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数控机床主轴系统常见故障解析及对策，速收藏！金属加工 2016-08-12 19:41 发表于北京图片8.1数控机床的主轴控制系统许多数控机床使用主轴作为辅助装置，如数控车床主轴带动工件旋转，利用不能旋转的车刀加工旋转体的工件;数控加工中心或数控铣床利用主轴带动的旋转刀具加工工件;数控磨床有些会更复杂一些，砂轮主轴带动旋转的砂轮对工件主轴带动的旋转的工件进行磨削。所以，数控机床主轴故障的维修方法和技巧也是数控机床维修人员必须掌握的知识。8.1.1数控机床主轴分类虽然不同种类的数控机床采用的主轴类型不同，但总的来说，数控机床的主轴系统有如下四种类型。1.带有变速齿轮的主传动主轴电动机的旋转通过变速齿轮降速，增大了输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。滑移齿轮的移动大多采用液压缸加拔义，或直接由液压缸来实现。2.通过皮带传动的主传送主轴电动机通过皮带或同步齿带传动，不用齿轮传动，从而避免齿轮传动引起的振动和噪声。此类型适用于有高速、低转矩等特性要求的主轴。3.双电动机分别驱动主轴高速时通过皮带直接驱动主轴旋转;低速时，由另一个电动机通过齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起降速和扩大变速范围的作用。这样使得恒功率区增大，同时克服了低速时扭矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。4.电动机与主轴一体化的传动这种类型的主轴通常也称电主轴，电动机本身就是主轴。这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴影响较大。数控磨床的许多主轴都是采用这种方式，速度可以达到数万转每分钟，一般这种主轴电动机都采用循环水冷却系统进行冷却。8.1.2数控机床主轴的调速方式现代的大部分数控机床的主轴都具有调速功能，主轴调速是按照数控系统的控制指令白动执行的。为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求，数控机床常采用机电结合的方式，即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方式。其中齿轮减速以增大输出扭矩，并利用齿轮换挡来扩大调速范围。1.电动机调速用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。 (1)直流电动机主轴调速由于主轴电动机要求输出较大的功率，所以主轴直流电动机在结构上不适用永磁式，一般使用它激式。为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或采用热管冷却技术。直流主轴电动机一般都采用转速、电流双闭环调速系统控制，可以保证主轴旋转速度的稳定。 (2)交流电动机主轴调速近年来，交流主轴电动机调速系统日益增多。主轴交流电动机多采用鼠笼式感应电动机，使用交流变频控制主轴转速。使用这种调速方式使主轴系统的维护要求和故障率都大大降低。 2.机械齿轮变速用此种变速方式的机床通常采用电动机无级调速，使主轴齿轮箱的结构大大简化，但其低速段的输出扭矩常常无法满足机床强力切削的要求。因此数控机床常采用1 ^-4挡齿轮变速与电动机无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速。采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围。机械齿轮白动换挡执行机构是一种电一机转换装置，常采用如下两种方式:1)液压缸拨义换挡。2)电磁离合器换挡。两种方式都是通过数控机床的PLC控制，白动进行换挡。8.1.3数控机床主轴系统的常见故障数控机床的主轴系统是一些机床(如数控车床、数控加工中心以及数控磨床等)的主要辅助装置，主轴系统的故障也是数控机床的常见故障。当主轴系统出现故障时，通常有以下三种表现形式:1)在数控系统显示器上显示报警号和报警信息。2)在主轴驱动装置上用报警灯或数码显示器显示主轴驱动装置的故障。3)主轴工作不正常，但无任何报警。主轴驱动系统的常见故障见表8-10图片图片8.2西门子61 1 A主轴驱动系统8.2.1西门子611A主轴驱动系统的基本构成西门了SIMODRIVE611A主轴驱动装置是交流模拟驱动装置，与进给伺服装置共用一个电源模块，如图8-1所示。主轴驱动模块与电源模块和进给伺服驱动模块通过设备总线进行连接，与伺服进给模块共用直流电压母线。图片西门了611A系列驱动装置可以安装多个主轴驱动模块，每一个主轴驱动模块都有独立的液晶显示器与操作按键，用于显示驱动模块的工作状态与设定驱动装置的内部数据。西门了611A的主轴驱动模块是由功率驱动模块和控制模块两部分组成，主轴控制模块带有液晶显示器，如图8-1所示，可以显示和修改主轴的设定参数，也可以显示主轴系统运行状态和报警代码。8.2.2西门子611A主轴驱动系统的连接西门了6ma系列主轴驱动模块与外部连接的信号连接端了位于驱动模块正面的控制模块上，如图8-2所示。具体的连接详述如下:图片1.主轴电动机电枢连接主轴电动机电枢连接端了位于主轴驱动模块的下方。在安装、调试、检修时需要注意保证驱动模块的U2/V2/W2与电动机的UN/W一一对应，防止出现电动机“相序”的错误。2.驱动使能与可定义输入的连接端了排X431连接驱动使能输入和可定义的输入。表8-2是对端了排X431信号的描述。图片3.速度给定信号的连接速度给定信号连接到端了排X421。端了排X421信号描述见表8-30。图片4.模拟量输出的连接模拟量输出通过端了排X451连接。端了排X451信号描述见表8-40。图片5.测速反馈信号接口接口X412连接主轴电动机的测速反馈，其信号描述见表8-5。图片8.2.3西门子611A主轴驱动系统的报警显示信息西门了611A主轴驱动系统出现故障时往往在控制模块的液晶显示器上显示故障代码，报警代码在液晶显示器的后4位显示。发生故障时，显示器的右边第4位显示“F"，右边第3位、第2位显示报警号代码，右边第1位显示“二”符号时，代表驱动装置存在一个故障;显示“三”符号时，代表驱动装置存在多个报警，这时可以通过主轴驱动模块操作面板上的“+”键，查看其他报警代码。西门了611A主轴驱动装置常见的报警号以及可能的原因见表8-6。图片大家想了解更多的机床主轴知识，可以购买此书系统性的学习，《图解数控机床维修从菜鸟到高手》识别下图二维码，进入金粉商城购买吧图片-End-☞金属加工原创，转载请注明。☞本文编辑：紫衣☞投稿邮箱：，稿件或线索一经采用，有奖励！近期必读热文☞世界最大超薄筒体如何吊装？解密中核解开层层机密！☞德国三驾马车一言不合就开撕！引发了汽车圈的公关大战！☞震惊世界的海上风力发电机SL5000， 中国制造！图片喜欢此内容的人还喜欢苏州又一个千亿级产业冉冉升起 江苏激光产业技术创新战略联盟不喜欢不看的原因确定内容质量低不看此公众号逆变器的工作原理，一下子让你吃透 金属加工不喜欢不看的原因确定内容质量低不看此公众号外六角和内六角螺栓，该如何选择？ 金属加工不喜欢不看的原因确定内容质量低不看此公众号

数控模块损坏的应急处理引导语：下面是我为大家整理出来的一些关于数控机床的数控模块损坏的应急处理资料，希望可以帮助到大家哦!本文通过对西门子数控系统量板局部损坏应急修理和西门子主轴驱动用变铎器代换的全过程描述详细，介绍了量板应急处理的方法和变频器代替主轴模块的原及代换中出现问题的解决。数控系统和伺服模块损坏后，在通常情况下采用更换模块来解决现场的突发故障。但是，在备件缺乏的情况下，有时采取变通应急的方法使数控机床恢复工作，这样既保证设备的正常运行，又缩短了机床的停工台时，节约了维修费用。例一：设备概况：机床型号：CH097(长城机床厂生产)数控车床故障现象：主轴电机运转有时反应迟钝诊断：根据操作者所述，该机床出现故障有一段时间，时好时坏，故障出现时，主轴电机不转，大概过十几秒左右主轴开始运转。并能持续到整个零件加工完成，整个过程中无报警号产生。首先，在OG状态下，启动主轴，偶尔也出现主轴运转迟缓现象，根据PLC程序检相应输入输出点。经检，刀架夹紧开关、主轴夹紧压力开关、尾架开关等均正常，并且Q100.6已输出为1，于是检主轴模块，测模拟量输人端56和14，电压为3.5V(视系统主轴设定转速不同而不同>，但是，X431插头使能信号65脚无12V电压，短接X431插头的65和9两端，主轴可以运转，这说明系统的测量板可能损坏，通过与其它机床的测量板互换得到了证实。该测量板型号为：6FXH214BA02.接线原理如图一：由于该测量板主轴模拟ftE常，并且其它两轴功能均正常，只是主使能信号不良，并且该测量板价格在万元以上，于是采用如下应急检PLC程序，找多余PLC的输出点，经过找Q2.4未用，修改PLC程序PB3段，在输出点Q100：6后面插人Q2.4.将原使能信号线在主轴模块处拆除，将Q2. 4输出引至主轴模块X431的65，经过以上改动后，主轴功能恢复正常。改进后的.线路：城机床厂生产)数控车床故障现象：主轴电机短路诊断：机床正常工作时，由于主轴电机动力线破损，造成主轴模块和电源模块同时损坏，将主轴电机线绝缘处理后，拆下主轴模块和电源模块用同型号机床中的模块代换，机床工作正常，明伺服及数控系统均正常，该电源模块型号为：6SC61122VA01，主轴模块型号为：6SC6113OHAOO，可以用相应的611A模块代换，但是经过询价，两模块总价在五万元左右，并且供货周期较长，影响车间的正常生产，为此，我们采取了用变频器代替的方案：经过对伺服钟功率的计算(功率选择根据X、Z轴电机功率西门子驱动规划手册)，采用6SNU451AA010AA1(10/25KW)电源模块供给伺服轴，接线方式与6SC系列模块完全相同。对于变频器，根据电机功率等参数，结合该机床使用情况，我们拟采用矢量变频器改造。对于变频器的要求是：1、能够通过选择以矢量控制方式控制电机，保证电机低速时的恒扭矩。2、模拟量输人控制电机的速度和旋转的方向。3、抗干扰能力强，对外干扰小，超低噪音。经过对比各品牌变频器性价比，采用曰本三菱矢置变频器FRA54015K―CH(15KW)代替元主轴模块，主轴电机仍用原来以上两项费用共计2万7千元左右。由于主轴位置编码器装在主轴的尾部，并且直接与系统连接，因此可以不用改动。实施：将原电源模块拆下，安装新的电源模块和变频器，由于新的电源块和变频器体积较小，可以直接装在电箱里，并且新的电源模块不需要重新打安装孔。改造前的连接原理简图如图三：连接与调试：变频器与主轴电机连接好后，即可通电调试，首先数控系统控制信号和参数号设定值参数7113适用电机，选择恒转矩电机。73100-5/0-10V选择，选择0- V，极性可逆有效。809电机容量，先进磁通矢量控制。814电机极九，先进磁通矢量控制。83290电机额定电压，设置应小于290.相关参数设置：模拟量不与变频连接，单独调试变频器主轴电机，根据变频器和主轴电机，根据变频器使用手册输人相关参数并使变频器与电机的参数自动优化，试运转主轴电机。以上参数设定后，进行96号参数“自动调整设定/状态”的调整，让变频器自动测量电机，使变频器与电机匹配更好。1、变频器与主轴电机调试结束后，将数控系统的使能信号以模拟量接入变频器，试运转主轴电机，适当调整系统参数使主轴转速线性最佳即可。注意事项：整个改造过程，最为关键的是变频器对数控系统的干扰，包括对伺服轴的干扰。这是整个改造成败的关键。变频器与数控系统未连接(使能和模拟量均未接>，在进行变频器和主轴电机的联机调试过程中，发现变频器对伺模块有干扰，有时X轴，有时Z轴驱动模块的数码显示不正常，须通过系统操作面板的复位键消除，为此，我们采取了以下措施：电源的输入端(见变频器控制电路)，限制电源上的谐波，减少变铎器的传导和辐射干扰。2、控制线采用屏蔽线，电机动力线与变频器的连接采用培装电缆，并且屏蔽层在两端接地。同时使用短粗线进行地线连接。3、数控系统与变频器的连接尽可能隔离。4、检电箱中接触器的灭弧功能是否正常，凡是交流接触器采用R―C抑制器有发热和鼓包的均予以更换。采取以上措施后，干扰彻底消除，变频器与数控系统连接后工作正常，连续使用半年无故障。 ;

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