fanuc主轴驱动系统的故障诊断与维修
FANUC数控机床主轴故障诊断与维护
FANUC数控机床主轴故障诊断与维护作者：李刚指导老师：楚雪平摘要：数控机床的故障包括很多方面，本文主要以FANUC数控机床为例对主轴故障诊断与维修进行分析。
本文作者认为，数控机床主轴故障诊断与维修的一般步骤为：①观察故障现象并做好记录，②分析故障现象，③结合数控系统自诊断功能进一步确定故障原因，④排除故障。
经过实践验证，该方法切实有效。
关键词：FANUC数控机床；主轴故障；诊断维修；主轴是数控机床的重要零件之一，主轴旋转产生切削的主运动是形成切削的重要条件。
因此，本文作者认为研究主轴故障诊断与维修的方法是很有必要的。
一、FANUC数控机床主轴常见故障类型FANUC数控机床主轴故障有很多种，造成这些故障的原因也非常多。
但最常见的故障类型包括以下几种：主轴电机不转、电机转速异常、主轴电机振动或噪声太大、主轴电机过热等。
在分析故障的起因时，一定要开阔思路，尽可能考虑各种因素。
二、FANUC数控机床主轴故障诊断的方法（一）、FANUC数控机床主轴控制原理FANUC数控机床的主轴控制方式有串行控制和模拟控制两种，可以通过特定参数的设置进行选择。
无论采用哪种主轴控制方式，都要对主轴的方向和速度进行控制，也就是说主轴的控制包括两个方面：速度和方向。
1、FANUC数控机床主轴速度控制原理在串行主轴输出有效的情况下，S指令的执行主要由CNC控制来实现。
而在模拟主轴输出有效的情况下，则只可以使用主轴转速指令控制和基于PMC的主轴速度指令控制。
这里，本文作者只对串行主轴S指令控制原理进行分析。
如图一所示，第1次执行数控加工程序中的S指令时，CNC将首先以二进制代码形式把S代码信号输出到PMC特定的代码寄存器F22～F25中。
第1次之后，CNC再执行S指令时将不再发出S指令选通信号SF；然后经过S代码延时时间TMF（由系统参数设定，标准设定时间为16ms）后发出S指令选通信号SF到PMC；当PMC接收到SF信号为1时，向CNC输入结束信号FIN，CNC接收到结束信号FIN后，经过结束延时时间TFIN(由系统参数设定)先切断s指令选通信号SF，再切断结束信号FIN，S指令就执行结束，CNC将读取下一条指令继续执行。
FANUC主轴驱动系统的故障诊断与维修
轴系统相同，但驱动器为数字式。
驱动系统在攻螺纹、定位刚性、快速性与操作性能上有了较大的改进，其余性能与模拟式交流主轴系统相似。
3)A06B-07**系列交流主轴电动机与A 06-6059系列数字式交流主轴驱动器配套组成的交流主轴驱动系统系列产品。
该系列主轴驱动系统为FANUC公司20世纪80年代中期开发的交流主轴改进型产品，主要配套的系统有FANUCll、FANUC0、FANUCl5等。
该系列产品可分为S系列(标准型)、P系列(广域恒功率调速)、H系列(高速润滑脂)、VH系列(高速油雾润滑)、HV系列(高电压输入)等几个系列。
产品一般与A06-6059系列数字式交流主轴驱动器配套使用，其中，S系列为常用产品，在数控机床上使用最广。
该系列产品主电动机采用了电磁心定子直冷的冷却型式，与早期的主轴驱动系统相比，提高了输出功率与转速，减小了系统的体积与重量；驱动器采用了更先进的控制技术和电子元器件，进一步提高了系统的性能。
驱动系统功能强、可靠性好，在数控机床上得到了广泛应用，是数控机床维修过程中常见的主轴驱动系统之一。
4)FANUC α/ai系列主轴驱动系统，它是FANUC公司的最新产品，其中αi系列主轴驱动系统为本世纪初开发的最新数控机床主轴驱动系统系列产品，是α系列的改进型。
α/αi系列产品共有标准型α/αi系列、广域恒功率输出型αP/αPi系列、经济型αC/αCi系列、中空型(αT /αTi系列、强制冷却型αL/αLi系列、高电压输入型α(HV)/α(HV)i系列、高电压输入广域恒功率输出型αP(HV)/αP(HV)i系列、高电压输入中空型αT(HV)/αT(HV)i系列、高电压输入强制冷却型αL(HV)/αL(HV)i系列等产品。
其中αLi系列最高输出转速为20000r/min、α(HV)i系列最大额定输出功率可达l00kW，可满足绝大多数数控机床的主轴要求。
该系列产品的主要特点如下：①通过绕组转换功能，进一步增加了高速输出范围，缩短了加/减速时间，对于αPi系列，其恒功率输出范围比α系列扩大了1.5倍。
FANUC系统交流数字主轴驱动单元常见故障分析及解决方法
FANUC系统交流数字主轴驱动单元常见故障分析及解决方法1、过热报警（LED显示AL-01）交流主轴电动机的过热开关断开。
解决办法：①检查CN1插头是否连接不牢。
①是否主轴电动机负载太大、电动机太热，等温度降低后再开机看是否还有报警。
①拔下控制板CN2插头，用万用表测量插脚2、3之间的阻值，正常应为短路，如果开路，则是电动机或反馈线断线，检查电动机的热保护开关或反馈线。
①如果CN1的2、3之间正常，则更换控制板上的HY4，（RV05）厚膜电路。
2、速度误差过大报警（LED显示AL-02）主轴电动机的实际速度与指令速度的误差值超过允许值，一般是起动时电动机没有转动或速度上不去。
解决办法：①不起动主轴，用手盘主轴使主轴电动机快速转动起来，估计电动机的实际速度是多少，让另外一人观察主轴控制板上LED显示值，看是否基本一致，一般情况为100～200r/min。
如果只有1～2转或10转以下，则是电动机速度传感器或速度反馈回路故障，用示波器测控制板上的PA、PB端子的波形，正常为直流2.5V，有0.5V的正弦波动；如果不是，拆下主轴电动机的速度传感器（在电动机后部，拆下风扇和风扇下面的盖，即可看见一块小的印制板带一个白色的圆形传感头），如果传感头上有磨损，则坏了，应更换（FANUC有售，根据电动机型号可查到传感器的型号，例如电动机型号最后四位为B100，则传感器的型号为A860-0854-V320）。
注意调整传感器与测速齿轮之间的间隙，应为0.1～0.15mm。
①如果PA、PB波形正常，而LED显示速度不正常，再测PAP、PBP，应为方波；如果不是，则更换控制板，或修理。
①如果速度显示正常，则查电动机或动力线是否正常，动力线可用万用表或兆欧表测量出，电动机如果有问题，一般会出过电流报警而不会出此报警。
①电动机动力线相序是否接错。
如果不对，在起动时主轴来回转几下后出此报警。
①查主回路接触器是否吸合，如果没有吸合，则测量接触器的线圈有无200V交流电压。
FANUC系列数字式交流主轴驱动系统的故障诊断与维修
FANUC系列数字式交流主轴驱动系统的故障诊断与维修7.2.3 FANUCS系列数字式交流主轴驱动系统的故障诊断与维修(2)根据驱动器报警显示的故障诊断在A06B-6059系列数字式主轴驱动器上，安装有6只7段数码管显示器，当驱动器发生故障时，在通常情况下，可以在显示器上显示出报警号AL－□□。
根据不同的报警显示，可以给维修人员提供驱动器出错的原因，从而初步确定故障部位。
A06B-6059系列数字式主轴驱动器的报警显示及其引起原因见表7-12。
表7-12 交流主轴驱动系统故障诊断表报警号故障内容故障原因AL-01 电动机过热a)主电动机内装式风机不良；b)主电动机长时间过载；c)主电动机冷却系统污染，影响散热；d)电动机绕组局部短路或开路；e)温度检测开关不良或连接故障AL-02 实际转速与指令值不符a)电动机过载；b)晶体管模块不良；c)控制电路保护熔断器F4A~F4M熔断或不良；d)速度反馈信号不良；e)电动机绕组局部短路或开路：f)电动机与驱动器电枢线相序不正确或连接不良AL-03 再生制动电路故障(1S-3S) 再生制动晶体管TRl故障+24V熔断器熔断(6S~26S) 控制电路中的F1熔断AL-04 输入电源缺相(仅6S~26S) a)进线电源阻抗太大；b)晶体管模块不良；c)主回路连接不良；d)主接触器(MCC)不良；e)进线电抗器不良AL-06 模拟测速系统超速a)驱动器设定或调整不当；b)ROM不良；c)速度反馈信号连接不良；d)控制板不良AL-07 数字测速系统超速a)驱动器设定或调整不当；b)ROM不良；c)速度反馈信号连接不良；d)控制板不良AL-08 输入电压过高a)输入电压超过额定值；b)主轴变频器连接错误AL-09 散热器过热(仅6S~26S) a)驱动器风机不良；b)环境温度过高；c)冷却系统污染，影响散热；d)驱动器长时间过载；e)温度检测开关不良或连接不良AL-10 输入电压过低a)输入电压低于额定值的-15％：b)主轴变频器连接错误AL-11 直流母线过电压a)电源输入阻抗过高(见AL-04)；b)驱动器控制板不良；c)再生制动晶体管模块不良；d)再生制动电阻不良AL-12 直流母线过电流a)逆变晶体管模块不良：b)电动机电枢线输出短路；c)电动机绕组局部短路或对地短路：d)驱动器控制板不良．AL—13 CPU报警(仅6S-26S) a)驱动器控制板不良；b)CPU内部数据出错AL-14 ROM故障(仅6S-26S) a)ROM安装故障：b)ROM不良：c)ROM版本、参数不匹配AL-15 附加电路板选件故障a)主轴切换电路/转速切换电路板不良：b)主轴切换电路/转速切换电路板连接不良AL-16-AL-23 主轴驱动器控制电路或接口电路故障a)驱动器控制板安装不良；b)驱动器控制板连接不良；c)驱动器接地连接不良；d)控制板不良无显示ROM故障a)ROM安装不良；b)ROM不良显示A 驱动器软件出错进行驱动器初始化测试注：驱动器的软件版本号可以从驱动器的控制板型号中查出，如控制板型号为A20B-10 03-0010/□□□，则其中的□□□即为软件版本号。
FANUC数控系统故障现象分析与处理
FANUC数控系统故障现象分析及处理1.FS6系列，沈阳第一机床厂的CK6140数控车床（系统：system-3TD31-05。
CNC主板型号：A20B-0008-0200．211。
主轴伺服控制板型号：A350-0008-T372/04。
）例1 车床主轴无论正、反转，运转约5min后，按停止按钮，主轴旋转不能立即停止（无制动），若再启动机床主轴（不论方向如何）时，机床CRT无显示报警号，主轴驱动器控制板上的LED3灯亮，机床不能运行。
分析排除：该车床为直流主轴驱动，LED3灯亮的原因是直流电机输入电源相序不正确或缺相造成，由于机床已使用过，接线未动，不可能是相序不正确，应是缺相造成。
缺相原因可能是某个晶闸管损坏或驱动器未触发其晶闸管工作转换（逆变）。
因主轴开始能运行一段时间，只要不是热稳定性差应是未触发晶闸管工作转换（逆变）所致。
速度反馈回路、电流反馈回路及其控制电路是造成未触发晶闸管工作转换（逆变）的主要原因。
故①查主轴编码器及其传动，传动无松动，编码器工作正常，说明速度反馈回路正常。
②更换主轴伺服控制板备用板，故障现象未改变（该板在另一台车床上试用正常），说明控制回路正常。
③在电流反馈回路上，因未检测到零电流，系统撤消了触发脉冲，出现逆变颠覆导致缺相报警，更换电流互感器后故障消除。
例2 用换刀指令开始找不到刀位号，经修理刀架又不能锁紧，但在所指定的刀位处刀架有停顿现象，然后刀架继续旋转。
分析排除：刀架找不到刀位号一般是接近开关无DC24V或8个接近开关中有损坏的。
刀架不能锁紧一般是刀架电机反转延时参数不对，或刀架夹紧到位限位开关不起作用，或锁紧机构有故障。
经关机后用手盘刀架电机，刀架锁紧正常，说明锁紧机构正常，用万用表查限位开关，动作和线路正常，说明不是限位开关不起作用。
故①查接近开关无DC24V，系电源线端脱焊所致。
②焊好脱线后，刀架能在指定刀位有停顿现象，但刀架未锁紧，说明刀架PLC输入输出信号正常，进一步检查系夹紧延时参数不对所致，调整后故障排除。
FANUC系统常见故障诊断与处理方法
FANUC系统常见故障诊断与处理方法摘要：介绍日本日立精机、牧野精机、森精机等公司产数控系统，包括了FANUC 16i、18i、21i、18T、21T等系列的故障：如电网闪断停机、内置脉冲编码器通信异常、伺服放大器误差、外围器件损坏等进行了分析逐步查找及处理。
关键词：FANUC系统故障诊断维修一、电网闪断和断电停机后出现的故障1．一台森精机产SH403加工中心，采用FANUC 18iMA系统。
电网闪断恢复后重新开机，显示“EX0557 OIL&AIR LUBRICANTPRESSURE DOWN”（主轴的油气润滑系统压力低下）报警。
检查发现中间继电器未接通，润滑泵无100V电压供给。
检查该中间继电器OK。
利用系统的自诊断功能，检查PMC信号，发现开机时，油气润滑的供油信号输出接点Y6.4接通，但该中间继电器线圈却不得电，于是，怀疑接点所在的I/0模块UNIT1-2的基板有问题。
将该印刷电路板对比调试后，未发现有任何问题，而该模块的其他输出接点均正常，据此判定是该输出接点烧坏。
替代，故障排除。
2．一台牧野产V55立式加工中心，采用FANUC 16 Mi系统。
设备断电停机几小时后再开机时，显示“306 APC ALARM: AXISBATTERY VOLTAGE 0（X)；306 APC ALARM：AXIS BATTERYVOLTAGE 0（Y)；306 APC ALARM：AXIS BATTERY VOLTAGE 0(Z)；“300 APC ALARM: AXIS NEED ZRN (X)；300 APC ALARMAXIS NEED ZRN (Y)；300 APC ALARM: AXIS NEE D ZRN (Z)”。
这时切勿关断设备电源，将NC后备电池（4节）更换后，按“RESET”键即可消除306报警，然后选定“原点回归”方式，对各轴执行原点回归操作。
各轴回参考点后再按“RESET”键即可消除300报警。
FANUC主轴驱动系统的通用故障分析
主轴驱动系统的通用故障分析主轴驱动系统的简单分类主轴驱动系统的常见共性故障分析1．直流可控硅主轴伺服单元2．交流模拟主轴驱动单元3．交流数字主轴驱动单元4．α系列电源模块5．α系列电源模块6．α系列主轴模块报警7．α系列主轴模块错误主轴驱动系统的简单分类:序号名称维修品的特点简介所配系统型号1直流可控硅主轴伺服单元型号特征为A066041 主回路有12个可控硅组成正反两组可逆整流回路，200V三相交流电输入，六路可控硅全波整流，接触器，三只保险。
电流检测器，控制电路板（板号为：A200008-0371~0377）的作用配早期系统，如：3，6，5，7，330C，200C，是接受系统的速度指令（0-10V模拟电压）和正反转指令，和电机的速度反馈信号，给主回路提供12路触发脉冲。
报警指示有四个红色二极管显示各自的意义。
2000C等。
2交流模拟主轴伺服单元型号特征为A066044，主回路有整流桥将三相185V交流电变成300V直流，再由六路大功率晶体管的导通和截止宽度来调整输出到交流主轴电机的电压，以达到调节电机的速度的目的。
还有两路开关晶体管和三个可控硅组成回馈制动电路，有三个保险、接触器、放电二极管，放电电阻等。
控制电路板作用原理及上述基本相同（板号为：A200009-0531~0535或A201000-0070 ~ 0071 ）。
报警指示有四个红色二极管分别代表8，4，2，1编码，共组成15个报警号。
较早期系统，如： 3，6，7，0A等。
3交流数字主轴伺服单元型号特征为A066055，主回路及交流模拟主轴伺服单元相同，其他结构相似，控制板的作用原理及上述基本相似（板号为A201001-0120），但是所有信号都转换为数字量处理。
有五位的数码管显示电机速度，报警号，可进行参数的显示和设定。
较早期系统，如： 3，6，0A，10/11/12，15E，15A，0E，0B等。
4交流S系型号特征为A066059，主回路该为印刷板结构，其0系列，列数字主轴伺服单元他元件有螺钉固定在印刷板上，这样便于维修，拆卸较为方便，不会造成接线错误。
加工中心主轴故障 主轴驱动系统故障诊断与维修
加工中心主轴故障主轴驱动系统故障诊断与维修导读：就爱阅读网友为您分享以下“主轴驱动系统故障诊断与维修〞的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to 的支持!工程2 主轴驱动系统故障诊断与维修一、实训要求1.了解主轴驱动系统的工作原理。
2.掌握交流变频器的操作方法。
3.能对变频器进行参数设置及故障排除。
4.能分析和排除主轴常见故障。
二、实训设备4台FANUC 0i Mate-md数控维修铣床，2台GSK980TD 数控维修车床，7台数控电气维修实验台。
三、实训必备知识1. 主轴驱动系统的工作原理及接线图2-1 GSK980TDA数控车主轴驱动变频器接线图图2-2 FANUC 0I MATEMD数控铣主轴驱动变频器接线图? 变频器的原理根据公式：n=60f/p 可知交流异步电机的转速与电源频率 f 成正比与电机的极对数成反比，因此，改变电机的频率可调节电机的转速。
通常我们为了保证在一定的调速范围内保持电动机的转矩不变，在调节电源频率 f 时，必须保持磁通Φ不变，由公式U≈E=4.44fWKΦ可知，Φ∝U/f 所以改变频率 f 时，同时改变电源电压U，可以保持磁通Φ不变。
目前大局部变频器都采用了上述原理。
用同时改变f和U 的方法来实现电机转速n的调速控制，并使得输出扭矩在一定范围内保持不变。
注：电机的极对数与转速V，U，W代表三相电机的每一相，电机内部共有3组线圈，每一组就是一相，出来两个线头，3相共出6个线头，分别按照一定的接法接到三相电源上。
一组线圈或一相包含多个线圈，但不会是单数的，因为它要组成南北两个极，而且在电机内部是对称的，例如图1，其中一相V,有两个线圈一个在上部一个在下部，两个线圈是串联的，通电时就产生两个磁极，图2的V相有4个线圈，也串联在一起，也是对称的，但它有4个极，这个图只是告诉大家线圈在电机内部的方位，和所谓的磁极对数。
第一个图每一相有南北两个极，就是一对磁极，磁极对数是1，通常叫它2极电机，转速最快。