表5-21：主轴出力不足的故障综述
可能原因 齿形皮带调节过松 主轴刚性差 主轴电动机故障
13. 主轴不能松刀。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-22。
表5-22：主轴不能松刀的故障综述
可能原因 液压或气压压力不足 弹簧损坏 松拉刀气缸损坏 松拉刀电磁换向阀故障 检查步骤 检查后面的液压表或气压表 排除措施 开启液压阀或气压阀，加大压力 更换弹簧 修松拉刀气缸 检查步骤 在停机状态下，打开保护盖后，可观测 一般为新机床，可能出现此问题 有条件，可用交换法测试 排除措施 调整皮带间隙， 更换好的电动机 直接给电磁换向阀上加上控制信号，电磁换修换电磁换向阀 向阀是否动作 松拉刀的检测开关故障 用手按下检测开关，另一人观看是否有信号修换检测开关 输入 松拉刀夹爪损坏
可目测 修换松拉刀夹爪 例：某公司现有的JCS-018立式加工中心，其系统是采用日本FANVC-BESk7M系统全功能数控机床，7M系统采用16位微处理器控制，伺服驱动单元为大惯量直流伺服电机，主电机由三相全波可控硅无环流电路驱动，旋转变压器作为位置检测元件，测速发电机构成速度反馈，
故障现象：正常加工执行程序，当执行换刀动作M06时，刀套下，主轴不定向，不换刀，主轴又按下把刀的程序继续加工，无报警。
故障检查与分析：执行换刀指令M06动作顺序为，主轴定向，刀套下，75度转出，手臂下，180度回转换刀，手臂上，75度转回，刀套上，180度油缸复位，而后发出FIN指令，再执行下段程序。结合故障分析，检查PC输出板，执行换刀动作的元器件，当检查到G3时，发现异常。正常时，G3在换刀时，其管角2为高电平，3为高电平，24V送不出，而执行换刀动作，当换刀完毕后，管角2变为低电平，而使24V电压送出，发出FIN，即MT信号执行完毕，管角2现在无论为高电平或低电平，FN信号发出，均有24V
输出，MT信号执行完毕送出，从而NC执行下段程序。其刀具尚未交换，易发生撞件的可能。据此，我们拆下G3芯片，其为干簧电器，去市场买此芯片，没有买到。根据其性能而采用松下DSZY-S-DC5C代替，故障解决，从换至今一年多没在发生类似故障，保证了车间的正常生产。
14. 主轴不能正常工作。引起此故障的可能原因及排除措施见表5-23。
表5-23：主轴不能正常工作的故障综述
可能原因 松紧刀检测不到位 检查步骤 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态，查看松紧刀位信号是否到位； 检查拉刀机构：包括液压、气压压力；松紧刀接近开关和电磁阀。 主轴齿轮挡位未到达 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态确认挡位已到达 的主轴挡位是否到达 切削过载 按切削规范正确使用机床 排除措施 确认拉刀机构工作正常 刀库机械手不在规定位置 利用系统诊断画面中可观测PLC的I/O状态确实机械手或刀库能正常退回规定斗笠式刀库没有退回规定的机械手或刀库到位信号是否到达 位 主轴电机、模块出错 主机机械部分损坏
例：某立式加工中心，配套SIEMENS 6SC6502主轴驱动器，在调试时，出现主轴驱动器F15报警。 分析与处理过程：SIEMENS 6SC650系列主轴驱动器出现F15报警的含义是“驱动器过热报警”，可能的原因有：
① 驱动器过载（与驱动器匹配不正确）。 ② 环境温度太高。 ③ 热敏电阻故障。 ④ 风扇故障。
⑤ 断路器Q1或Q2跳闸。
由于本故障在开机时即出现，可以排除驱动器过载、环境温度太高等原因；检查断路器Q1或Q2位置正确，
用交换法，检测相应模块是否故障 最好不要上电 更换有故障的部分 修机械部分 位 风扇已经正常旋转，因此故障原因与热敏电阻本身或其连接有关。
拆开驱动器检查，发现A01版与转换板间的电缆插接不良；重新插接后，故障排除，主轴工作正常。
5.3.1 各种主轴驱动单元的维修实例 例1：驱动器出现过电流报警的故障维修
故障现象：一台配套某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。 分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路故障、主回路的熔断器均熔断，经更换熔断器后机床恢复正常。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 连续过载。
③ 绕组存在局部短路。
在以上几点中，根据现场实际加工情况，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已较小。因此，故障原因可能性最大的是绕组存在局部短路。 维修时仔细测量绕组的各项电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路。 拆开检查发现，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2：主轴高速出现异常振动的故障维修
故障现象：配套某系统的数控车床，当主轴在高速（3000r/min以上）旋转时，机床出现异常振动。 分析与处理过程：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，且在脱开主轴与机床主轴的连接后，从控制面板上观察主轴转速、转矩或负载电流值显示，发现其中有较大的变化，因此初步可以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4：主轴引起的程序段无法继续执行的故障维修
故障现象：一台配套FANUC 6系统的卧室加工中心，在进行自动加工时，程序执行到M03 S****程序段后，主轴能启动，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。
分析与处理结果：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（诊断信号为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、SFIN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信号却为低点平。
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5：不执行螺纹加工的故障维修
故障现象：配套某系统的数控车床，在自动加工时，发现机床不执行螺纹加工程序。
分析与处理过程：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。
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 主轴驱动器与数控装置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；在利用示波器检查Z、-Z信号，可以确认编码器零脉冲输出信号正确。
继续检查，可以确定主轴位置监测系统工作正常。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FANUC 0-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轴进给时不监测“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置与系统的指令值一致时，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8：三菱FR主轴驱动器主轴噪声大的故障维修
故障现象：一台使用MELDAS M3控制器和三菱FR-SF-22K主轴控制器的数控机床，出现主轴噪声较大，且在主轴空载情况下，负载表指示超过40%。
分析与处理过程：考虑到主轴负载在空载时已经达到40%以上，初步认为机床机械传动系统存在故障。维修的第一步是脱开主轴的运转情况。
经试验，发现主轴负载表指示已恢复正常，但主轴仍有噪声，由此判定该主轴系统的机械、电气两方面都存在故障。
在机械方面，检查了主轴机械传动系统，发现主轴转动明显过紧，进一步检查发现主轴轴承已经损坏，更换后，主轴机械传动系统恢复正常。
在电气方面，首先检查了主轴驱动器的参数设定，包括驱动放大器的型号，的型号以及伺服环增益等参数，经检查发现机床参数设定无误，由此判定故障原因是驱动系统硬件存在故障。
为了进一步分析原因，维修时将主轴驱动器的00号参数设定为1，让主轴驱动系统进行开环运行，转动主轴后，发现噪声消失，运行平稳，由此可以判定故障原因是在速度检测器件PLG上。
进一步检查发现PLG的安装位置不正确，重新调整PLG安装位置后，在进行闭环运行，噪声消失。 重新安装与机械传动系统，机床恢复正常工作。
例9：三菱FR主轴驱动器高速时出现断路器跳闸的故障维修
故障现象：一台配套MAZATROL CAM-2系统、三菱FR主轴驱动器的立式加工中心，由于操作者失误，在主轴旋转过程中发生碰撞，导致在运行加工程序时，只要主轴在150r/min以上直接启动，主轴驱动器FR-SE内的断路器CB1就跳闸，驱动器控制板上的报警指示灯AL8（LED13）、AL4（LED14）亮。 分析与处理过程：根据报警显示，从FR主轴驱动器说明书可知，它是主轴驱动器主回路过电流报警，引起报警的最常见原因是逆变大功率晶体管组件损坏。但实际测量全部逆变大功率晶体管组件，发现元器件正常，且主回路不存在短路现象。由此可以初步判定故障原因是在电流检测回路本身。 注意检查电流检测回路元器件，最终发现驱动器中的电流互感器RO-2不良，更换后故障排除。