机床主轴传动控制的故障诊断与分析

摘要：对于大多数的数控机床来说，机床主轴的传动控制通常采用直流调速或者变频调速.但是无论哪种传动控制方式，因为其都属于高度自动化的系统，所以在发生故障的时候，要快速对故障进行诊断并排除，必须对系统熟练的掌握，并且具有精湛的诊断技术。本文以实例为基础，对机床主轴传动控制的典型故障进行诊断和分析，并提出故障处理的有效方法。

关键词：机床主轴；传动控制；直流调速；变频调速；故障诊断

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1006-6675（2013）15-

机床作为加工制造的主要设备经历了不断的发展和更新，为满足现代社会各领域的高质量高精度的零部件加工要求而服务。对于机床的主轴传动控制来说，高度自动化的传动控制系统成为主流技术。机床的主轴传动控制主要有直流调速和变频调速两种方式。直流调速相对于变频调速来说，具有一定的优势，其不仅调速范围较宽，而且机械性能良好，响应速度快，而且其良好的转矩特性在低速的运行状态下表现尤为突出。近年来变频技术也经历着不断的更新和进步，但是综合看来，变频调速的性能和直流调速比起来还稍逊一筹，因此从目前的应用来看，直流调速的应用更为广泛。但是变频调速在某些工作条件下或者大功率输出要求下表现更优，因此也具有一定的应用范围。

机床主轴无论何种调速方式，在出现故障的情况下，都需要有过硬诊断技术和知识经验对故障进行诊断和排除。这不仅仅需要对机床设备的结构、机床的原理充分的了解，对专业知识熟悉掌握并能够在实践中加以利用，还需要丰富的经验做支撑。高水平的故障诊断技术和高效率的故障排除技能是机床能否快速恢复运行，保证生产效率的重要保障。以下以典型实例为基础，对机床主轴传动控制的典型故障的诊断分析和处理进行介绍。

一、直流调速传动控制的典型故障诊断和处理

（一）实例1

此车床为主轴直流调速传动控制，以齿轮传动为主要传动系统，四档无极调速配置。其主轴电机为直流电机，电机状态为：以PLC逻辑控制、电压440V、电流147A、功率在55kw、励磁220V/12A。另外直流调速装置的配置为590+，并且机床主轴为1.4m的最大回转直径。在对此车床进行调试的时候，有以下几种故障现场产生，经诊断和检查将其排除：

（1）有3-PHASE FAILED三项故障报警产生。立即对供电电源进行检查，发现此故障的产生是因为供电电源缺相所导致，立即对其进行处理，故障消除，报警消失。

（2）机床连接电源供电启动后，电机产生反转。经检查为励磁导线的接入相反，将其对调调整后，电机旋转正常。

（3）THER M1 STOP热元件发生报警。此种故障报警是有温度传感器发出，温度传感器通常在TH1和TH2两端子之间装置，当运行过程中，电机过热时，温度传感器会自动发出警报，做出温度提醒。在温度正常的情况下，温度传感器是处于关闭状态的，只有当温度超过额度值时，温度传感器才会自动起到并发出报警。如果没有安装温度传感器装置，TH1和TH2两端字子需连接。

（二）实例2

此车床为主轴直流调速控制，以齿轮传动为主要传动系统，四档无机调速配置，另配备590+直流调速装置，而且其主轴为1.6m的最大回转直径。机床电机状态：电压为440V、电流为120A，电机功率为39kw、励磁220V/10A。采用OMRON SYSMAC-PM2A-0CDR-型PLC控制器、接口为RS232、供电电源采用直流S-100-24。

故障现象：机床在运行十分钟后停止，直流调速器显示三相电源故障警报，

故障诊断和排除：故障产生后立即检查，发现供电电源电压偏高达到406V，S-100-24直流供电电源有冒烟现象产生，直流调速器端保险被烧坏。经过进一步的检查发现直流调速电机的换向极引出线同外层的机壳接触发生短路导致直流电机发生故障。故障查明后立即进行修复处理。首先将直流电源进行重新更换；然后将直流调速器端保险更换；最后对电源电压进行降压调整，测量电压在376V，重新启动机床设备，机床开始恢复正常运行。

二、变频调速传动控制的典型故障诊断和处理

（一）实例1

此机床系统的设备状态为：机床主轴为变频调速传动控制，以齿轮传动为主传动系统，配置四档无机调速。变频调速器采用的是安川F7型，主轴为2m的最大回转直径。电机状态：功率为22kw的变频电机，电压为380V。采用PLC逻辑控制。

故障现象：变频调速器工作不稳定，机床发生自动停机。

故障诊断和排除：对机床设备进行故障检查发现安川F7变频调速器受到电源电压变化的干扰。现场工况负荷不断变化，电源电压受到冲击发生变化，而设备本身没有安装稳压装置，电压不稳造成变频器工作不稳定，从而是机床产生自动停机的现象。针对此种故障，对变频器的负荷进行重新处理，带其稳定后重新启动变频器，机床运行恢复。但是从此种故障分析来看，变频器的电压设置参数要将外来的干扰电压的浮动考虑其中，充分考虑到电网和工况负荷的变化对变频器的干扰作用，预先采取有小的措施对于干扰进行预防和抵消，达到防止此类故障发生的目的。

（二）实例2

此机床系统的设备状态为：机床主轴为变频调速传动控制，齿轮传动为系统主传动，配置四档无级变速，变频调速器为安川F7型，另主轴为0.85m的最大回转直径。电机状态：功率为15kw的变频电机，电源为380V，恒功率调速为50HZ～100HZ，采用PLC逻辑控制。

故障现象：变频调速无法减速，只能增速，而且无法停机。

故障诊断和排除：在现场对机床的电气系统进行检查没发现异常。对变频器进行检查，测试端字正常。参照标准值，对系统数据修正，同时重新设置F初始值，然后进行试车，机床系统运行正常，故障解除。因此，得出故障原因在于变频器参数的设置不合理，是变频器系统发生故障。通过对变频器进行初始化设定，对其参数进行修正，故障排除。

三、结语

随着机床制造业的不断发展进步，机床主轴的直流调速和变频调速技术也在不断的提高和更新。这就需要我们不断的学习和提高，紧跟时展的步伐，掌握最新的知识和技术。同时在工作中积极实践，积累经验，以实现对机床主轴传动控制的故障做到快速精准的诊断，并能够采取科学有效的方法排除故障，恢复生产，提高工作效率。

参考文献：

[1]李胜和.浅析常见的机床使用问题[J].机床电气，2011（3）.

[2]王刚.机床的传动方式对其运行的影响[J].机械设计制造，2010（8）.