确
4. 过热或过载报警。这时驱动器的过热报警指示灯会亮，其可能原因见表5-5。
表5-5：主轴过热报警综述
可能原因 检查步骤 排除措施 故障 更换驱动器 长期负载过大，电动机太用手触摸电动机，感觉是否发热厉害，改善切削条件，调整切削参数，降低负热 如果温度很烫手，等冷却后再开机，看载 是否仍有报警 电动机或反馈线断线或短用万用表测量其输出端子，是否接通状确保连线正确 路 电动机故障
5. 保险丝熔断。其可能原因见表5-6。
表5-6：保险丝熔断的故障综述
可能原因 检查步骤 更换相应部件 排除措施 况良好 采用交换法，确定电动机是否有故障 更换电动机 伺服电动机或主回路绝缘检查直流伺服电机和主回路的绝缘 不良 电枢线短路 电枢线短路、电枢绕组短路或局部短排除短路故障 路，电枢线对地短路 主回路故障 用万用表检查所有主回路的可控硅是更换相应坏的可控硅 否有短路 控制板故障引起主回路电如果在烧保险的同时有过电流报警 流过大 输入电压太高
用万用表测量输入电压 按电流报警处理方法处理 控制电压在-10～15%范围内 6. 电动机不转。就是系统发出指令后，主轴伺服单元或直流主轴电动机不执行。其可能原因见表5-7。
表5-7：电动机不转的故障综述
可能原因 机械卡死 负载特别大 检查步骤 排除措施 在不通电的情况下，机械轴应该能自由活动 消除机械故障，减轻负载 在负载特别重的外界情况下， 重新考虑机床负载能力 重新调整机械连接 机械连接脱落，如高/低档齿检查机械连接情况 轮切换用的力和齿啮合不良 控制信号为满足主轴旋转的通过PLC状态监测功能，查看主轴正/反转从数控系统端找出故障，确保各条件，如转向信号、速度给信号时否送出，主轴速度给定指令是否给出 指令正常 定电压为输入 电动机动力线不良 电机励磁线短线 R、S、T线不正常 碳刷不好或严重磨损 检查直流主轴电机的碳刷是否正常，是否接更换好的碳刷 触不好 用万用表测量各连线端子的接通情况 确保各连接线正常 电动机励磁回路或主回路组检查励磁回路是否有阻值，或者阻值很大？ 如果没阻值或阻值很大，更换电织不正常 动机 驱动器印制线路板表面太脏在不通电的情况下，打开驱动器保护盖子，保持驱动器的清洁，有良好的工以致内部电路接触不良 清洁印制线路板 作环境 触发脉冲电路故障，晶闸管属驱动器故障，采用交换法判断是否有故障 更换驱动器 无触发脉冲产生 控制板故障 用交换法判断是否控制板故障
7. 主轴定向不停止。有的系统会提示超时报警，其可能原因见表5-8。
表5-8：主轴定向不停止的故障综述
可能原因 主轴没接收到编码器信号 检查步骤 编码器故障，没有输出零位信号 反馈回路故障，没有传入到系统 磁性传感器故障 更换编码器 消除反馈信号传输中的断路 排除措施 更换控制板 如果采用此行传感器定位，检查相关如果没亮，有故障，更换磁性传感器 的指示灯是否点亮 定向板上的继电器损坏 如果主轴停在准停位，仍有报警，则更换相应继电器 说明定向板上的继电器损坏
8. 电刷磨损严重或电刷面上有划痕 可能原因见表5-9。
表5-9：电刷磨损严重或电刷面上有划痕的可能原因
可能原因 主轴连续长时间过载工作 主轴电动机换向器表面太脏或有伤痕 电刷上有切削液进入 驱动器控制回路的设定、调整不当
9. 过电压吸收器烧坏 通常情况下，它是由于外加电压过高或瞬间电网电压干扰引起的。
5.2.2 维修实例
例1：配套SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器，开机后显示主轴报警。
分析与处理过程：检查SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器，发现报警的含义与提示是“电源故障”，其可能的原因有： ① 电源相序接反。 ② 电源缺相，相位不正确。 ③ 电源电压低于额定值的80%。
测量驱动器输入电压正常，相序正确，但主驱动仍有报警，因此可能的原因是电源板存在故障。 根据SIEMENS 6RA26**系列直流主轴驱动器原理图，逐级测量各板的电源回路，发现触发板的同步电源中有一相低于正常电压。
检查确认故障原因为印制电路板存在虚焊，导致了同步电源的电压降低，引起了电源报警。重新焊接后电压恢复正常，报警消失，机床恢复正常。
例2：某配置FANUC 15型直流主轴驱动的数控仿型铣床，主轴在启动后，运转过程中声音沉闷；当主轴制动时，CRT显示“FEED HOLD”（进给保持），主轴驱动装置的“过电流”报警指示灯亮。
目测 检查参数是否正确 检查步骤 排除措施 有计划的安排使用机床 清洁换向器 做好密封措施 依照参数说明书，重新设置好参数