TH42160C龙门加工中心主轴故障的分析与排除
摘要：本文阐述了th42160c龙门加工中心主轴的故障现象，主轴驱动原理，及轴故障的分析与排除。
1.引言
th42160c龙门加工中心是我院的一台关键设备。该设备用的siemens840d数控系统，它x轴有效行程能够达到4米。它主要用来加工某些产品的大型、高精度零件。
2.问题的引出
2005年10月份，该设备开始出现问题。zui初，它偶尔在主轴换速、高低档转换时出现“主轴编码器0位标志”报警，等设备重新启动后，故障又没有了，还可以继续加工。后来严重时，只要主轴转速发生变化，它马上报警，至此，设备已无法加工，于是我对它进行了维修。
3.问题分析
3.1工作原理
主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构,其功能是接受数控系统（cnc）的s码速度指令及m码辅助功能指令,驱动主轴进行切削加工。
该设备采用的是西门子公司推出的1ph7系列的交流主轴电机。功率为17kw。驱动装置为6sn1118-odm13-oaa1主轴驱动模块，下面是交流主轴控制单元。
它的工作过程简述如下：由数控系统来的速度指令（如10v时相当于6000r/min或4500r/min）在比较器中与检测器的信号相与之后，经比例积分回路3将速度误差信号放大作为转矩指令电压输出，再经值回路4使转矩指令电压永远为正。然后经函数发生器6（它的作用是当电动机低速时提高转矩指令电压），送到v／f变换器7，变成误差脉冲（如10v相当于200khz）。该误差脉冲送到微处理器8并与四倍回路17送来的速度反馈脉冲进行运算。在此同时，交预先写在微处理器部件中的rom中的信息读出，分别送出振幅和相位信号，送到da强励磁9和da振幅器10。da强励磁回路用于控制增加定子电流的振幅，而da振幅器用于产生与转矩指令相对应的电动机定子电流的振幅。它们的输出值经乘法器11之后形成定子电流的振幅，送给u相和v相的电流指令回路12。另一方面，从微处理器输出的u、v两相的相位（即sinθ和sin（θ-120°））也被送到u相和v相的电流指令回路12，它实际上也是一个乘法器，通过它形成了u相和v相的电流指令。这个指令与电机电流反馈信号相与之后的误差，经放大后送至pwm控制回路14，变成频率为3khz的脉宽信号。而w相信号则由iu、iv两信号合成产生。上述脉冲信号经pwm变换器15控制电动机的三相交流电流。脉冲发生器16是一个速度检测器，用来产生每转256个脉冲的正、余弦波形，然后经四倍回路17变成1024脉冲/r。它一方面送微处理器，另一方面经f/v变换器19作为速度反馈送到比较器2，并与速度指令进行比较。但在低速时，由于f/v变换器的线性度较差，所以此时的速度反馈信号由微分电路18和同步整流电路20产生。
3.2故障判断
从该故障现象来看，应该是脉冲发生器16在产生脉冲时，出了故障。由此初步判断是主轴转速监视或反馈这一部分出了问题，于是我们按照以下四步对设备进行了故障定位。
*步，调换主轴编码器的电缆。由于主轴和z轴距离zui小，而且，都是用的siemens伺服电机和heidenhain编码器。经过检查，发现编码器的接口、信号都一样，具体定义。将主轴和z轴的编码器电缆调换。试机后，故障现象不变。
第二步，调换控制板。由于siemens数空系统各轴的伺服模块都一样，于是我们将a轴和主轴伺服模块的控制板进行调换。试机后，故障现象不变。
第三步，更换编码器与伺服模块连接的插头。由于以前有过因为插头接触不良而出现伺服故障、速度误差等报警的前例，故我们将主轴编码器的插头进行了更换，试机后，故障现象不变。
经过以上三步后，我们初步确定是主轴编码器损坏。
4.故障处理
我拆下主轴电机尾部的风机，打开端盖，即可看见编码器。拆下编码器与电机连接的螺钉，发现编码器还不能拿下来。编码器和电机轴是锥型连接，无法直接取下编码器，必须自制一个的工具把编码器从电机轴上顶出来。经过测绘后，我自制了一把工具，卸下编码器。
我给编码器的encorder和sensor分别都加上5v、0v，转动码盘，通过示波器观看a+、a-、b+、b-、r+、r-的波形，发现均为正弦波，但是波形偶尔不稳定，在我转动编码器的时候,能感觉到编码器的码盘在转动时,偶尔有一个很小的颤动。至此，我断定是编码器的转动不稳定，导致主轴速度反馈信号不稳定。从而产生系统报警。更换编码器后，设备故障排除。
5.总结
本文从原理上叙说了该设备主轴的工作原理，并从多方面着手判断问题，zui后发现问题、解决问题，保证了该设备的正常运行。（文章来源：《现代企业教育》）
热泵烘干机的应用范围及优势
美国Altek系列校准器更新换代的说明
劲旅环境：上半年净利润约6590万元，同比下降0.03%
双法兰液位变送器在罐体中的应用
什么是超声波技术？
TH42160C龙门加工中心主轴故障的分析与排除
维修是任何设备重中之重，双头铣扁机也是一样
波登管压力表的工作原理
不锈钢烛式过滤器的使用前的检查工作你都了解吗？
磁性分离器的特点和作用
公路波形护栏的工作原理
生活垃圾填埋场介绍
WEW微机屏显液压试验机为什么不能加宽呢？
环卫用“脑”守护城乡颜值 智慧转型由此开启
频率变送器的功能特点和应用领域
PLC控制柜搞不懂，看完这个你再说！
PACSystems及触摸屏在膨化机控制系统改造中的应用
手持叶绿素计与植物的生长息息相关
测温原理,很多人都想知道
简述光学管件检测系统对产品的自动化检测
1.引言
th42160c龙门加工中心是我院的一台关键设备。该设备用的siemens840d数控系统，它x轴有效行程能够达到4米。它主要用来加工某些产品的大型、高精度零件。
2.问题的引出
2005年10月份，该设备开始出现问题。zui初，它偶尔在主轴换速、高低档转换时出现“主轴编码器0位标志”报警，等设备重新启动后，故障又没有了，还可以继续加工。后来严重时，只要主轴转速发生变化，它马上报警，至此，设备已无法加工，于是我对它进行了维修。
3.问题分析
3.1工作原理
主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构,其功能是接受数控系统（cnc）的s码速度指令及m码辅助功能指令,驱动主轴进行切削加工。
该设备采用的是西门子公司推出的1ph7系列的交流主轴电机。功率为17kw。驱动装置为6sn1118-odm13-oaa1主轴驱动模块，下面是交流主轴控制单元。
它的工作过程简述如下：由数控系统来的速度指令（如10v时相当于6000r/min或4500r/min）在比较器中与检测器的信号相与之后，经比例积分回路3将速度误差信号放大作为转矩指令电压输出，再经值回路4使转矩指令电压永远为正。然后经函数发生器6（它的作用是当电动机低速时提高转矩指令电压），送到v／f变换器7，变成误差脉冲（如10v相当于200khz）。该误差脉冲送到微处理器8并与四倍回路17送来的速度反馈脉冲进行运算。在此同时，交预先写在微处理器部件中的rom中的信息读出，分别送出振幅和相位信号，送到da强励磁9和da振幅器10。da强励磁回路用于控制增加定子电流的振幅，而da振幅器用于产生与转矩指令相对应的电动机定子电流的振幅。它们的输出值经乘法器11之后形成定子电流的振幅，送给u相和v相的电流指令回路12。另一方面，从微处理器输出的u、v两相的相位（即sinθ和sin（θ-120°））也被送到u相和v相的电流指令回路12，它实际上也是一个乘法器，通过它形成了u相和v相的电流指令。这个指令与电机电流反馈信号相与之后的误差，经放大后送至pwm控制回路14，变成频率为3khz的脉宽信号。而w相信号则由iu、iv两信号合成产生。上述脉冲信号经pwm变换器15控制电动机的三相交流电流。脉冲发生器16是一个速度检测器，用来产生每转256个脉冲的正、余弦波形，然后经四倍回路17变成1024脉冲/r。它一方面送微处理器，另一方面经f/v变换器19作为速度反馈送到比较器2，并与速度指令进行比较。但在低速时，由于f/v变换器的线性度较差，所以此时的速度反馈信号由微分电路18和同步整流电路20产生。
3.2故障判断
从该故障现象来看，应该是脉冲发生器16在产生脉冲时，出了故障。由此初步判断是主轴转速监视或反馈这一部分出了问题，于是我们按照以下四步对设备进行了故障定位。
*步，调换主轴编码器的电缆。由于主轴和z轴距离zui小，而且，都是用的siemens伺服电机和heidenhain编码器。经过检查，发现编码器的接口、信号都一样，具体定义。将主轴和z轴的编码器电缆调换。试机后，故障现象不变。
第二步，调换控制板。由于siemens数空系统各轴的伺服模块都一样，于是我们将a轴和主轴伺服模块的控制板进行调换。试机后，故障现象不变。
第三步，更换编码器与伺服模块连接的插头。由于以前有过因为插头接触不良而出现伺服故障、速度误差等报警的前例，故我们将主轴编码器的插头进行了更换，试机后，故障现象不变。
经过以上三步后，我们初步确定是主轴编码器损坏。
4.故障处理
我拆下主轴电机尾部的风机，打开端盖，即可看见编码器。拆下编码器与电机连接的螺钉，发现编码器还不能拿下来。编码器和电机轴是锥型连接，无法直接取下编码器，必须自制一个的工具把编码器从电机轴上顶出来。经过测绘后，我自制了一把工具，卸下编码器。
我给编码器的encorder和sensor分别都加上5v、0v，转动码盘，通过示波器观看a+、a-、b+、b-、r+、r-的波形，发现均为正弦波，但是波形偶尔不稳定，在我转动编码器的时候,能感觉到编码器的码盘在转动时,偶尔有一个很小的颤动。至此，我断定是编码器的转动不稳定，导致主轴速度反馈信号不稳定。从而产生系统报警。更换编码器后，设备故障排除。
5.总结
本文从原理上叙说了该设备主轴的工作原理，并从多方面着手判断问题，zui后发现问题、解决问题，保证了该设备的正常运行。（文章来源：《现代企业教育》）
热泵烘干机的应用范围及优势
美国Altek系列校准器更新换代的说明
劲旅环境：上半年净利润约6590万元，同比下降0.03%
双法兰液位变送器在罐体中的应用
什么是超声波技术？
TH42160C龙门加工中心主轴故障的分析与排除
维修是任何设备重中之重，双头铣扁机也是一样
波登管压力表的工作原理
不锈钢烛式过滤器的使用前的检查工作你都了解吗？
磁性分离器的特点和作用
公路波形护栏的工作原理
生活垃圾填埋场介绍
WEW微机屏显液压试验机为什么不能加宽呢？
环卫用“脑”守护城乡颜值 智慧转型由此开启
频率变送器的功能特点和应用领域
PLC控制柜搞不懂，看完这个你再说！
PACSystems及触摸屏在膨化机控制系统改造中的应用
手持叶绿素计与植物的生长息息相关
测温原理,很多人都想知道
简述光学管件检测系统对产品的自动化检测