主轴驱动系统常见故障及处理(6)

2019-03-11 15:51

6. 直流侧保险丝熔断报警。三相220V交流电经整流桥整流到直流300V,经过一个保险后给晶体管模块,控制板检测此保险两端的电压,如果太大,则产生比报警。产生此报警的原因可能见表5-15。

表5-15:直流侧保险丝熔断报警综述

可能原因 保险已经断开 连线不良 检查步骤 用万用表检查直流保险是否断开 排除措施 确保保险在可工作状态 检查主控制板与主轴单元的连接插确保连线正常 座是否紧合 电动机电枢线短路 电动机电枢绕组短路或局部短路 电动机电枢线对地短路 输入电源存在缺相

用万用表测量各输出线,测量是否确保没有短路现象 短路 用万用表测量电压 确保电源正常 7. 主轴在加/减速时工作不正常。其可能原因见表5-16。

可能原因 检查步骤 排除措施 正确设置参数 电动机加/减速电流预先设定、调整查看相关参数项是否正常 不当 加/减速回路时间常数设定不当 反馈信号不良 在可以在不通电的情况下,移交快如果反馈装置故障,则更换反馈装速速度,手转动主轴,测量反馈信置;如果反馈回路故障(如接线错号,是否与主轴转动的速度成比例 误),则排查相应故障 电动机/负载间的惯量不匹配 机械传动系统不良

重新校核负载, 8. 外界干扰,主轴转速会出现随机和无规律性的波动。具体情况见表5-17。

表5-17:主轴转速出现随机和无规律性的波动的故障综述

可能原因 屏蔽和接地措施不良 检查步骤 排除措施 处理好接地,做好屏蔽处理 主轴转速指令信号受到干测量输出信号是否与转速对应的模拟电压匹加抗干扰的磁环 扰 反馈信号受到干扰 配 测量反馈信号是否与输出信号是否匹配 加抗干扰的磁环 9. 主轴不能进行变速。可能的原因见表5-18。

表5-18:主轴不能进行变速的故障综述

可能原因 CNC参数设置不当 加工程序编程错误 检查步骤 检查有关主轴的参数 检查加工程序 排除措施 依照参数说明书,正确设置参数 正确使用控制主轴的M03、M04,S指令 D/A转换电路故障 用交换法判断是否有故障 更换相应电路板 主轴驱动器速度模拟量输入电路故测量相应信号,是否有输出且是更换指令发送口或更换数控装置 障

例:一台配套某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。

分析与处理过程: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,或是主轴驱动器控制电路存在不良。

为了判定故障原因,检查CNC内部S代码信号状态,发现它与S指令值一一对应;但测量主轴驱动器的数模转换输出(测两端CH2),发现即使是在S为0时,D/A转换器虽然无数字输入信号,但其输出仍然为0.5V左右的电压。

由于本机床的最高转速为2250r/min,对照下表看出,当D/A转换器输出0.5V左右时,转速应为120r/min左右,因此可以判定故障原因是D/A转换器(型号:DAC80)损坏引起的。 更换同型号的集成电路后,机床恢复正常。 指令、电压、转速对应表

二进制转速指令 S模拟输出/V 转速/(r/min) 0000 0000 0000 0000 0101 1011 0000 1011 0110 1111 1111 1111

0 0.222 0.444 9.999 0 50 100 2250 否正常 又例:配套某系统的数控车床,使用安川变频器作为主轴驱动装置,当输入指令S**M03后,主轴旋转,但转速不能改变。

分析与处理过程:由于该机床主轴采用的是变频器调速,在自动方式下运行时,主轴转速是通过系统输出的模拟电压控制的。利用万用表测量变频器的模拟电压输入,发现在不同转速下,模拟电压有变化,说明CNC工作正常。

进一步检查主轴的方向输入信号正确,因此初步判定故障原因是变频器的参数设定不当或外部信号不正确所引起的。经检查变频器参数设定,发现参数设定正确;检查外部控制信号,发现在主轴正传时,变频器的多级固定速度控制输入信号中有一个被固定为“1”,断开此信号后,主轴恢复正常。

10. 螺纹或攻丝加工出现“乱牙”故障。数控车床加工螺纹,其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行插补,“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的。主轴的角位移是通过主轴编码器进行测量的。一般螺纹加工时,系统进行的是主轴每转进给动作,要执行每转进给的指令,主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号。

检查故障的具体步骤可分为:

① 一般来说根据CRT画面有报警显示确认是“乱牙现象”(具体报警为:主轴转速与进给不匹配); ② 通过CRT调用机床数据或I/O状态,观察编码器的信号状态; ③ 用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序,观察故障是否消失。 可能原因及排除措施见下表5-19:

可能原因 检查步骤 排除措施 主轴编码器“零位脉冲”不良或受到用万用表测量编码器反馈信号,更换编码器 干扰 主轴编码器联轴器松动或断裂 检查是否正常 检查编码器连线 确实反馈回路正常 按上面的“外部干扰”故障处理 编码器信号线接地、屏蔽不良,被 干扰 主轴转速不稳,有抖动 按上面提到的“主轴转速不稳”解决 加工程序有问题如:主轴转速尚未空运行程序,判断是否有此现象修改加工程序如:在用(G32)前加稳定,就执行了螺纹加工指令(G32),导致了主轴Z轴进给不能实现同步,造成“乱牙”。 发生 G04延时指令或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,再开始螺纹加工,即可实现正常的螺纹加工。

例:配套某系统的数控车床,在G32车螺纹时,出现起始段螺纹“乱牙”的故障。

分析与处理过程: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。

11. 机床执行了主轴定向指令后,主轴定向位置出现偏差。

主轴准停用于刀具交换、精镗进、退刀及齿轮换挡等场合,有三种实现方式: ① 机械准停控制 由带V型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。

② 磁性传感器的电器准停控制 发磁体安装在主轴后端,磁传感器安装在主轴箱上,其安装位置决定了主轴的准停点,发磁体和磁传感器之间的间隙为(1.5±0.5)mm。

③ 编码器型的准停控制 通过主轴内置安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制,准停角度可任意设定。

④ 上述准停均要经过减速的过程,如减速或增益等参数设置不当,均可引起定位抖动。另外,准定方式①中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵,准停方式②中发磁体和磁传感器之间的间隙发生变化或磁传感器失灵均可引起定位抖动。所以引起此故障的原因见表5-20

表5-20:主轴定位点不稳定的故障综述

可能原因 检查步骤 排除措施 如果是第一种定位方式,可能是限检查限位信号是否正常传输到了数 位开关失灵 控系统段 确保定位信号正确传输到数控装置 如果是第二种定位方式,可能是此在系统端测量定位信号 传感信号没到位 反馈线连接不良 检查连线 确认连线 主轴编码器“零位脉冲”不良或受到用万用表测量编码器反馈信号,检更换编码器 干扰

例:采用某系统的立式加工中心,配套SIEMENS 6SC6502主轴驱动器,在调试时,出现主轴定位点不稳定的故障。

分析与处理过程:维修时通过多次定位进行反复试验,确认本故障的实际故障现象为: ① 该机床可以在任意时刻进行主轴定位,定位动作正确。

② 只要机床不关机,不论进行多少次定位,其定位点总是保持不变。

③ 机床关机后,再次开机执行主轴定位,定位位置与关机前不同,在完成定位后,只要不开机以后每次定位总是保持在该位置不变。

④ 每次关机后,重新定位,其定位点都不同,主轴可以在任意位置定位。

因为主轴定位的过程,事实上是将主轴停止在编码器“零位脉冲”不固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有:

① 编码器固定不良,在旋转过程中编码器于主轴的相对位置在不断变化。 ② 编码器不良,无“零位脉冲”输出或“零位脉冲”受到干扰。 ③ 编码器连接错误。

根据以上可能的原因,逐一检查,排除了编码器固定不良、编码器不良的原因。进一步检查编码器的连接,发现该编码器内部的“零位脉冲”Ua0与- Ua0引出线接反,重新连接后,故障排除。 又例:某配套YASKAWA J50M的加工中心,在机床换刀时,出现主轴定位不准的故障。

分析与处理过程:仔细检查机床的定位动作,发现机床在主轴转速小于10r/min,主轴定位位置正确,但在主轴转速大于10r/min时,定位点在不同的速度下都不一致。

通过系统的信号诊断参数,检查主轴编码器信号输入,发现该机床的主轴零位脉冲输入信号在一转内有多个,引起了定位点的混乱。检查CNC与主轴编码器的连接,发现机床出厂时,主轴编码器的连接电缆线未按照规定的要求使用双绞屏蔽线,当机床环境发生变化后,由于线路的干扰,引起了主轴零位脉冲的混乱;重新使用双绞屏蔽线连接后,故障消除,机床恢复正常工作。

12. 主轴出力不足。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-21。

查是否正常


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