[摘 要]本文的論題為GSK928TA數(shù)控車床主軸典型故障診斷與分析，主要內(nèi)容為我院一臺(tái)數(shù)控車床出現(xiàn)主軸故障以后，對(duì)該故障的一個(gè)排除過(guò)程。主要介紹了GSK928TA數(shù)控車床主軸的故障現(xiàn)象、診斷方法及故障分析和排除的過(guò)程。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控機(jī)床 主軸 故障診斷

數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動(dòng)裝置、主軸電機(jī)、主軸位置檢測(cè)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主軸。GSK928TA數(shù)控車床為模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置，模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置采用變頻器實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)控制。

首先簡(jiǎn)單了解一下該模擬主軸的原理。該模擬主軸變頻器控制回路如圖（1）所示。當(dāng)給系統(tǒng)輸入主軸轉(zhuǎn)速S，按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，變頻器上GND與X1成一回路，主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)，使主軸正轉(zhuǎn);反轉(zhuǎn)同理；當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，變頻器上GND與X1、X2都成斷路，使主軸電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸停止。啟動(dòng)機(jī)床時(shí)，當(dāng)沒(méi)有給系統(tǒng)轉(zhuǎn)速S值時(shí)，變頻器GND與VR1兩端沒(méi)有電壓，GND分別與X1、X2有電勢(shì)差，測(cè)得大概為4.9V左右，電機(jī)不得電，主軸不動(dòng)；當(dāng)給系統(tǒng)輸入一個(gè)轉(zhuǎn)速S值時(shí)，CNC運(yùn)算成0-10V的模擬電壓，變頻器GND與VR1兩端有電壓（即有頻率信號(hào)輸入），利用機(jī)床操作面板上主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕發(fā)出主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號(hào)（即啟動(dòng)指令輸入），通過(guò)PMC控制中間繼電器的通斷，向變頻器發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)。系統(tǒng)在自動(dòng)加工時(shí)，通過(guò)對(duì)程序輔助功能代碼M03、M04、M05的譯碼，利用系統(tǒng)的PMC實(shí)現(xiàn)中間繼電器的通斷控制，從而達(dá)到主軸的正反轉(zhuǎn)及停止控制，此時(shí)的主軸速度是由系統(tǒng)程序中的S指令值與機(jī)床的倍率開(kāi)關(guān)決定的。

我院一臺(tái)GSK928TA數(shù)控車床在JOG狀態(tài)下主軸啟動(dòng)后停止，屏幕無(wú)任何報(bào)警顯示。經(jīng)過(guò)分析，產(chǎn)生該故障的原因可能有：

①主軸部分機(jī)械卡死

在斷電的情況下，用手拉動(dòng)皮帶輪，可以轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)與主軸，未出現(xiàn)拉動(dòng)的過(guò)程中卡住的現(xiàn)象?？傻弥斯收戏菣C(jī)械故障。

②主軸線路的控制元器件損壞

對(duì)于檢查元器件的好壞，可在斷電的狀態(tài)下用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，直流繼電器線圈、交流接觸器線圈良好，各觸頭良好，主軸線路控制的元器件無(wú)損壞。重新啟動(dòng)主軸，故障依舊，此分析可排除。

③主軸電機(jī)短路，造成熱繼電器保護(hù)

啟動(dòng)主軸后觀察熱繼電器，并未發(fā)現(xiàn)熱繼電器保護(hù)動(dòng)作；用萬(wàn)用表對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，未檢測(cè)到斷路現(xiàn)象，主軸電機(jī)并未發(fā)生斷路。

④系統(tǒng)輸出脈沖時(shí)間不夠

查看系統(tǒng)參數(shù)說(shuō)明書(shū)，查的45號(hào)參數(shù)為輸出脈沖時(shí)間（如表1），觀察到屏幕上設(shè)定的45號(hào)參數(shù)為0.5，猜測(cè)可能是輸出時(shí)間不夠，導(dǎo)致主軸啟動(dòng)后停止；修改45號(hào)參數(shù)為2.00，輸入S值指令，啟動(dòng)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸會(huì)比原來(lái)的情況多轉(zhuǎn)一下后停止，故障依舊，并未排除。

經(jīng)分析，要使主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)條件是：頻率指令和啟動(dòng)指令。輸入轉(zhuǎn)速S值，用萬(wàn)用表檢測(cè)變頻器上GND與VR1之間存在電壓，可知，輸入頻率指令正常；在按下啟動(dòng)按鈕，在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，測(cè)得GND與X1或X2之間電壓，但時(shí)間很短，同樣，在變頻器的輸出端，測(cè)得強(qiáng)電輸出。由此可知，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，頻率指令與啟動(dòng)指令都能正常的輸入和輸出。

查看變頻器，啟動(dòng)主軸后不久，變頻器上顯示dd，查看變頻器說(shuō)明書(shū)，了解到dd為直流制動(dòng)，通過(guò)查閱變頻器說(shuō)明書(shū)，對(duì)直流制動(dòng)時(shí)間（F505）設(shè)為啟始值時(shí)，啟動(dòng)主軸后，故障依舊。

⑤主軸控制回路沒(méi)有帶自鎖電路，而把參數(shù)設(shè)置為脈沖信號(hào)輸出，使主軸不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

首先，假設(shè)主軸回路帶自鎖電路，當(dāng)系統(tǒng)輸入一個(gè)轉(zhuǎn)速，變頻器得到一個(gè)模擬電壓，按下啟動(dòng)按鈕后，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并自鎖，使電機(jī)一直運(yùn)行。因此，假設(shè)不成立，則主軸回路沒(méi)有帶自鎖電路，在查看系統(tǒng)參數(shù)說(shuō)明書(shū)時(shí)，發(fā)現(xiàn)45號(hào)參數(shù)為0時(shí)，主軸啟停輸出信號(hào)為長(zhǎng)信號(hào)。

通過(guò)不斷的調(diào)整45號(hào)參數(shù)值，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的停止與脈沖時(shí)間的輸出有關(guān)。分析可能脈沖時(shí)間輸出為一時(shí)間繼電器，當(dāng)時(shí)間到達(dá)時(shí)斷開(kāi)，使CNC內(nèi)部控制啟動(dòng)的中間繼電器斷開(kāi)，使變頻器上的GND與X1或X2斷開(kāi)，電機(jī)得不到啟動(dòng)指令。

當(dāng)把45號(hào)參數(shù)改為0時(shí)，啟動(dòng)主軸，主軸正常工作，故障消除。

參考文獻(xiàn)：

[1]GSK928TA數(shù)控車床系統(tǒng)參數(shù)說(shuō)明書(shū)

[2]GSK928TA數(shù)控車床變頻器使用說(shuō)明書(shū)

[3]GSK928TA數(shù)控車床變頻器參數(shù)說(shuō)明書(shū)

[4]GSK928TA接口引腳一覽表

[5]宗國(guó)成 尹昭輝 沈?yàn)榍?編 數(shù)控機(jī)床維護(hù)與常見(jiàn)故障分析 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2008

[6]劉永久-主編 數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2009