主轴故障案列

例308~例311．主轴只有漂移转速的故障维修

例308．故障现象：一台配套FANUC 7系统的数控铣床，主轴在自动或手动操作方式下，转速达不到指令转速，仅有1~2r/min，正、反转情况相同，系统无任何报警。

分析与处理过程：由于本机床具有主轴换档功能，为了验证机械传动系统动作，维修时在MDI方式下进行了高、低换档动作试验，发现机床动作正常，说明机械传动系统的变速机构工作正常，排除了档位啮合产生的原因。

检查主轴驱动器的电缆连接以及主轴驱动器上的状态指示灯，都处于正常工作状态，可以初步判定主轴驱动器工作正常。

进一步测量主轴驱动器的指令电压输入VCMD，发现在任何S指令下，VCMD总是为“0”，即驱动器无转速指令输入。

检查CNC控制柜，发现位置控制板上的主轴模拟输出的插头XN松动；重新安装后，机床恢复正常。

例309．故障现象：一台配套FANUC ll系统的进口卧式加工中心，S指令无效，主轴转速仅为1~2r/min，无任何报警。

分析与处理过程：测量主轴驱动器的速度指令PcMD信号，发现在O-4500r/min的任何S指令下，VCMD总是为0，进一步测量CNC的S模拟输出，其值亦为“0”，表明CNC的主轴速度控制指令未输出。

由于CNC无报警显示，故主轴速度控制指令未输出可能的原因是主轴未满足转速输出的条件。对照系统的接口信号，通过对PLC程序梯形图的分析发现：PLC程序中主轴高/低速换档的标志位、机床的高/低落速档检测开关输入信号均为“0”，这与实际情况不符。

通过手动控制电磁阀，使机床换到低速档后，机床的低速档检测开关输入信号正确，PLC中主轴低速换档的标志位随之变为正确的状态，满足了主轴条件。在此条件下再次启动主轴，机床恢复正常。

为了进一步判断机床故障的原因，通过MDI方式，执行M42(换高速档指令)后，发现M42指令不能完成。检查高速档电磁阀已经得电，但高速档到位信号为“0”，由此判定故障原因在机床的机械或液压部分。

检查主轴箱内部，发现机床的换档机构的拨叉松动，在低速档时，由于拨叉向下动作，可以通过自重落下，因此机床可以正常工作；换高速档时，拨叉向上运动，拔出后不能插入齿轮。经重新安装后，机床恢复正常。

例310．故障现象：一台配套FANUC 0M的二手数控铣床，采用FANUC S系列主轴驱动器，开机后，不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，实际转速无法达到指令值。

分析与处理过程：在数控机床上，主轴转速的控制，一般是数控系统根据不同的S代码，输出不同的主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速的。

在本机床上，检查主轴驱动器无报警，且主轴出现低速旋转，可以基本确认主轴驱动器无故障。

根据故障现象，为了确定故障部位，利用万用表测量系统的主轴模拟量输出，发现在不同的S**指令下，其值改变，由此确认数控系统工作正常。

分析主轴驱动器的控制特点，主轴的旋转除需要模拟量输入外，作为最基本的输入信号还需要给定旋转方向。

在确认主轴驱动器模拟量输入正确的前提下，进一步检查主轴转向信号，发现其输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致；交换模拟量极性后重新开机，故障排除，主轴可以正常旋转。

例311．故障现象：一台配套FANUC 0T的二手数控车床，采用FANUC S系列主轴驱动器，开机后，不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，转速无法达到指令值。

分析与处理过程：由于主轴驱动器无报警显示，故故障分析过程同上例。在本机床上，经测量主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确，因此排除了系统不良、主轴输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致的可能性。

考虑到本机床为二手机床，机床的主轴出厂设定参数已经遗失，在主轴调试前已经进行了参数的初始化处理，因此主轴驱动器参数设定不当的可能性较大。

对照主轴驱动器的实际连接，检查主轴参数，发现该主轴中驱动器在未使用外部“主轴倍率”调整电位器的情况下，主轴驱动器参数上却设定了外部“主轴倍率”生效，因此主轴转速倍率被固定在“0”，引起了上述故障。

修改参数后，主轴工作恢复正常，故障排除。 例312．主轴不能旋转的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 6M系统的卧式加工中心, 手动、自动方式下，主轴均不旋转，驱动器、CNC无报警显示。

分析与处理过程：用MDI方式，执行S100M03指令，系统“循环起动”指示灯亮，检查NC诊断参数，发现系统已经正常输出S代码与SF信号，说明NC工作正常。

检查PLC程序，对照主轴起动条件以及内部信号的状态，主轴起动的条件已满足。进一步检查主轴驱动器的信号输入，亦已经满足正常工作的条件。因此可以确认故障在主轴驱动器本身。

根据主轴驱动器的测量、检测端的信号状态，逐一对照检查信号的电压与波形，最后发现驱动器D/A转换器有数字信号输入，但其输出电压为“0”。

将D/A转换器集成电路芯片(芯片型号：DAC80-0B1)拔下后检查，发现有一插脚已经断裂：修复后，机床恢复正常。

例313．主轴引起的程序段无法继续执行的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 6系统的卧式加工中心，在进行自动加工时，程序执行到M03S****程序段后，主轴能起动，转速正确，但无法继续执行下一程序段，系统、驱动器无任何报警。

分析与处理过程：现场检查，该机床在MDI方式下，手动输入M03或M04指令，主轴可以正常旋转，但修改S指令值，新的S指令无法生效；而用M05指令停止主轴或按复位键清除后，可执行任何转速的指令。

检查机床诊断参数DGN700.0=1，表明机床正在执行M、S、T功能；进一步检查PLC程序梯形图，发现主轴正转信号SFR或主轴反转信号SRV可以为“1”，即：M指令已经正常输出，但S功能完成信号SFIN(诊断号为DGN208.3)为0，导致了机床处于等待状态。

继续检查梯形图，发现该机床SFIN=1的条件是：S功能选通信号SF(诊断号为DGN66.2)为“1”、主轴速度到达信号SAR(诊断号为DGN35.7)为“1”、主轴变速完成信号SPE(诊断号为DGN208.1)为“1”。而实际状态是SF=1，SAR=0，SPE=0，故SFIN=0。从系统手册可知SF、SPE、SFlN为CNC到PLC的内部信号，SAR与外部条件有关。

检查SAR信号输入发现，故障时驱动器“主轴速度到达”信号输出为高电平，但数控系统I/O板上对应的SAR信号却为低电平。

检查信号连接发现电缆中存在断线，重新连接后，机床恢复正常。 例314．机床无法完成“换档”的故障维修

故障现象：某配套FANUC 0TA2系统的数控车床，在机床执行主轴传动级交换指令M41/42时，主轴一直处于抖动状态，无法完成“换档”动作。

分析与处理过程：根据故障现象，很容易判定故障是由于主轴传动级交换指令M41/42无法执行完成引起的。

检查电磁阀信号与液压缸动作，发现换档动作实际已经完成，但滑移齿轮换档到位信号仍然为“0”，原因是检测用无触点开关不良。

通过更换无触点开关后，机床恢复正常。

7.4 主轴驱动系统故障维修50例

7.4.1 FANUC主轴驱动系统故障维修22例

例301．机床剧烈抖动、驱动器显示AL-04报警

故障现象：一台配套FANUC 6系统的立式加工中心, 在加工过程中，机床出现剧烈抖动、交流主轴驱动器显示AL-04报警。

分析与处理过程：FANUC交流主轴驱动系统AL-04报警的含义为“交流输入电路中的P1、F2、F3熔断器熔断”，故障可能的原因有：

1)交流电源输出阻抗过高。 2)逆变晶体管模块不良。

3)整流二极管(或晶闸管)模块不良。 4)浪涌吸收器或电容器不良。

针对上述故障原因，逐一进行检查。检查交流输入电源，在交流主轴驱动器的输入电源，测得R、S相输入电压为220V，但T相的交流输入电压仅为120V，表明驱动器的三相输入电源存在问题。

进一步检查主轴变压器的三相输出，发现变压器输入、输出，机床电源输入均同样存在不平衡，从而说明故障原因不在机床本身。

检查车间开关柜上的三相熔断器，发现有一相阻抗为数百欧姆。将其拆开检查，发现该熔断器接线螺钉松动，从而造成三相输入电源不平衡；重新连接后，机床恢复正常。

例302．驱动器出现报警“A”的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 0T的数控车床，开机后，系统处在“急停”状态，显示“NOTREADY”，操作面板上的主轴报警指示灯亮。

分析与处理过程：根据故障现象，检查机床交流主轴驱动器，发现驱动器显示为“A”。

根据驱动器的报警显示，由本章前述可知，驱动器报警的含义是“驱动器软件出错”，这一报警在驱动器受到外部偶然干扰时较容易出现，解决的方法通常是对驱动器进行初始化处理。在本机床按如下步骤进行了参数的初始化操作：

1)切断驱动器电源，将设定端S1置TEST。 2)接通驱动器电源。

3)同时按住MODE、UP、DOWN、DATASET4个键

4)当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键, 并保持1s以上。 5)同时按住MODE、UP键，使参数显示FC-22。

6)按住DATASET键1s以上，显示器显示“GOOD”，标准参数写入完成。 7)切断驱动器电源，将S1(SH)重新置“DRIVE” 。

通过以上操作，驱动器恢复正常，报警消失，机床恢复正常工作。 例303．驱动器出现过电流报警的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 11M系统的卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。

分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路、主回路的熔断器均熔断，经更换后机床恢复正常。但机床正常运行数天后，再次出现同样故