主轴伺服系统故障及诊断

主轴伺服系统分直流和交流两种。20世纪80年代后期的数控机床，大多采用交流主轴伺服系统；而在此之前都用直流主轴伺服系统。现以FANUC公司生产的主轴伺服系统为例，介绍其故障及诊断。

1．FANUC公司直流主轴伺服系统故障及诊断

(1)主轴不转。引起这一故障的原因有：①印制电路板太脏；②触发脉冲电路故障，不产生脉冲；③主轴电动机动力线断或主轴控制单元的连接不良；④高／低挡齿轮切换离合器切换不正常；⑤机床负载太大；⑥机床未给出主轴旋转信号。

(2)电动机转速异常或转速不稳定。造成此故障的原因有：①D／A(数／模)转换器故障；②测速发电机故障；③速度指令错误；④电动机不良(包括励磁损失)；⑤过负荷；⑥印制电路板不良。

(3)主轴电动机振动或噪声太大。这类故障的起因有：①电源缺相或电源电压不正常； ②控制单元上的电源频率开关(50／60Hz切换)设定错误；③伺服单元上的增益电路和颤抖电路调整不好；④电流反馈电路调整不好；⑤三相输入的相序不对；⑥电动机轴承故障；， ⑦主轴齿轮啮合不好或主轴负荷太大。

(4)发生过电流报警。发生过电流的可能原因有：①电流极限设定错误；②同步脉冲紊乱；③主轴电动机电枢线圈内部短路；④+15V电源异常。

(5)速度偏差过大。其原因有：①负荷太大；②电流零信号没有输出；③主轴被制动。 (6)熔丝烧断。其原因有：①印制电路板不良(LEDl灯亮)；②电动机不良；③发电机不良(LEDl灯亮)；④输入电源反相(LED3灯亮)；⑤输入电源缺相。

(7)热继电器跳闸。这时LED4灯亮，表示过负荷。

(8)电动机过热。这时LED4灯亮，表示过载。

(9)过电压吸收器烧坏。这是因为外加电压过高或干扰。

(10)运转停止。这时LED5灯亮，表示电源电压过低，控制电源混乱。

(11)这时LED2灯亮，表示励磁丧失。

(12)速度达不到高转速。其原因是：①励磁电流太大；②励磁控制回路不动作；③晶闸管整流部分太脏造成绝缘降低。

(13)主轴在加／减速时工作不正常。造成此故障的原因有下述几种：①减速极限电路调整不当；②电流反馈回路不良；③加／减速回路时间常数设定和负载惯量不匹配；④传动带连接不良。

(14)电动机电刷磨损严重或电刷上有火花痕迹或电刷滑动面上有深沟。造成此故障的原因有：①过负荷；②换向器表面太脏或有伤痕；③电刷上粘有多量的切削液；④驱动回路给定不正确。

2．FANUC公司交流主轴伺服系统故障及诊断

在伺服单元的中间偏左处有四个发光二极管，它们从右至左排列分别代表十六进制的 1、2、4、8。表5-1列出了相应的故障及其分类。

表5-1 交流主轴伺服系统的故障分类

(续)

故障诊断与处理如下：

报警1：表示电动机过热。其可能的原因是电动机超载或电动机的冷却系统太脏或风扇电动机断线等。 t

报警2：表示电动机速度偏离指令值。其可能的原因是：①电动机过载。②转矩极限设定小。③大功率晶体管损坏。④再生放电回路中熔丝熔断，这时需降低加／减速频率。⑤速度反馈信号不对，此时用示波器检查CH7和CH8的波形并调整RVl8和RVl9，使波形的占空比为1：1。⑥连接断线或接触不良。

报警3：如果此时还发生直流回路上的熔丝F7熔断，其原因是：大功率晶体管模块坏了。此时可用机械式万用表检查，如果晶体管模块C-E极间、c—B极间、B-E极间不是几百欧姆而是无穷大或短路，则说明该模块已损坏。

报警4：它表示交流输入电路的熔丝F1、F2、F3熔断。其原因是：①交流电源侧的阻抗太高，如自偶变压器串联在系统中；②晶体管模块损坏；③二极管模块或晶闸管模块损坏；④交流电源输入端的浪涌吸收器或电容损坏；⑤印制电路板损坏。

报警5：表示印制电路板上熔丝AF2或AF3熔断。其原因是：交流电源异常或是印制电路板有故障。

报警6：它表示模拟系统检测到电动机的转速超过最高的额定转速。其原因是：①印制电路板设定不对(特别是s5的设定)或未调整好；②ROM编号不对；③印制电路板不良。

报警7：它表示电动机的转速超过最高的额定转速(二进制系统检测)。其原因同报警6。

报警8：+24V电压过高。其原因是：①交流电压过高，已超过额定值的+10％以上；②电源电压切换开关设定错误，应设定为220V。

报警9：大功率晶体管模板的散热板过热。其原因是：负载过大或冷却风扇坏或是灰尘太多。

报警lO：+15V太低。其原因是：交流输入电压过低。

报警11：直流回路电压太高。其原因是：①熔丝F5、F6熔断，此时应按报警3的方法

处理；②交流电源阻抗过高；③印制电路板故障。

报警12：表示直流回路电流过大，其原因是：①电动机绕组短路或接线端子处短路；②晶体管模块损坏；③印制电路板损坏。

报警13：表示印制电路板上的CPU损坏。

报警14：表示印制电路板上的ROM异常。其原因是：‘ROM编号不对或ROM片损坏。

报警15：选择板报警。其原因是：①选择板连接故障；②主轴切换回路等的功能选择板不良。