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如何排查数控机床主轴伺服系统故障?

发布时间:2017-04-06


  数控机床主轴伺服系统的常见故障排查:
  1.某数控车床主轴在点动时往返摆动,停车时产生很大的响声。检查主轴电动机、主轴箱均正常。测量主轴驱动装置的工作电压时,发现士20V DC的纹波竟然达到4V峰峰值。排除方法:更换直流电源板中的100μF和1000μF的滤波电容后,主轴往返摆动崖故障排除。
  检查启动、停车的过渡时间电位器和增益电位器时,发现1t位器的调节箭头位置与随机图纸中的箭头位置不符。启动、偌车的过渡时间由图纸上的15s变成了10s,增益电位器的箭头创错误位置使增益值比图纸上的增益参考值高了许多。该机床主轴电动机功率为56kW,由于启动、停车的过渡时间比正常合时间缩短了1/3,主轴电动机的机械惯性作用在齿轮上产生很少的声响,并使齿轮受损。增益过大使得超调严重,加上启动、停车的过渡时间减小,加剧了主轴机械的声响。排除方法:按图纸中的箭引位置重新调整,故障排除。
  2.某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无环流可逆调z系统。当用M03指令启动时有“咔、咔”的冲击声,电动机换上有轻微的火花,启动后无明显的异常现象;用M05指令使主车停止运转时,换向片上出现强烈的火花,同时伴有“叭、叭”的方电声,随即交流回路的保险丝熔断。火花的强烈程度与电动机转速有关,转速越高,火花越大,启动时的冲击声也越明显。用急停方式停止主轴,换向片上没有任何火花。
  该机床的主轴电动机有两种制动方式:①电阻能耗制动,只用于急停。②回馈制动,用于正常停机(M05)。主轴直流电动机驱动系统是一个逻辑无环流可逆控制系统,任何时候不允许正、反两组晶闸管同时工作,制动过程为本桥逆变—电流为零—他桥逆变制动。根据故障特点,急停时无火花,而用M05时有火花,说明故障与逆变电路有关。他桥逆变时,电动机运行在发电机状态,导通的晶闸管始终承受着正向电压,这时晶闸管触发控制电路必须在适当时刻使导通的晶闸管受到反压而被迫关断。若是漏发或延迟了触发脉冲,己导通的晶闸管就会因得不到反压而继续导通,并逐渐进入整流状态,其输出电压与电动势形成顺极性串联,造成短路,引起换向片上出现火花、熔丝熔断的故障。同理,启动过程中的整流状态,若漏发触发脉冲,己导通的晶闸管会在经过自然换向点后自行关断,这将导致晶闸管输出断续,造成电机启动时的冲击,因此,本故障是由晶闸管的触发电路故障引起的。
  3.某加工中心主轴在运转时抖动,主轴箱噪声增大,影响加工质量。经检查,主轴箱和直流主轴电动机正常,为此把检查转移到主轴电动机的控制系统上来。
  经测试,速度指令信号正常,而速度反馈信号出现不应有的脉冲信号,问题出在速度检测元件即测速发电机上。当主轴电动机运转时,带动测速发电机转子一起运转,这样酒速发电机输出正比于主轴电动机转速的直流反馈电压。经检查,测速发电机碳刷完好,但换向器因碳粉堵塞,而造成一绕组断路,使得测速反馈信号出现规律性的脉冲,导致速度调节系统调节不平稳,使驱动系统输出的电流忽大忽小,从而造成电动机轴的抖动。排除方法:用酒精清洗换向器,彻底消除碳粉,即可排除故障。
  4.AC200S交流主轴驱动电动机不转。AC200S是矢量控制晶体管正弦波PWM的主轴驱动装置,由带冷却的风扇和电容器的韧架,主轴驱动装置,电源和再生电路及装配有编码器的主轴电动机组成。当出现主轴电动机不转的故障时,可采用如下图所示的流程图来检查。当出现主轴电动机不转的故障时,可采用如下图所示的流程图来检查。
  其中,LED1、LED2、LED3为驱动模块面板上的报警指示灯;4PL为数控系统与驱动模块连接用的37芯插座,其中8和26脚为速度指令信号;1PL为驱动模块和电源模块连接用插座;JP6、JP10和JP11是不同规格编码器设置的跨接棒;JP30为是否带辅助功能模块的跨接棒。
  伺服系统通讨电机与运动部件直接相连,是强弱电的综合部位,也是故障的高发区。这一部分相互关系错综复杂,系统所给出的故障判断信息一般都是故障对系统所产生的影响,并不能完全给出故障部位。这就需要提高维修人员的理论水平和故障综合判断能力,进行日常工作经验的积累和总结。其中,LED1、LED2、LED3为驱动模块面板上的报警指示灯;4PL为数控系统与驱动模块连接用的37芯插座,其中8和26脚为速度指令信号;1PL为驱动模块和电源模块连接用插座;JP6、JP10和JP11是不同规格编码器设置的跨接棒;JP30为是否带辅助功能模块的跨接棒。

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