数控加工中心主轴系统故障诊断与维修_CNC加工中心

前言：

FANUC数控系统主轴控制方式主要有模拟量控制与串行控制两种。如经济型数控加工中心主轴控制通常采用变频调速控制；数控铣、加工中心主轴控制通常采用交流主轴驱动器来实现主轴串行控制。FANUCOi mate MD系统主轴串行控制通常配置专用的FANUC交流伺服驱动器及伺服电机来实现。数控加工中心主轴故障一般分为机械故障与电气故障两类。因为同一故障现象既有可能是电气故障引起又有可能是机械故障引起，所以在主轴故障分析时，首先要确定故障类别(机械故障或电气故障），然后再进一步查找故障点。本文主要研究由电气故障导致的主轴故障现象，不管主轴控制是采用变频器控制还是采用FANUC公司的专用主轴驱动器控制，对于主轴控制系统而言其维修均分为电路板级维修和芯片级维修。但在生产实践中，对最终用户而言，主要是进行电路板维修，也就是快速进行电路板故障诊断与维修处理^[11。

1 FANUCOi mate MD数控系统模拟主轴控制系统故障诊断与维修

1.1通用变频器调速系统故障诊断与维修

FANUCOi mate MD系统主轴控制接口有JA40和JA41两个。其中，JA40接口用于模拟量控制，JA41接口用于串行主轴控制。在主轴采用模拟量控制时，最常用的是通过变频器控制三相异步电动机实现，所以又称为模拟主轴。模拟主轴控制系统在硬件连接方面主要是数控系统与变频器及三相异步144/技术与应用电动机的接线，以配备FANUCOi mate MD系统的亚龙559数控装调实训设备为例来介绍，接线图如图1所示。模拟主轴的控制功能主要是实现主轴的速度及正反转控制。主轴的速度控制通过数控系统的模拟量输出电压实现，一般模拟量输出电压为0至10V。在系统参数设置正确情况下，主轴速度与模拟量输出电压成比例，速度可从0达到电机最高转速。

正反转控制通过PMC程序来实现,可利用加工中心控制面板上的手动正反转按键或程序中的正反转指令来实现。

数控加工中心主轴故障现象比较多，对于模拟主轴而言，常见故障现象主要有:主轴不转、主轴转速慢、螺纹加工出现乱牙等^[21。从维修角度看，掌握主轴控制系统的硬件连接、控制原理是维修工作的基础。此处，以主轴不转故障现象为例，进行故障分析和维修。对模拟主轴不转故障分析，总结故障可能原因如表1所示。观察表1可知，当数控加工中心主轴出现故障时，导致故障的因素很多，在排故障时也有相应的处理方法。但是在排故障时如何逐步分析故障，进而确定故障点是比较困难的环节。只要确定了故障点，就可针对性地采用相应方法排除故障。为此特地设计出了针对主轴不转故障维修的流程图，如图2所示，以便维修人员参考操作。

主轴不转故障是最基本的故障，在生产实践中还会出现更为复杂的故障如主轴转速慢故障。主轴转速慢故障是因为主轴转速不符合生产实际需要，但是它仍然具备了数控加工中心主轴控制的基本功能，因此排除故障点难度相对较大。表2列举了主轴转速慢故障可能产生的原因及检查方法，在排除故障时可采用相应的方法。

1.2主轴驱动器调速系统故障诊断与维修FANUC数控系统模拟主轴除了采用通用变频器进行调速控制，在很多经济型数控加工中心上也采用主轴驱动器配套同步电机进行控制。典型的硬件配置如FANUCOi mate MD系统驱动CTB主轴驱动器及同步电机，硬件连接图如图3所示％采用主轴驱动器进行主轴控制时，故障维修方法与前述的通用变频调速主轴系统类似，但又有所不同。以主轴不能运转的故障现象为例进行说明。因为数控系统、主轴驱动器都提供了故障报警信息，所示在维修过程中要充分利用好这些报警信息帮助故障分析、排除。例如一台XK7146数控株图2主轴不转故障现象的维修流程

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结束语：

文中针对FANUC数控系统模拟主轴控制与串行主轴控制方式分别介绍了数控加工中心主轴故障分析与维修的方法。在生产实践中，数控加工中心主轴故障现象可能是唯一的，但是引起同一故障现象的因素却是多种的,甚至很多故障现象在维修手册中也找不到，这就要求维修人员必须掌握主轴控制方式的硬件连接及系统控制原理。文中系统地介绍了 FANUC数控系统主轴故障分析与维修的方法，可有效地服务于广大数控加工中心维修维护人员。

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