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直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障維修

發(fā)布者：zyp    來(lái)源：蘇州吉海機(jī)電設(shè)備有限公司     發(fā)布時(shí)間：2022-6-8

直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)維修常見(jiàn)故障

盡管直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在目前已應(yīng)用不多，逐步為交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代，但現(xiàn)有系統(tǒng)的維修還有不少，在此也總結(jié)它的故障特點(diǎn)。
1.     主軸速度不正�；虿环�(wěn)定，造成這類(lèi)故障的原因見(jiàn)表5-1。
表5-1：主軸速度不正�；虿环�(wěn)定的故障綜述：
可能原因 檢查步驟 排除措施
電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)重   重新考慮負(fù)載條件，減輕負(fù)載
速度指令電壓不良或錯(cuò)誤 測(cè)量從數(shù)控裝置主軸接口輸出過(guò)來(lái)的信號(hào) 確保主軸控制信號(hào)正常
D/A變換器故障
反饋線斷線或不良 測(cè)量反饋信號(hào) 確保接線正確
反饋裝置損壞 更換反饋裝置
電動(dòng)機(jī)故障，如：勵(lì)磁喪失等 采用交換法，可以判斷是否出了故障 更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器故障 更換驅(qū)動(dòng)器
誤差放大器故障
印刷線路板太臟 打開(kāi)驅(qū)動(dòng)器，定期給電路板作出清潔 保持電路板的清潔或更換放大器


 
2.     電動(dòng)機(jī)速度達(dá)到一定值就上不去了。如FANUC直流可控硅主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元為1160。它是電動(dòng)機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)換點(diǎn)。速度在0——1160，勵(lì)磁電流為6.8A恒定，電機(jī)主線圈電壓由0——220V變化，電機(jī)速度大于1160后，則電機(jī)主線圈電壓為220V恒定，勵(lì)磁電流從6.8A減小。其可能原因間表5-2。
表5-2：主軸電機(jī)速度達(dá)到一定值就上不去了的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
晶閘管整流部分太臟，造成直流母線電壓過(guò)低或絕緣性能降低   清潔好晶閘管，保持內(nèi)部電路板的清潔
電動(dòng)機(jī)磁體不正常，輸出電壓不正常 用萬(wàn)用表測(cè)量歷次電壓 更換磁體或更換電動(dòng)機(jī)
控制板的勵(lì)磁回路故障 用交換法測(cè)試控制板 更換控制板


 
3.     發(fā)生過(guò)流報(bào)警，造成這類(lèi)故障的原因見(jiàn)表5-3。
表5-3：主軸過(guò)流報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
驅(qū)動(dòng)器電流極限設(shè)定錯(cuò)誤。 檢查設(shè)定參數(shù) 依照參數(shù)說(shuō)明書(shū)，設(shè)置好參數(shù)
主軸負(fù)載過(guò)大，或機(jī)械故障 檢查是否機(jī)械卡住，在停機(jī)狀態(tài)下用手盤(pán)主軸，應(yīng)該非常靈活 確保主軸無(wú)機(jī)械異常，如果負(fù)載過(guò)大，重新考慮機(jī)床負(fù)載條件
長(zhǎng)時(shí)間切削條件惡劣   調(diào)整切削參數(shù)，改善切削條件，
檢查直流主軸電機(jī)的線圈電阻不正常，換向器太臟 檢查直流主軸電機(jī)的線圈電阻是否正常，換向器是否太臟 確保電阻正常，用干燥的壓縮空氣吹干凈
動(dòng)力線連接不牢固 檢查動(dòng)力線是否連接牢固 擰緊動(dòng)力線
勵(lì)磁線連接不牢固 檢查勵(lì)磁線連接是否不牢固 擰緊勵(lì)磁線
驅(qū)動(dòng)器的控制勵(lì)磁電源存在故障 也就是檢查勵(lì)磁電壓是否正常  
電動(dòng)機(jī)故障，如：電樞線圈內(nèi)部存在局部短路 采用交換法，可判斷出它們是否有故障 更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器故障如：同步觸發(fā)脈沖不正確 更換驅(qū)動(dòng)器


 
4.     過(guò)熱或過(guò)載報(bào)警。這時(shí)驅(qū)動(dòng)器的過(guò)熱報(bào)警指示燈會(huì)亮，其可能原因見(jiàn)表5-5。
表5-5：主軸過(guò)熱報(bào)警綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
長(zhǎng)期負(fù)載過(guò)大，電動(dòng)機(jī)太熱 用手觸摸電動(dòng)機(jī)，感覺(jué)是否發(fā)熱厲害，如果溫度很燙手，等冷卻后再開(kāi)機(jī)，看是否仍有報(bào)警 改善切削條件，調(diào)整切削參數(shù)，降低負(fù)載
電動(dòng)機(jī)或反饋線斷線或短路 用萬(wàn)用表測(cè)量其輸出端子，是否接通狀況良好 確保連線正確
電動(dòng)機(jī)故障 采用交換法，確定電動(dòng)機(jī)是否有故障 更換電動(dòng)機(jī)


 
5.     保險(xiǎn)絲熔斷。其可能原因見(jiàn)表5-6。
表5-6：保險(xiǎn)絲熔斷的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
伺服電動(dòng)機(jī)或主回路絕緣不良 檢查直流伺服電機(jī)和主回路的絕緣 更換相應(yīng)部件
電樞線短路 電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對(duì)地短路 排除短路故障
主回路故障 用萬(wàn)用表檢查所有主回路的可控硅是否有短路 更換相應(yīng)壞的可控硅
控制板故障引起主回路電流過(guò)大 如果在燒保險(xiǎn)的同時(shí)有過(guò)電流報(bào)警 按電流報(bào)警處理方法處理
輸入電壓太高 用萬(wàn)用表測(cè)量輸入電壓 控制電壓在-10～15%范圍內(nèi)


 
6.     電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。就是系統(tǒng)發(fā)出指令后，主軸伺服單元或直流主軸電動(dòng)機(jī)不執(zhí)行。其可能原因見(jiàn)表5-7。
表5-7：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
機(jī)械卡死 在不通電的情況下，機(jī)械軸應(yīng)該能自由活動(dòng) 消除機(jī)械故障，減輕負(fù)載
負(fù)載特別大 在負(fù)載特別重的外界情況下， 重新考慮機(jī)床負(fù)載能力
機(jī)械連接脫落，如高/低檔齒輪切換用的力和齒嚙合不良 檢查機(jī)械連接情況 重新調(diào)整機(jī)械連接
控制信號(hào)為滿(mǎn)足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號(hào)、速度給定電壓為輸入 通過(guò)PLC狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，查看主軸正/反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)否送出，主軸速度給定指令是否給出 從數(shù)控系統(tǒng)端找出故障，確保各指令正常
電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線不良 用萬(wàn)用表測(cè)量各連線端子的接通情況
  確保各連接線正常
電機(jī)勵(lì)磁線短線
R、S、T線不正常
碳刷不好或嚴(yán)重磨損 檢查直流主軸電機(jī)的碳刷是否正常，是否接觸不好 更換好的碳刷
 
電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路或主回路組織不正常 檢查勵(lì)磁回路是否有阻值，或者阻值很大？ 如果沒(méi)阻值或阻值很大，更換電動(dòng)機(jī)
驅(qū)動(dòng)器印制線路板表面太臟以致內(nèi)部電路接觸不良 在不通電的情況下，打開(kāi)驅(qū)動(dòng)器保護(hù)蓋子，清潔印制線路板 保持驅(qū)動(dòng)器的清潔，有良好的工作環(huán)境
觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無(wú)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生 屬驅(qū)動(dòng)器故障，采用交換法判斷是否有故障 更換驅(qū)動(dòng)器
控制板故障 用交換法判斷是否控制板故障 更換控制板


 
7.     主軸定向不停止。有的系統(tǒng)會(huì)提示超時(shí)報(bào)警，其可能原因見(jiàn)表5-8。
表5-8：主軸定向不停止的故障綜述
可能原因 檢查步驟 排除措施
主軸沒(méi)接收到編碼器信號(hào) 編碼器故障，沒(méi)有輸出零位信號(hào) 更換編碼器
反饋回路故障，沒(méi)有傳入到系統(tǒng) 消除反饋信號(hào)傳輸中的斷路
磁性傳感器故障 如果采用此行傳感器定位，檢查相關(guān)的指示燈是否點(diǎn)亮 如果沒(méi)亮，有故障，更換磁性傳感器
定向板上的繼電器損壞 如果主軸停在準(zhǔn)停位，仍有報(bào)警，則說(shuō)明定向板上的繼電器損壞 更換相應(yīng)繼電器


 
8.     電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕  可能原因見(jiàn)表5-9。
表5-9：電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕的可能原因
可能原因 檢查步驟 排除措施
主軸連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載工作   有計(jì)劃的安排使用機(jī)床
主軸電動(dòng)機(jī)換向器表面太臟或有傷痕 目測(cè) 清潔換向器
電刷上有切削液進(jìn)入   做好密封措施
驅(qū)動(dòng)器控制回路的設(shè)定、調(diào)整不當(dāng) 檢查參數(shù)是否正確 依照參數(shù)說(shuō)明書(shū)，重新設(shè)置好參數(shù)


 
9.     過(guò)電壓吸收器燒壞  通常情況下，它是由于外加電壓過(guò)高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾引起的。
 
5.2.2      維修實(shí)例
例1：配套SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)機(jī)后顯示主軸報(bào)警。
分析與處理過(guò)程：檢查SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)報(bào)警的含義與提示是“電源故障”，其可能的原因有：
①    電源相序接反。
②    電源缺相，相位不正確。
③    電源電壓低于額定值的80%。
測(cè)量驅(qū)動(dòng)器輸入電壓正常，相序正確，但主驅(qū)動(dòng)仍有報(bào)警，因此可能的原因是電源板存在故障。
根據(jù)SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器原理圖，逐級(jí)測(cè)量各板的電源回路，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)板的同步電源中有一相低于正常電壓。
檢查確認(rèn)故障原因?yàn)橛≈齐娐钒宕嬖谔摵福瑢?dǎo)致了同步電源的電壓降低，引起了電源報(bào)警。重新焊接后電壓恢復(fù)正常，報(bào)警消失，機(jī)床恢復(fù)正常。
 
例2：某配置FANUC 15型直流主軸驅(qū)動(dòng)的數(shù)控仿型銑床，主軸在啟動(dòng)后，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中聲音沉悶；當(dāng)主軸制動(dòng)時(shí)，CRT顯示“FEED HOLD”（進(jìn)給保持），主軸驅(qū)動(dòng)裝置的“過(guò)電流”報(bào)警指示燈亮。
分析與處理過(guò)程：為了判別主軸過(guò)電流報(bào)警產(chǎn)生的原因，維修時(shí)首先脫開(kāi)了主軸與主軸間的連接，檢查機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，未發(fā)現(xiàn)異常，因此排除了機(jī)械上的原因。
接著又測(cè)量、檢查了的繞組、對(duì)地電阻及的連接情況，在對(duì)換向器及電刷進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分電刷已達(dá)使用極限，換向器表面有嚴(yán)重的燒熔痕跡。
針對(duì)以上問(wèn)題，維修時(shí)首先更換了同型號(hào)的電刷；并拆開(kāi)，對(duì)換向器的表面進(jìn)行了修磨處理，完成了對(duì)的維修。
重新安裝后再進(jìn)行試車(chē)，當(dāng)時(shí)故障消失；但在第二天開(kāi)機(jī)時(shí)，又再次出現(xiàn)上述故障，并且在機(jī)床通電約30min之后，故障就自動(dòng)消失。
根據(jù)以上現(xiàn)象，由于排除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸、連接方面的原因，故而可以判定故障原因在主軸驅(qū)動(dòng)器上。
對(duì)照主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理圖，重點(diǎn)針對(duì)電流反饋環(huán)節(jié)的有關(guān)線路，進(jìn)行了分析檢查；對(duì)電路板中有可能虛焊的部位進(jìn)行了重新焊接，對(duì)全部接插件進(jìn)行了表面處理，但故障現(xiàn)象仍然不變。
由于維修現(xiàn)場(chǎng)無(wú)驅(qū)動(dòng)器備件，不可能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器的電路板互換處理，為了確定故障的大致部位，針對(duì)機(jī)床通電約30min后，故障可以自動(dòng)消失這一特點(diǎn)，維修時(shí)采用局部升溫的方法。通過(guò)吹風(fēng)機(jī)在距電路板8~10cm處，對(duì)電路板的每一部分進(jìn)行了局部升溫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)對(duì)觸發(fā)線路升溫后，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)可以馬上恢復(fù)正常。由此分析，初步判定故障部位在驅(qū)動(dòng)器的觸發(fā)線路上。
通過(guò)示波器觀察觸發(fā)部分線路的輸出波形，發(fā)現(xiàn)其中的一片集成電路在常溫下無(wú)觸發(fā)脈沖發(fā)生，引起整流回路U相的4只晶閘管（正組和反組各2只）的觸發(fā)脈沖消失；更換此芯片后故障排除。
維修完成后，進(jìn)一步分析故障原因，在主軸驅(qū)動(dòng)器工作時(shí)，三相全控橋整流主回路，有一相無(wú)觸發(fā)脈沖，導(dǎo)致直流母線整流電壓波形脈動(dòng)變大，諧波分量提高，產(chǎn)生換向困難，運(yùn)行聲音沉悶。
當(dāng)主軸制動(dòng)時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器采用的是回饋制動(dòng)，控制線路首先要關(guān)斷正組的觸發(fā)脈沖，并觸發(fā)反組的晶閘管，使其逆變。逆變時(shí)同樣由于缺一相觸發(fā)脈沖，使能量不能及時(shí)回饋電網(wǎng)，因此產(chǎn)生過(guò)流，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生過(guò)流報(bào)警，保護(hù)電路動(dòng)作。


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