數(shù)控設(shè)備維護(hù)與裝調(diào) 課件 情境2 主軸及進(jìn)給軸故障維修

任務(wù)2.1主軸故障維修修德創(chuàng)新致遠(yuǎn)塑能情境2主軸及進(jìn)給軸故障維修工作目標(biāo)1.能描述主軸變頻器工作原理；2.能構(gòu)建出主軸故障排除思路；3.能根據(jù)工藝圖紙，正確安裝加工中心主軸部件；4.能闡述數(shù)控機(jī)床主軸控制原理；5.能根據(jù)分析主軸電氣原理圖，排除數(shù)控機(jī)床主軸電氣部分常見故障；6.能在完成任務(wù)過程中培養(yǎng)安全意識，鍛煉職業(yè)素養(yǎng)，誠實(shí)守信，有團(tuán)隊意識，工匠精神，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)和愛國情懷。任務(wù)描述某企業(yè)數(shù)控車間內(nèi)一臺配FANUCOiMate數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控車床，采用變頻調(diào)速主軸，機(jī)床可正常上電，進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)后，操作主軸，主軸正轉(zhuǎn)正常，反轉(zhuǎn)不動，如圖所示。請根據(jù)故障現(xiàn)象，按照“檢查——計劃——診斷——維修——試機(jī)”五步故障維修工作法排除故障。一、主軸系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)相關(guān)知識二、主軸的結(jié)構(gòu)與要求三、主軸的裝配（一）主軸裝配前準(zhǔn)備（1）主軸組件中的各零件均需要清洗干凈，尤其與軸承接觸面需用酒精擦拭，并檢驗(yàn)無污跡（輔助材料：酒精、清洗劑）。

（2）檢查零件定位表面無疤痕、劃傷、銹斑，并重點(diǎn)檢查接觸臺階面與軸承配合外圓面。

（3）檢查各銳邊倒角無毛刺、保證裝配時用手觸摸光滑順暢無棱角（輔助材料：銼刀、砂紙、油石）。

（4）檢查緊固螺紋孔的殘屑、深度，并用絲錐去除殘屑，吹凈（輔助材料：絲錐）。

（5）清除干凈的零件擺放在無灰塵的干凈油紙或布上

，清洗過且暫時不用的零件需加上防塵蓋（輔助材料：油紙）。

（6）零件擺放位置應(yīng)與工作區(qū)域保持≧800mm以上的距離。

（7）軸承清洗處理。三、主軸的裝配（二）主軸配合零件間精度檢測和零件檢查三、主軸的裝配（三）主軸組件裝配三、主軸的裝配（三）主軸組件裝配三、主軸的裝配（三）主軸組件裝配三、主軸的裝配（三）主軸組件裝配四、主軸抓松刀裝置的工作原理五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置五、通用變頻主軸驅(qū)動裝置六、FANUC串行數(shù)字控制主軸驅(qū)動裝置的連接七、數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測量七、數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測量任務(wù)分析

對于數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動裝置采用模擬量主軸驅(qū)動裝置，引起主軸不能反轉(zhuǎn)的原因主要有以下幾個方面。（1）CNC系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出。（2）主軸驅(qū)動裝置故障。（3）主軸電動機(jī)故障。（4）變頻器輸出端U、V、W不能提供電源。造成此種情況可能有以下原因：

①系統(tǒng)報警；

②頻率指定源和運(yùn)行指定源的參數(shù)是否設(shè)置正確；

③智能輸入端子的輸入信號是否正確。任務(wù)實(shí)施以“數(shù)控機(jī)床主軸電氣故障維修”任務(wù)為例，按照“檢查——計劃——診斷——維修——試機(jī)”五步故障維修工作法排除故障。1.檢查（1）開機(jī)后在手動方式下操作主軸，正轉(zhuǎn)正常，反轉(zhuǎn)不動，并且無任何報警信息。（2）本機(jī)床最近沒有任何維修記錄。（3）發(fā)生故障時的外界條件記錄，發(fā)生故障時周圍環(huán)境溫度正常，周圍沒有強(qiáng)烈的振動源。任務(wù)實(shí)施以“數(shù)控機(jī)床主軸電氣故障維修”任務(wù)為例，按照“檢查——計劃——診斷——維修——試機(jī)”五步故障維修工作法排除故障。2.計劃根據(jù)對數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場檢查情況，進(jìn)行團(tuán)隊會議，并填寫工作單中的計劃單、決策單和實(shí)施單。初步制訂一下排除故障方案：（1）數(shù)控系統(tǒng)的變頻器控制參數(shù)未打開，導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需查閱系統(tǒng)說明書，了解變頻參數(shù)并對其進(jìn)行更改。（2）系統(tǒng)與變頻器的線路連接錯誤，導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需查閱系統(tǒng)與變頻器的連線說明書，確保連線正確。任務(wù)實(shí)施（3）模擬電壓輸出不正常，導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需用萬用表檢查輸出的模擬電壓是否正常；檢查模擬電壓信號線連接是否正確或解除不良，變頻器接受的模擬電壓是否匹配。（4）強(qiáng)電控制部分?jǐn)嗦菲骰蛟骷p壞、導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需檢查主軸供電這一線路各觸點(diǎn)連接是否可靠，線路是否斷路，繼電器是否損壞，熔斷器是否熔斷。（5）變頻器自身參數(shù)未調(diào)好，導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需要對變頻器的控制方式進(jìn)行選擇，若不選擇數(shù)控系統(tǒng)控制方式，則無法用數(shù)控系統(tǒng)來控制主軸，因此要修改相關(guān)參數(shù)；檢查相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否合理。（6）由于供電主軸的三相電源缺相，導(dǎo)致主軸不能旋轉(zhuǎn)，需檢查電源，調(diào)換任意兩條電源線。（7）同步帶斷裂引起主軸不能旋轉(zhuǎn)，需檢查皮帶傳動有無斷裂或機(jī)床是否掛了空擋，確認(rèn)主軸軸承是否完好。任務(wù)實(shí)施3.診斷根據(jù)診斷思路，進(jìn)行現(xiàn)場診斷，步驟如下表2-1-5所示。

經(jīng)過觀察測量發(fā)現(xiàn)，STR與SD之間的電源電壓為24.0V，而不是0V，因此，可以推測，故障出現(xiàn)此處，發(fā)現(xiàn)STR接線端松動。任務(wù)實(shí)施4.維修用螺絲刀把松動線頭接緊。5.試機(jī)重新上電，主軸可正常反轉(zhuǎn)，故障排除。THANKS！修德創(chuàng)新致遠(yuǎn)塑能任務(wù)2.2進(jìn)給軸故障維修修德創(chuàng)新致遠(yuǎn)塑能情境2主軸及進(jìn)給軸故障維修工作目標(biāo)1.能夠描述伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成和工作原理；2.能夠列舉數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸常見的故障現(xiàn)象；3.能根據(jù)給定參考資料，設(shè)置伺服系統(tǒng)參數(shù)；4.能利用模塊交換法等排除進(jìn)給軸常見故障；5.能在完成任務(wù)過程中培養(yǎng)安全意識，鍛煉職業(yè)素養(yǎng)，誠實(shí)守信，有團(tuán)隊意識，工匠精神，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)和愛國情懷。任務(wù)描述

某數(shù)控車間一臺配FANUCOiMate數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控銑床，機(jī)床上電后，手動方式移動Y軸，工作臺不移動，故障現(xiàn)象如圖所示。請根據(jù)故障現(xiàn)象，按照“檢查——計劃——診斷——維修——試機(jī)”五步故障維修工作法排除故障。一、伺服系統(tǒng)簡介相關(guān)知識（一）伺服系統(tǒng)概述

什么是伺服呢？這個英文Servo的諧音，念起來與伺服發(fā)音差不多。伺服就是“伺候”的意思，就是非常聽話，讓走哪，就走哪。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)接受CNC系統(tǒng)的指令，在伺服系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行信號處理，然后驅(qū)動機(jī)床執(zhí)行部件跟隨指令脈沖運(yùn)動，快速準(zhǔn)確地完成指令動作。數(shù)控機(jī)床中的伺服系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)機(jī)床的機(jī)械傳動，這是數(shù)控機(jī)床重要特征之一。一、伺服系統(tǒng)簡介（二）伺服系統(tǒng)的組成及工作原理二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（一）伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接方式二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（二）伺服放大器接口的定義（1）1—狀態(tài)指示。用發(fā)光二極管表示伺服放大器所處狀態(tài)，出現(xiàn)異常時顯示相關(guān)報警代號。（2）2—絕對位置檢測器用鋰電池安裝位置。（3）3—CX2A。直流24V輸入接口。該接口與前級模塊的CX2B接口連接。（4）4—CX2B。直流24V輸出接口。該接口與后級模塊的CX2A接口連接。（5）5—JX5。檢測板用輸出。（6）6—JX14。信號接口。與前級模塊相應(yīng)接口連接。（7）7—JX1B。信號接口。與后級模塊相應(yīng)接口連接。（8）8—JF1。接第1軸伺服電動機(jī)脈沖編碼器反饋信號。（9）9—JF2。接第2軸伺服電動機(jī)脈沖編碼器反饋信號。（10）10—JF3。接第3軸伺服電動機(jī)脈沖編碼器反饋信號。（11）11—COP10B。通過光纜接NC主板或前級伺服放大器COP10A接口。（12）12—COP10A。通過光纜接后級伺服放大器COP10B接口。（13）13—三相交流電源輸出端。該接口與伺服電動機(jī)接線端連接。二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（二）伺服放大器接口的定義二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（三）數(shù)控機(jī)床與伺服進(jìn)給有關(guān)的參數(shù)二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（三）數(shù)控機(jī)床與伺服進(jìn)給有關(guān)的參數(shù)二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接（三）數(shù)控機(jī)床與伺服進(jìn)給有關(guān)的參數(shù)三、伺服位置檢測裝置

位置檢測裝置的主要作用是采集數(shù)控機(jī)床機(jī)械移動的位置信息和速度信息，并將這些信息反饋至控制器的軸卡中進(jìn)行控制，它的種類根據(jù)反饋形式和對位置的記憶功能有所不同。位置檢測器按其安裝的位置分為內(nèi)置編碼器和外置編碼器。（一）內(nèi)置編碼器

內(nèi)置編碼器就是來檢測伺服電動機(jī)選中精度的檢測儀器，安裝在電動機(jī)后方，包括了位置檢測、速度檢測、磁極位置檢測。它檢測不到絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動誤差，屬于半閉環(huán)控制，但可以對這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償以達(dá)到所需的精度要求。（二）外部置編碼器

外置編碼器安裝在機(jī)床床身和工作臺之間，這種數(shù)控機(jī)床精度和穩(wěn)定性最好。可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差等，具有很高的位置控制精度，屬于全閉環(huán)控制，外置編碼器常見的有光柵尺、光柵盤，其中光柵尺應(yīng)用較廣泛。任務(wù)分析

手動方式下，Y軸移動的信號流向簡圖如圖2-2-6所示，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)致機(jī)床Y軸不動。（1）面板按鍵如果手動按鍵失效，沒有信號進(jìn)入系統(tǒng)，則肯定Y軸不動，Y軸按鍵及對應(yīng)的PMC地址如圖2-2-7所示。任務(wù)分析

（2）數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)本身有故障（包含接口、參數(shù)和PMC程序等），沒有信號輸出肯定也會導(dǎo)致Y軸不動。

（3）伺服驅(qū)動（Y軸伺服驅(qū)動控制接線如圖2-2-8所示）首先是伺服驅(qū)動無法上電，其次是伺服驅(qū)動本身有故障（參數(shù)、硬件），也會導(dǎo)致Y軸不動。任務(wù)分析任務(wù)分析

（4）伺服電動機(jī)（如圖2-2-9所示）伺服電動機(jī)如果出現(xiàn)故障或卡死，工作臺肯定不會動。任務(wù)分析（5）反饋單元編碼器損壞也會導(dǎo)致機(jī)床不動。（6）機(jī)械單元如果機(jī)械部分卡死或連接伺服電機(jī)與工作臺的聯(lián)軸器松動等因素也會導(dǎo)致工作臺不動。（7）各連接電纜如果以上各單元之間連接電纜斷線或者松脫，都會有可能導(dǎo)致Y軸不動。任務(wù)實(shí)施以“Y軸不動故障維修”任務(wù)為例，按照“檢查——計劃——診斷——維修——試機(jī)”五步故障維修工作法排除故障。1.檢查（1）發(fā)生故障的數(shù)控機(jī)床采用的是FANUC伺服驅(qū)動器。（2）機(jī)床正常上電后，手動模式下，按Y軸正/負(fù)向鍵，機(jī)床不動，按下X軸的按鍵，機(jī)床運(yùn)行正常。（3）多次操作，并利用手輪的方式下，故障依然存在。任務(wù)實(shí)施2.計劃根據(jù)對數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場檢查情況，進(jìn)行團(tuán)隊會議，并填寫工作單中的計劃單、決策單和實(shí)施單。初步制訂一下排除故障方案：（1）由于按Y軸正/負(fù)向按鍵，機(jī)床均沒有動靜，故按鍵損壞的可能性比較小，可通過手輪或者PMC查看數(shù)據(jù)地址確認(rèn)。（2）如果按鍵沒有問題，可以檢查Y軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)相關(guān)電纜是否連接牢靠。（3）然后利用替換法鑒別故障到底是數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動還是伺服電動機(jī)（要對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改）。（4）最后判斷是外部條件還是伺服電動機(jī)、伺服驅(qū)動器等本身出現(xiàn)故障，決定是否需要請求數(shù)控機(jī)床廠家來幫助。任務(wù)實(shí)施3.診斷根據(jù)診斷思路，進(jìn)行現(xiàn)場診斷，步驟如下：（1）檢查按鍵是否有效，可通過手輪方式或者是查看PMC狀態(tài)，查看Y向地址是否有效，按下后是否由0變?yōu)?，經(jīng)查看，均變?yōu)?，證明按鍵沒有損壞，工作正常。（2）檢查Y軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)相關(guān)電纜的連接，發(fā)現(xiàn)均無松動。（3）在伺服驅(qū)動器上將兩電動機(jī)動力線調(diào)換，相應(yīng)