数控机床主轴故障诊断及维修

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1、数控机床主轴故障诊断及维修［摘要］本文的论题为GSK928TA数控车床主轴典型故障诊断与分析，主要内容为我院一台数控车床出现主轴故障以后，对该故障的一个排除过程。主要介绍了GSK928TA数控车床主轴的故障现象、诊断方法及故障分析和排除的过程。［关键词］数控机床主轴故障诊断数控机床主轴驱动系统包括主轴驱动装置、主轴电机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。GSK928TA数控车床为模拟量控制的主轴驱动装置，模拟量控制的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电机控制。首先简单了解一下该模拟主轴的原理。该模拟主轴变频器控制回路如图（1）所示。当给系

2、统输入主轴转速S,按下正转按钮时，变频器上GND与XI成一回路，主轴电机正转,使主轴正转；反转同理；当按下停止按钮时，变频器上GND与XI、X2都成断路，使主轴电机停止转动，主轴停止。启动机床时，当没有给系统转速S值时，变频器GND与VR1两端没有电压，GND分别与XI、X2有电势差，测得大概为4.9V左右，电机不得电，主轴不动；当给系统输入一个转速S值时，CNC运算成0-10V的模拟电压，变频器GND与VR1两端有电压（即有频率信号输入），利用机床操作面板上主轴正转和反转按钮发出主轴正转或反转信号（即启动指令输入）,通过PMC控制中

3、间继电器的通断，向变频器发出信号，实现主轴的正反转。系统在自动加工时，通过对程序辅助功能代码M03、M04、M05的译码，利用系统的PMC实现中间继电器的通断控制，从而达到主轴的正反转及停止控制，此时的主轴速度是由系统程序中的S指令值与机床的倍率开关决定的。我院一台GSK928TA数控车床在JOG状态下主轴启动后停止，屏幕无任何报警显示。经过分析，产生该故障的原因可能有：①主轴部分机械卡死在断电的情况下，用手拉动皮带轮，可以转动电机与主轴，未出现拉动的过程中卡住的现象。可得知此故障非机械故障。②主轴线路的控制元器件损坏对于检查元器件的

4、好坏，可在断电的状态下用万用表进行检测，经检测，直流继电器线圈、交流接触器线圈良好，各触头良好，主轴线路控制的元器件无损坏。重新启动主轴,故障依旧，此分析可排除。③主轴电机短路，造成热继电器保护启动主轴后观察热继电器，并未发现热继电器保护动作；用万用表对其进行检测，未检测到断路现象，主轴电机并未发生断路。①系统输出脉冲时间不够查看系统参数说明书，查的45号参数为输出脉冲时间（如表1）,观察到屏幕上设定的45号参数为0.5,猜测可能是输出时间不够，导致主轴启动后停止；修改45号参数为2.00,输入S值指令，启动正转或反转，主轴会比原来的

5、情况多转一下后停止，故障依旧，并未排除。经分析，要使主轴电机转动的两个条件是：频率指令和启动指令。输入转速S值，用万用表检测变频器上GND与VR1之间存在电压，可知，输入频率指令正常；在按下启动按钮,在主轴转动的时候，测得GND与XI或X2之间电压，但时间很短，同样，在变频器的输出端，测得强电输出。由此可知,在电机转动的时候，频率指令与启动指令都能正常的输入和输出。查看变频器，启动主轴后不久，变频器上显示dd,查看变频器说明书，了解到dd为直流制动，通过查阅变频器说明书，对直流制动时间（F505）设为启始值时，启动主轴后,故障依旧。②

6、主轴控制回路没有带自锁电路，而把参数设置为脉冲信号输出，使主轴不能正常运转。首先，假设主轴回路带自锁电路，当系统输入一个转速,变频器得到一个模拟电压，按下启动按钮后，电机转动并自锁，使电机一直运行。因此，假设不成立，则主轴回路没有带自锁电路，在查看系统参数说明书时，发现45号参数为0时，主轴启停输出信号为长信号。通过不断的调整45号参数值，发现电机的停止与脉冲时间的输出有关。分析可能脉冲时间输出为一时间继电器，当时间到达时断开，使CNC内部控制启动的中间继电器断开,使变频器上的GND与XI或X2断开，电机得不到启动指令。当把45号参数

7、改为0时，启动主轴，主轴正常工作，故障消除。参考文献：[11GSK928TA数控车床系统参数说明书[21GSK928TA数控车床变频器使用说明书[3JGSK928TA数控车床变频器参数说明书[4]GSK928TA接口引脚一览表[5]宗国成尹昭辉沈为清-编数控机床维护与常见故障分析北京：机械工业出版社2008[6]刘永久-主编数控机床故障诊断与维修技术北京：机械工业出版社2009