数控机床主轴伺服系统的故障及诊断方法

数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系统一般采用闭环或半闭环控制。(半)闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统定位不准确、不稳定或失效。诊断定位故障环节就成为维修的关键。根据伺服系统的控制原理和系统接口的特性，对系统进行分解判断，已成为行之有效的方法。
　　当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警信息或报警内容；二是在主轴驱动装置上用警报灯数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息，主轴伺服系统常见的故障有：
(1)外界干扰
　　由于受电磁干扰，屏蔽和接地措施不良，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。判别有无干扰的方法是：当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。
(2)过载
切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机过热、主轴驱动张制显示过电流报警等。
(3)主轴定位抖动
主轴准停用于刀具交换，精镗退刀以及齿轮换档等场合，有三种实现方式：
1)机械准停控制
2)磁性传感器的电气准停控制
3)编码器型的准停控制
(4)主轴转速与进给不匹配
　　当进行螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停止进给，主轴仍继续运转的故障。要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号，一般情况下为主轴编码器有问题。可以用下列方法来确定：
1)CRT画面有报警显示；
2)通过CRT调用机床数据或I/O状态，观察编码器的信号状态；
3)用每分钟进给指令代替每转进给来执行程序，观察故障是否消失。
(5)转速偏离指令值
当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，要考虑：
1)电动机过载。
2)CNC系统输出的主轴转速模拟量（通常为0—+-10V）没有达到与转速指令对应的值。
3)测速装置有故障或速度反馈信号断线。
4)主轴驱动装置故障。
(6)主轴异常噪声及振动
首先要区别异常噪声及振动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。
1)在减速过程中发生一般是又驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障。（信息来源：http://www.ippipp.com）
2)在恒转速时产生，可通过观察主轴电动机自由停车过程中是否有噪音和振动的来区别，如存在，则主轴机械部分有问题；
3)检查振动周期是否与转速有关。如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。
(7)主轴电动机不转
CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。
1)检查CNC系统是否有速度控制信号输出。
2)检查能使信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床plc图形（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足。
3)主轴驱动装置故障。
4)主轴电动机故障。