实例分析：主轴系统故障的诊断方法

【例4-58】 主轴系统故障、报警代码F10。

故障现象：机床主轴DTO驱动系统出现故障，报警显示代码F10。

故障检查与分析：BFF130数控镗铣床数控系统为海德汉公司（Haidenhain）TNC145C系统。主轴驱动为DTO系统。主轴DTO系统的工作原理是输入信号由输入给定值与实际反馈值进行比较，经速度调节器和电流调节器到移相触发电路。触发脉冲的输出用变压器隔离输出。

机床正常工作时，首先通过可编程控制器（PLC）自行诊断。检查机床各部分的准备情况，其中，主轴驱动系统DTO是一个很重要的组成部分。

在DTO系统中电源组件SNC235A3给DTO提供直流±24V、±13.25V和±9.5V工作电压，其中±13.25V受PLC系统的监测，出现该系统故障时，显示F10主驱动故障。在DTO的IRS236A6电流调节器上有一监测信号VL201（系统操作信号指示），这是一个操作准备信号，操作准备没完成控制无法接通。控制接通原理如图4-25所示。

图4-25中+24V电源加到KR101继电器线圈，通过VL201及VT101晶体管到地构成回路，KR101继电器接点A6的XK101、XK105闭合使24V电压加到辅助控制元件13-Al板的K17线圈上，K17继电器线圈带的接点串在NOT-AUS保护回路中，该K17接点闭合，控制才能接通。

图4-25 控制接通原理

实测结果K17接点未合→K17线圈无24V→A6XK101、XK105未合→KR101线圈无24V→VT101未开通，测VT101的c集电极有电压，基极b无电压，基极没加电压开关管VT101无法导通，VT101的基极电压是A3SNC235电源板提供的+13.25V电压经AE50、AE502等一系列逻辑电路加上去的，测量SNC235的A、D测试口无±13.25V输出，说明故障出在SNC235电源组件上，根据SNC235电源组件原理分析±13.25V之间接V1001晶闸管作保护回路（见图4-26）。

图4-26 晶闸管保护电路原理图

在V1001晶闸管保护回路中，由于VD1801二极管性能变化，使保护回路动作。因为正常情况下，二极管加反向电压时，反向电流很小，当管子的质量发生问题，反向电流增加就较大，在一定的环境温度和反向电压下，管子的质量越差，单向导电性能越差。

由于机床长时间工作，DTO的元件要发热，周围的温度也升高，VD1801性能的变化，单向导电性能差了，VD1801的反向电流有所增加，VT1201晶体管的基极电压有所下降，VT1201导通，导通电流经R1001在C901上产生一个电压降，实测C901上端有1.4V电压，将V1001的控制极断开，串入电流表有22mA电流，C901上的1.4V电压加到晶闸管V1001的控制极，触发Vl00l导通，导通后的V1001将±13.25V电压短路消失，如果稳压源SNC235输出的+13.25V过高也可以使V1001导通保护。

故障处理：通过以上分析，DTO产生故障是由于元件VD1801二极管老化，性能发生变化所致。用一个与VD1801性能相近的国产二极管代换后，故障彻底排除。(www.xing528.com)

【例4-59】 主轴反转后停止时，无制动并断电故障的排除。

故障现象：主轴正向运转，制动均正常，反向运转正常，但停止时没有制动并断电，CRT显示F002错误代码。

故障检查与分析：BFKP130/1数控镗铣床采用德国CNC600-3数控系统，主轴驱动系统为TDO装置。

检查外部信号均正常，更换IRS237板故障消除。证明此板有故障。检查IRS237板，测试B点电位，正反转均有输出，但故障一端偏低。

①检查电流极限值回路（AE115、AE116、AE501）：

在出现此故障时检查所有元件均正常。通过调整转速n（匹配级AE1004零点电位器），可达正常逻辑值。故障板XS102/B13输出不变，所以故障与此信号无关；②限幅级（AE114、AE117）拆除VD217、VD219二极管试验，故障现象不变；③积分放大器复位级AE118，AE119拆除VD301 VD302无制动故障仍存在；④检查积分调节器AE105，测A11输出正负均有输出，但出故障时，即反转制动时测量值偏低；⑤故障部位仅剩下积分器和PI∑放大级，板内设有SH101开关，可取消积分器试验，正/反转和停止制动均正常，但是运转方向相反，此试验证明故障部位在积分器回路；⑥积分器和积分调节器回路检查，加速启动脉冲检查，测XS102/A3，即AE502/8。用示波器检查AE104/6的波形。正常时，如图4-27所示，故障状态波形如图4-28所示。

图4-27 正常时启动脉冲波形图

图4-28 故障时启动脉冲波形图

故障处理：此两项信号说明反转制动故障时加速启动脉冲丢失，AE1003/A13输出反向，启动电平太低，为0.3V左右。检查AE104理想值变化检波器，元件均正常。停止时AE1003/A13输出为0.1V左右。据分析，AE103放大级正/反相幅值有一方向启动电压太低，而且不对称。本级放大特性正常，故运算放大器正常，关键在限幅，AE1003输出正限幅应检查VD1601稳压二极管，检查发现VD1601短路。此管限幅电压10V，原型号为T3/10。用国产相应二极管换上，试验工作正常，此故障消除。

综上所述，此板在制动时应有加速脉冲输出与零电位检测产生制动，如果丢失即造成故障，使保护电路工作自动断电。