中國(guó)船舶重工第七二四研究所（江蘇 南京 210003) 陳 穎

配套某系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，配套SIEMENS 6RA26＊＊系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)機(jī)后顯示主軸報(bào)警。下面我們?nèi)娣治鲋绷髦鬏S控制系統(tǒng)特點(diǎn)，從使用注意方面入手，分析檢修方案。

1.數(shù)控機(jī)床故障的排除思路

(1)確認(rèn)故障現(xiàn)象，調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)，充分掌握故障信息。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)維修人員進(jìn)行故障的確認(rèn)是很有必要的，特別是操作使用人員不熟悉機(jī)床的情況下，尤其重要。不該也不能讓非專(zhuān)業(yè)人士隨意開(kāi)動(dòng)機(jī)床，特別是出現(xiàn)故障后的機(jī)床，以免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

(2)根據(jù)所掌握故障信息，明確故障的復(fù)雜程度并列出故障部位的全部疑點(diǎn)。在充分調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)掌握第一手材料的基礎(chǔ)上，把故障問(wèn)題正確地列出來(lái)。俗話說(shuō)，能夠把問(wèn)題說(shuō)清楚，就已經(jīng)解決了問(wèn)題的一半。

(3)分析故障原因，制定排除故障的方案。分析故障時(shí)，維修人員不應(yīng)局限于CNC部分，而是要對(duì)機(jī)床強(qiáng)電、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等方面都做詳細(xì)的檢查，并進(jìn)行綜合判斷，制定出故障排除的方案，達(dá)到快速確診和高效率排除故障的目的。

2.直流主軸控制系統(tǒng)

從原理上說(shuō)，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，但數(shù)控機(jī)床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):①調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級(jí)速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由主軸驅(qū)動(dòng)器控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，因此，它必須具有較寬的調(diào)速范圍。②直流主軸電動(dòng)機(jī)通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。③主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱最小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極，以減小損耗，提高效率。④直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行。⑤主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號(hào)輸入、 “準(zhǔn)備好”輸出、速度/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。⑥純電氣主軸定向準(zhǔn)?？刂乒δ堋Ｓ捎趽Q刀、精密鏜孔、螺紋加工等需要，數(shù)控機(jī)床的主軸應(yīng)具有定向準(zhǔn)?？刂乒δ?，而且應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步縮短定位時(shí)間，提高機(jī)床效率。

3.直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用注意點(diǎn)

(1)安裝注意事項(xiàng)。主軸伺服系統(tǒng)對(duì)安裝有較高的要求，這些要求是保證驅(qū)動(dòng)器正常工作的前提條件，在維修時(shí)必須引起注意。安裝驅(qū)動(dòng)器的電柜必須密封。為了防止電柜內(nèi)溫度過(guò)高，電柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將溫升控制在15°以下。電柜的外部空氣引入口，應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器，并防止從排氣口浸入塵?；驘熿F;電纜出入口、柜門(mén)等部分應(yīng)進(jìn)行密封，冷卻電扇不要直接吹響驅(qū)動(dòng)器，以免粉塵附著。維修過(guò)程中，必須保證以上部分的完好，確保機(jī)床長(zhǎng)期可靠工作。

(2)電動(dòng)機(jī)維修完成后，進(jìn)行重新安裝時(shí)，要遵循下列原因:①電動(dòng)機(jī)安裝面要平，且有足夠的剛性。②電刷應(yīng)定期維修及更換，安裝位置應(yīng)盡可能使其檢修容易。③電動(dòng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分檢修容易。④電動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高的場(chǎng)所，環(huán)境溫度應(yīng)在40℃以下。⑤電動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在切削液和油不能直接濺到的位置上。

(3)使用檢查。在對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行維修前，應(yīng)進(jìn)行如下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作前的檢查:①檢查速度指令與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致，負(fù)載指示是否正常。②電動(dòng)機(jī)是否有異常聲音和異常振動(dòng)。③軸承溫度是否急劇上升等不正?，F(xiàn)象。④電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡。

(4)對(duì)于工作正常的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行如下日常維護(hù):①電柜的空氣過(guò)濾器每月應(yīng)清掃一次。②電柜及驅(qū)動(dòng)器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。③建議操作人員每天都應(yīng)注意主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、異常振動(dòng)、異常聲音、通風(fēng)狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。④建議使用單位維護(hù)人員，每月應(yīng)對(duì)電刷、換向器進(jìn)行檢查。

建議使用單位維護(hù)人員，每半年應(yīng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)、軸承、熱管冷卻部分、絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)。

4.直流主軸控制系統(tǒng)常見(jiàn)的故障

(1)主軸電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。造成這類(lèi)故障的原因有:①印制線路板表面太臟或內(nèi)部電路接觸不良。②觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無(wú)觸發(fā)脈沖產(chǎn)生。③機(jī)床未給出主軸旋轉(zhuǎn)信號(hào)、電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線電線或主軸控制單元與電動(dòng)機(jī)連線不良。④機(jī)械連接脫落，如高/低檔齒輪切換用的力和齒輪嚙合不良。⑤機(jī)床負(fù)載太大。⑥控制信號(hào)為滿足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號(hào)、速度給定電壓為輸入。

(2)主軸速度不正?；虿环€(wěn)定。造成這類(lèi)故障的原因有:①裝在主軸尾部的測(cè)速發(fā)電機(jī)故障 (斷線或不良)。②速度指令電壓不良或錯(cuò)誤。③D/A變換器故障。④電動(dòng)機(jī)不良，如勵(lì)磁喪失等。⑤電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)重。⑥驅(qū)動(dòng)器不良。⑦印刷線路板太臟或其誤差放大器故障。⑧速度指令錯(cuò)誤。

(3)主軸電動(dòng)機(jī)振動(dòng)或噪聲過(guò)大造成這類(lèi)故障的原因有:①系統(tǒng)電源或相序不對(duì) (缺相、相序不正確或電壓不正常)。②電流反饋回路調(diào)整不當(dāng)。③驅(qū)動(dòng)器上的增益調(diào)整電路或顫動(dòng)調(diào)整電路的調(diào)整不當(dāng)。④驅(qū)動(dòng)器上的電源開(kāi)關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤 (如50/60Hz切換開(kāi)關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤等)。⑤電動(dòng)機(jī)軸承故障、主軸電動(dòng)機(jī)和主軸之間離合器故障。⑥主軸負(fù)荷過(guò)大等。

(4)發(fā)生過(guò)流報(bào)警造成這類(lèi)故障的原因有:①驅(qū)動(dòng)器電流極限設(shè)定錯(cuò)誤。②觸發(fā)電路的同步觸發(fā)脈沖不正確。③主軸電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)數(shù)線圈內(nèi)部存在局部短路。④驅(qū)動(dòng)器的控制電源 (±15V或0～15V電壓)存在故障。

(5)速度偏差過(guò)大引起速度偏差的原因有:①機(jī)床切削負(fù)荷太重。②速度調(diào)節(jié)器或測(cè)速反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。③主軸負(fù)載過(guò)大、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良或制動(dòng)器為松開(kāi)。④電流調(diào)節(jié)器或電流反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。

(6)熔斷器熔絲熔斷產(chǎn)生。此故障的原因可能有:①驅(qū)動(dòng)器控制印刷電路板不良。②電動(dòng)機(jī)不良，如:電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對(duì)地短路等。③測(cè)速發(fā)電機(jī)不良。④輸入電源相序不正確。⑤輸入電源存在缺相。

(7)其他故障:熱繼電器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱、過(guò)電壓吸收器燒壞、運(yùn)轉(zhuǎn)停止、速度達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速、主軸在加/減速時(shí)工作不正常、電動(dòng)機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕等。

5.結(jié)語(yǔ)

分析與處理過(guò)程:檢查SIEMENS6RA26＊＊系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)報(bào)警的含義與提示是“電源故障”，其可能的原因有:①電源相序接反。②電源缺相，相位不正確。③電源電壓低于額定值的80%。

測(cè)量驅(qū)動(dòng)器輸入電壓正常，相序正確，但主驅(qū)動(dòng)仍有報(bào)警，因此可能的原因是電源板存在故障。檢查確認(rèn)故障原因?yàn)橛≈齐娐钒宕嬖谔摵?，?dǎo)致了同步電源的電壓降低，引起了電源報(bào)警。重新焊接后電壓恢復(fù)正常，報(bào)警消失，機(jī)床恢復(fù)正常。