搞定！数控铣床主轴伺服系统的常见故障解析

常见主轴伺服系统故障分析。当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴伺服系统常见故障如下。

1）外界干扰。由于受到电磁干扰、屏蔽和接地措施不良，主轴转速指令信号或反馈信扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。判别有无干扰的方法是，当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障，则表明存在外界干扰。

2）过载。切削用量过大，或频繁地正、反转变速等均可引起过载报警，具体表现为主轴电动机过热、主轴驱动装置显示过电流等报警。

3）主轴定位抖动。主轴的定向控制（也称主轴定位控制）是将主轴准确停在某一固定位置上，以便在该位置进行刀具交换、精镗退刀及齿轮换档等，以下三种方式可实现主轴准作定向。

①机械准停控制。由带v形槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。

②磁性传感器的电气准停控制。发磁体安装在主轴后端，磁性装置安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点，发磁体和磁性传感器之间的间隙为1.5mm±0.5mm。

③编码器型的电气准停控制。通过在主轴电动机内安装或在机床主轴上直接安装一个光电脉冲编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。

主轴定向控制实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。为检测主轴的置，需要采用磁性传感器或位置编码器等检测元件。采用位置编码器作为位置检测元件时，由于安装不方便，一般要通过一对传动比为1:1的齿轮连接。当采用磁性传感器作为位置检测元件时，其磁性元件可直接装在主轴上，而磁性传感头固定在主轴箱体上。为了减少干扰，磁性传感头和放大器之间的连接线需要屏蔽，且两者的连接线越短越好。这两种控制方案各有优缺点，需根据机床的实际情况来选用。产生主轴定位抖动故障的原因为：上述准停均要经过减速的过程，减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动；采用位置编码器作为检测元件的准停方式时，定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，引起定位抖动；采用磁性传感头作为位置检测元件时，发磁体和磁性传感器之间的间隙发生变化或磁性传感器失灵，引起定位抖动。

4）主轴异常噪声及振动。首先要区别异常噪声及振动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。

①电气方面的可能原因。

a、在现场调查振动或噪声是在什么情况下发生的。振动或噪音如果是在减速过程中发生的，一般是再生回路的故障。此时，应检查该回路处的熔丝是否熔断，晶体管是否损坏。如果是在快速转动下发生的，则应检查反馈电压是否正常。如果反馈电压正常，可突然关闭电动机，观察电动机在*停转过程中是否有异常噪声。若有噪声，则可以认定故障出在机械部分；否则，故障多数在印制电路板上。如果反馈电压不正常，应检查振动周期是否与主轴的转速有关。如果有关，则应检查主轴与主轴电动机连接是否合适，主轴及装在交流主轴电动机尾部的脉冲发生器是否良好，检查主轴机械部分是否良好；如果无关，则可能是速度控制回路的印制电路板接触不良或主轴驱动装置调整不当。

b、检查系统电源是否缺相或相序不对。

c、主轴控制单元上的电源频率开关（50Hz/60Hz切换）是否设定错误。

d、控制单元上的增益电路是否调整不当。

②机械方面的可能原因。

a、轴箱与床身的连接螺钉松动。

b、轴承预紧力不够，或预紧螺钉松动，游隙过大，是主轴产生轴向窜动，这时应调整轴承后盖，使其压紧轴承端而，然后拧紧锁紧螺钉。

c、轴承拉毛或损坏，应更换轴承。

d、主轴部件上动平衡不好，如大、小带轮平衡不好，平衡块脱落或移位等造成失衡，应重新做动平衡。

e、齿轮有严重损伤，或齿轮啮合间隙过大，应更换齿轮或调整啮合间隙。

f、润滑不良。原因是润滑油不足，应改善润滑条件，使润滑油充足。

g、主轴与主轴电动机的连接带过紧（移动电动机座调整），或连接主轴与电动机的联轴器故障。

h、主轴负载太大。

③判断方法。

a、在减速过程中发生，一般是由驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障。

b、在恒转速时产生，可通过观察主轴电动机*停机过程中是否有噪音和振动来区別，如存在，则主轴机械部分有问题。

c、检查振动周期是否与转速有关。如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。

5）主轴电动机不转。CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC24V继电器线圈电压。

①检查CNC系统是否有速度控制信号输出。

②检查使能信号娃否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足。

③主轴驱动装置故障。

④主轴电动机故障。

6）主轴准停功能故障与排除。主轴定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上。数控机床主轴准停以主轴编码器实现，当接收到主轴准停指令时，主轴按规定的方向以系统参数设定的速度或PMC设定的速度慢速旋转，数控系统得到主轴编码器的一转信号后，就准确停在固定位置。

如果主轴定向过程中无慢速旋转动作，则该故障为系统硬件或软件故障：如果主轴定向过程中有慢速旋转动作，则系统得不到主轴位置编码器的一转信号，故障原因为主轴位置编码器或信号电阑故障、主轴放大器或系统故障。

主轴旋转时，实际转速显示值由脉冲传感器提供，脉冲数反映主轴的实际转速。在M19准停时，主轴若一直缓慢转动，说明主轴已经减速进入爬行转速，而没行接收到脉冲传感器的零位脉冲（参考点），因此，可以判断准停功能故障多数是由脉冲传感器引起的，进而应对其进行检测以确诊故障。应首先检查接插件和电缆无损坏或解除不良，必要时再检查传感器的固定螺栓和连接器上的螺钉否良好、紧固。如杲没有发现问题，则需对传感器进行检修或更换。