機床主軸傳動控制的故障診斷與分析

摘要：對于大多數的數控機床來說，機床主軸的傳動控制通常采用直流調速或者變頻調速.但是無論哪種傳動控制方式，因為其都屬于高度自動化的系統，所以在發生故障的時候，要快速對故障進行診斷并排除，必須對系統熟練的掌握，并且具有精湛的診斷技術。本文以實例為基礎，對機床主軸傳動控制的典型故障進行診斷和分析，并提出故障處理的有效方法。

關鍵詞：機床主軸；傳動控制；直流調速；變頻調速；故障診斷

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

機床作為加工制造的主要設備經歷了不斷的發展和更新，為滿足現代社會各領域的高質量高精度的零部件加工要求而服務。對于機床的主軸傳動控制來說，高度自動化的傳動控制系統成為主流技術。機床的主軸傳動控制主要有直流調速和變頻調速兩種方式。直流調速相對于變頻調速來說，具有一定的優勢，其不僅調速范圍較寬，而且機械性能良好，響應速度快，而且其良好的轉矩特性在低速的運行狀態下表現尤為突出。近年來變頻技術也經歷著不斷的更新和進步，但是綜合看來，變頻調速的性能和直流調速比起來還稍遜一籌，因此從目前的應用來看，直流調速的應用更為廣泛。但是變頻調速在某些工作條件下或者大功率輸出要求下表現更優，因此也具有一定的應用范圍。

機床主軸無論何種調速方式，在出現故障的情況下，都需要有過硬診斷技術和知識經驗對故障進行診斷和排除。這不僅僅需要對機床設備的結構、機床的原理充分的了解，對專業知識熟悉掌握并能夠在實踐中加以利用，還需要豐富的經驗做支撐。高水平的故障診斷技術和高效率的故障排除技能是機床能否快速恢復運行，保證生產效率的重要保障。以下以典型實例為基礎，對機床主軸傳動控制的典型故障的診斷分析和處理進行介紹。

一、直流調速傳動控制的典型故障診斷和處理

（一）實例1

此車床為主軸直流調速傳動控制，以齒輪傳動為主要傳動系統，四檔無極調速配置。其主軸電機為直流電機，電機狀態為：以PLC邏輯控制、電壓440V、電流147A、功率在55kw、勵磁220V/12A。另外直流調速裝置的配置為590+，并且機床主軸為1.4m的最大回轉直徑。在對此車床進行調試的時候，有以下幾種故障現場產生，經診斷和檢查將其排除：

（1）有3-PHASE FAILED三項故障報警產生。立即對供電電源進行檢查，發現此故障的產生是因為供電電源缺相所導致，立即對其進行處理，故障消除，報警消失。

（2）機床連接電源供電啟動后，電機產生反轉。經檢查為勵磁導線的接入相反，將其對調調整后，電機旋轉正常。

（3）THER M1 STOP熱元件發生報警。此種故障報警是有溫度傳感器發出，溫度傳感器通常在TH1和TH2兩端子之間裝置，當運行過程中，電機過熱時，溫度傳感器會自動發出警報，做出溫度提醒。在溫度正常的情況下，溫度傳感器是處于關閉狀態的，只有當溫度超過額度值時，溫度傳感器才會自動起到并發出報警。如果沒有安裝溫度傳感器裝置，TH1和TH2兩端字子需連接。

（二）實例2

此車床為主軸直流調速控制，以齒輪傳動為主要傳動系統，四檔無機調速配置，另配備590+直流調速裝置，而且其主軸為1.6m的最大回轉直徑。機床電機狀態：電壓為440V、電流為120A，電機功率為39kw、勵磁220V/10A。采用OMRON SYSMAC-PM2A-0CDR-型PLC控制器、接口為RS232、供電電源采用直流S-100-24。

故障現象：機床在運行十分鐘后停止，直流調速器顯示三相電源故障警報，

故障診斷和排除：故障產生后立即檢查，發現供電電源電壓偏高達到406V，S-100-24直流供電電源有冒煙現象產生，直流調速器端保險被燒壞。經過進一步的檢查發現直流調速電機的換向極引出線同外層的機殼接觸發生短路導致直流電機發生故障。故障查明后立即進行修復處理。首先將直流電源進行重新更換；然后將直流調速器端保險更換；最后對電源電壓進行降壓調整，測量電壓在376V，重新啟動機床設備，機床開始恢復正常運行。

二、變頻調速傳動控制的典型故障診斷和處理

（一）實例1

此機床系統的設備狀態為：機床主軸為變頻調速傳動控制，以齒輪傳動為主傳動系統，配置四檔無機調速。變頻調速器采用的是安川F7型，主軸為2m的最大回轉直徑。電機狀態：功率為22kw的變頻電機，電壓為380V。采用PLC邏輯控制。

故障現象：變頻調速器工作不穩定，機床發生自動停機。

故障診斷和排除：對機床設備進行故障檢查發現安川F7變頻調速器受到電源電壓變化的干擾。現場工況負荷不斷變化，電源電壓受到沖擊發生變化，而設備本身沒有安裝穩壓裝置，電壓不穩造成變頻器工作不穩定，從而是機床產生自動停機的現象。針對此種故障，對變頻器的負荷進行重新處理，帶其穩定后重新啟動變頻器，機床運行恢復。但是從此種故障分析來看，變頻器的電壓設置參數要將外來的干擾電壓的浮動考慮其中，充分考慮到電網和工況負荷的變化對變頻器的干擾作用，預先采取有小的措施對于干擾進行預防和抵消，達到防止此類故障發生的目的。

（二）實例2

此機床系統的設備狀態為：機床主軸為變頻調速傳動控制，齒輪傳動為系統主傳動，配置四檔無級變速，變頻調速器為安川F7型，另主軸為0.85m的最大回轉直徑。電機狀態：功率為15kw的變頻電機，電源為380V，恒功率調速為50HZ～100HZ，采用PLC邏輯控制。

故障現象：變頻調速無法減速，只能增速，而且無法停機。

故障診斷和排除：在現場對機床的電氣系統進行檢查沒發現異常。對變頻器進行檢查，測試端字正常。參照標準值，對系統數據修正，同時重新設置F初始值，然后進行試車，機床系統運行正常，故障解除。因此，得出故障原因在于變頻器參數的設置不合理，是變頻器系統發生故障。通過對變頻器進行初始化設定，對其參數進行修正，故障排除。

三、結語

隨著機床制造業的不斷發展進步，機床主軸的直流調速和變頻調速技術也在不斷的提高和更新。這就需要我們不斷的學習和提高，緊跟時代發展的步伐，掌握最新的知識和技術。同時在工作中積極實踐，積累經驗，以實現對機床主軸傳動控制的故障做到快速精準的診斷，并能夠采取科學有效的方法排除故障，恢復生產，提高工作效率。

參考文獻：

[1]李勝和.淺析常見的機床使用問題[J].機床電氣，2011（3）.

[2]王剛.機床的傳動方式對其運行的影響[J].機械設計制造，2010（8）.