数控车床故障诊断与维修

柳州职业技术学院 机电工程系

主轴不能启动故障诊断与维修

学习情境 1.2

1 ．能分析主轴控制电路，找出变频器具体连接；2 ．会使用资料设定主轴与变频器参数；3 ．能根据故障内容确定故障范围；4 ．会利用设备技术资料收集信息并按要求完成学习任务；5 ．会使用信息资源制定工作计划；6 ．能在小组内进行沟通与协调，具有责任意识。

学习要求：

课题引入：

问题引出：一台数控车床的数控车床的主轴无法工作，我们作为数控设备维修人员，应如何有效开展维修工作？需要哪些知识和技能？

提问： 1 、你们在操作数控车床时，对数控数控车床主轴的控制是否熟悉？ 2 、谁操作数控车床时，主轴出现过转不了的情况，你当时如何处理？

理论知识准备：

1 ．能分析主轴控制电路，找出变频器具体连接；2 ．会使用资料设定主轴与变频器参数；3 ．能根据故障内容确定故障范围；4 ．会阅读设备技术资料，收集信息。

只有了解主轴控制的工作原理及连接，会分析数控车床主轴控制的电气原理图，熟悉数控车床的数控系统系统主轴参数 、变频器基本参数的设定，才能完成主轴故障的分析与排除

学习要求

3 ． 1 主轴接口连接与控制 3 ． 1 ． 1 主轴编码器和变频器接口1. 主轴编码器接口GSK980TD 数控系统通过 CN21 接口与主轴编码器连接

3 ． 1 主轴接口连接与控制 3 ． 1 ． 1 主轴编码器和变频器接口2. 变频器接口GSK980TD 数控系统通过 CN15 接口与主轴变频器连接

3 ． 1 ． 2 主轴变频器 1. 主轴变频器的控制信号

3 ． 1 ． 2 主轴变频器 2. 主轴变频器的运行操作

3 ． 1 ． 2 主轴变频器 2. 主轴变频器的运行操作

3 ． 1 ． 3 主要控制参数1. 系统参数

001 模拟主轴Bit4 =1 ：主轴转速模拟电

压控制 =0 ：主轴转速开关量控

制K10 RSJG

RSJG =1 ：按复位键时， CNC 不关闭 M03 、 M04 、 M08 、 M32 输出信号； =0 ：按复位键时， CNC 关闭 M03 、 M04 、 M08 、 M32 输出信号。

按实际编码器线数设定，范围： 100~5000 线/转

021 主轴模拟调正数据

主轴最高速度指令模拟电压输出为 10V 时电压偏置补偿值，设置值增大，输出电压相应提升。

070 主轴编码器线数

3 ． 1 ． 3 主要控制参数1. 系统参数

036 SPDLC

SPDLC ：主轴最低速度指令模拟电压输出为 0V 时电压偏置补偿值，输出电压相应提升。

087 SPDDLT

主轴指令（ M05 ）停止输出与主轴制动输出延迟时间。089 SPZDTIME

主轴制动输出时间。108 SPL_REV_TIME

主轴点动时间。109 SPL_REV_SPD

主轴点动时的速度 r/min

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

运行模式设定

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

变更参数操作

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

参数清除操作

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

初始值变更操作

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

3 ． 1 ． 3 主要控制参数2 ．变频器主要参数

3 ． 2 数控车床主轴的具体电路控制 1 ．数控机床主轴控制电路

3 ． 2 数控车床主轴的具体电路控制 2 ．主轴控制电路分析： （ 1 ）主轴控制回路主电路连接： 三相电源 U 、 V 、 W 通过空气开关 QF1 、交流接触器

KM1 、变频器、连接到交流异步电动机 M 。 （ 2 ）主轴控制回路控制电路的连接： 电机转动方向控制：变频器 FWD 正转控制端通过继电器

KA1 的常开触点连接到 COM 公共端， REV 反转控制端通过继电器 KA2 的常开触点连接到 COM 公共端。继电器 KA1、 KA2 的线圈连接到数控系统的 CN62 接口的第 4 、 5 脚，通过继电器 KA1 、 KA2 控制主轴的正转与反转。

电机速度控制：变频器 VC1 速度控制脚连接到数控系统CN15 接口的第 13 脚，变频器 GND 0V 脚连接到数控系统CN15 接口的第 12 脚。通过 CN15 接口 VC1 、 GND 两脚产生的 0 ～ 10V 直流电压控制主轴电机的转速。

《数控设备故障诊断与维修》学习过程汇报书班级： 姓名： 学号：

学习情境

学习子情境

故障现象

故障分析

基本工作思路与工作计划

资料、工具、材料清单

故障诊断及处理记录（包括可能危险及防范措施）

故障点及处理结果

借鉴与不足

评分自评分 组内评分 教师评分 综合分

技能操作训练过程资料要求

1 、完成分组，确定组长，确定故障设备和任务2 、准备好相关设备技术资料3 、调查故障数控机床的具体故障现象，并进行记录

资 讯 获取知识，收

集故障信息

采用自由组合分组法，分成 4 个维修小组，每个小组完成 1 台机床主轴故障的维修。

时间 20 分钟

1 、讨论分析数控车床主轴的故障原因2 、确定小组故障诊断方案，明确小组分工3 、制定小组故障诊断与维修方法、步骤、进度及安全保障措施4 、制定工作计划5 、列出维修工具、材料清单及成本预算

决策、计划 确定故障诊断方案，

制定故障诊断与维修工作计划

以小组形式进行工作，各组长要汇报小组的故障诊断方案、分工情况和相应安全保障措施，工作计划要有书面材料。

时间 30 分钟

1 、准备工具材料 , 按照维修计划进行故障诊断与维修作业2 、记录维修过程 , 填写故障诊断处理结果 3 、组间、组内互相设置主轴故障进行交叉强化训练4 、整理维修过程相关资料 , 各小组利用电脑制作工作汇报材料 5 、安排小组进行组内讨论交流、做好汇报前的准备

实 施 按计划进行故障的诊断与维修

时间 120 分钟

做好安全保护措施了吗？

要注意环境保护喔？

请规范操作独立解决问题

1 、进行小组自查与互查，做好检查记录2 、各小组向老师叙述检查情况 3 、各小组汇报维修过程、效果、存在不足及改进措施，写出小组自评结论4 、安排小组与小组之间进行交流讨论

检查、评价 检查任务完成效果，评价工作成效，总结反思工作过程

时间 60 分钟

不要忘记对个人工作的检查并记得评分喔

要做好交流，好经验要给大家分享

我们期待你们的精彩汇报

3 ． 3 主轴不能起动故障诊断与维修实例分析

3.3.1 典型故障分析 例 1 故障现象：主轴不能转动 故障分析与处理：操作数控系统，发现主轴电机无论正转反转都不能转动，

打开控制柜观察发现变频器已上电处于待机状态，继电器 KA1 、 KA2 均能按照数控系统的功能实现闭合，用万用表测量变频器的 VC1 、 GND 两脚发现没有电压，断电测试 VC1 、 GND 与 CN15 接口的连接线，发现 VC1 已开路，恢复连接线上电测试功能正常，故障排除。

例 2 故障现象：主轴电机只能正转不能反转 故障分析与处理：操作数控系统，发现主轴电机只能正转不能反转，打开控

制柜观察发现变频器已上电处于待机状态，继电器 KA1 、 KA2 均能按照数控系统的功能实现闭合，用万用表测量 REV 对 COM 之间的电压，发现无论KA2 闭合以否 REV 对 COM 之间的电压都没有变化，拆开继电器 KA2 观察发现 KA2 的触点已经损坏，更换 KA2 上电测试，功能正常故障排除。

3 ． 3 主轴不能起动故障诊断与维修实例分析

3.3.1 典型故障分析 例 3 故障现象：主轴不能转动 故障分析与处理：操作数控系统，发现主轴电机无论正转反转都不能转动，

打开控制柜观察发现变频器有 E008 号报警，查阅变频器说明书得知 E008号报警是电源缺相报警，用万用表测试变频器电源输入端发现缺少一相电源，测试空气开关 QF1 输人端电压正常，测试输出端发现电源缺相，拆下空气开关 QF1 检查发现已损坏，更换 QF1 上电测试功能正常故障排除。

例 4 故障现象：主轴不能转动 故障分析与处理：操作数控系统，发现主轴电机无论正转反转都不能转动，

打开控制柜观察发现变频器已上电处于待机状态，继电器 KA1 、 KA2 均能按照数控系统的功能实现闭合，用万用表测量变频器的 VC1 、 GND 两脚已经有电压，用万用表测量 FWK 、 REV 对 COM 之间已有电压变化，打开变频器参数查看，发现变频器 F0.00 号参数（频率给定通道选择）已由原来的VC1 模拟给定改为数字给定 1 面板操作，把参数恢复上电测试，功能正常故障排除。

3 ． 3 主轴不能起动故障诊断与维修实例分析 3.3.2 其它故障分析 1 ．带变频器的主轴不转

故障原因 处理方法机械转动故障引起 检查皮带传动有无断裂或机床是否挂放在空档供给主轴的三相电源缺相 检查电源，接好电源线数控系统或变频器控制参数错误 查阅说明书，了解参数并更改

系统与变频器的线路连接错误 查阅系统与变频器的连线说明书，确保连线正确

模拟电压输出不正常用万用表检查系统输出的模拟电压是否正常；检查模拟电压信号线连接是否正确或接触不良，变频器接收的模拟电压是否匹配

强电控制部分断路或元器件损坏

检查主轴供电线路各触点连接是否可靠，线路有否断路，直流继电器是否损坏，保险管是否烧坏

变频器参数未调好变频器内含有控制方式选择，分为变频器面板控制主轴方式， NC 系统控制主轴方式等，若不选择 NC 系统控制方式，则无法用系统控制主轴，修改这一参数；检查相关参数设置是否合理

3 ． 3 主轴不能起动故障诊断与维修实例分析 3.3.2 其它故障分析 2 ．主轴转速不受控制

故障原因 处理方法所用主板无变频功能 更换带变频功能的主板系统模拟电压无输出或是与变频器连接存在断路

先检查系统有无模拟电压输出，若无，则为系统故障；若有电压，则检查线路是否存在断路

系统与变频器连接错误 查阅连接说明书，检查连线系统参数或变频器参数未设置好 打开系统变频参数，调整变频参数

由于系统软件引起的轴转速显示不正确

当变频器从 S500 变至 S800 ，但显示仍为S500 ，需在编程时使用 G04 延时，有待系统软件改善

系统中主轴不变速，编程不当所致

编辑程序时， S、 T、M指令不应编于同一程序，而应将 T指令单独分开于另一段程序编写，否则主轴转速将默认不变。有时 S、 T 共一程序段时转速值显示不变，但实际转速值已发生变化，建议不要将这两个指令共段

3 ． 3 主轴不能起动故障诊断与维修实例分析 3.3.2 其它故障分析 3 ．主轴启动后立即停止

故障原因 处理方法系统输出脉冲时间不够 调整系统的M 代码输出时间

变频器处于点动状态 参阅变频器的使用说明书，设置好参数

主轴线路的控制元器件损坏检查电路上的各触点接触是否良好，检查直流继电器、交流接触器是否损坏，造成触头不自锁

主轴电机短路，造成热继电器保护 查找短路原因，使热继电器复位

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

将系统控制主轴的启停参数设置为电平控制方式

知识巩固1 ．在数控机床主轴控制中，带变频器调速控制的主轴属于数字主轴。（ ）

2 ．数控机床具有柔性，只需更换程序，就可适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。 ( )

3 ．在主轴变速中，有级变速多为模拟主轴、无级变速多为数字主轴。（ ）

4 ．数控机床加工零件时是由（ ）来控制的。

A ．数控系统 B. 操作者 C. 伺服系统 D. 变频器5 ．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动（ ）。A ．程序停止功能 B.暂停功能 C.急停功能 D. 都不是

1 ．在数控机床主轴控制中，带变频器调速控制的主轴属于数字主轴。（ × ）

2 ．数控机床具有柔性，只需更换程序，就可适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。 ( √ )

3 ．在主轴变速中，有级变速多为模拟主轴、无级变速多为数字主轴。（ ×）

4 ．数控机床加工零件时是由（ A ）来控制的。

A ．数控系统 B. 操作者 C. 伺服系统 D. 变频器5 ．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动（ C ）。A ．程序停止功能 B.暂停功能 C.急停功能 D. 都不是

练习与思考题

1 ．数控机床对主轴驱动有哪些要求？2 ．数控车床为什么要安装主轴编码器？常用的主轴编码器有哪些？3 ．说出主轴编码器和变频器接口的功能与具体连接。4 ． E700 变频器的运行方式有哪些？如何连接与控制？5 ． GSK980 TD 数控系统的主轴主要控制参数有哪些？如何设置？6 ．数控车床如果采用 E700 变频器控制主轴，其主要参数如何设置？7 ．某数控车床主轴变频器的 VC1 、 GND 两脚有电压输入，继电器动作正常，但主轴不转，其故障原因主要有哪些？