任务目标
1.能够描述数控机床主轴不转的故障现象。
2.能够叙述数控机床模拟主轴控制系统的构成。
3.能够叙述数控机床主轴传动系统的组成。
4.通过查阅相关资料，能够分析主轴不转的故障原因，能够掌握该故障的处理方法。
5.在教师指导下，能够以小组合作的方式制订主轴不转的故障维修计划并排除故障。
6.能够根据数控机床的验收标准对维修的机床进行质量检查。
7.能够对完成工作任务的情况进行评价。
建议学时 60学时。
内容结构
任务描述
数控机床主轴驱动系统在执行数控系统（CNC）的S代码（速度指令）及M代码（辅助功能指令）时，出现主轴不转的现象。维修人员到达现场根据维修单进行故障确认，并按照数控机床的维修要求对该数控机床故障进行诊断维修。
【任务准备】
一、受理故障报修
引导问题 接到数控机床故障报修通知时，需要了解报修单的哪些内容？数控机床的发生主轴不转的故障报修单见表2-1。
表2-1 主轴不转的故障报修单
二、初步检查
引导问题 维修工到达车间对设备故障进行初步判断时，需要进行哪些基本检查？
在试起动机床不扩大故障及保证安全的情况下试重起动主轴，出现主轴不转的故障现象。此时，需要进行基本检查，并将检查情况填写在表2-2中。
表2-2 检查情况
（续）
三、收集故障信息
数控机床出现主轴不转的故障现象。此现象的故障点可能发生在主轴控制电路中的主电路、控制电路、主轴电动机、主轴变频器及主轴传动系统等零部件。在检测维修前，必须先对出现主轴不转的故障原因进行分析，再进行针对性的检查。
引导问题 GSK980TD数控机床的主轴传动系统由哪些部件组成？GSK980TD数控机床的主轴传动系统结构如图2-1所示。
图2-1 GSK980TD数控机床的主轴部件结构
主轴加工时的传动原理：____
引导问题 GSK980TD数控系统模拟交流主轴的控制电路由哪些元器件组成？
GSK980TD型数控机床的交流主轴主控制电路由变频器及其控制电路上电气元器件组成。主轴转速采用模拟电压控制方式，由CNC输出0～10V模拟电压给变频器，实现无级调速。GSK980TD数控机床EV2000型变频器电气控制主电路如图2-2所示，请标出图上设备名称及型号。
图2-2 EV2000型变频器电气控制图
引导问题 GSK980TD数控机床模拟交流主轴电气控制过程是怎样的？
1.如图2-2所示，主电路控制：合上____—____引入变频器的S、R、T端。
2.正转控制：数控系统发出____信号M03—XS39的7号引脚输入____电平—到____KA1得电—KA1____触头闭合—变频器接线端子FWD（正转起动）与GND（公共输入出端）连接（接通）—主轴____信号输入给变频器—变频器供电给电动机—主轴____转。
3.反转控制：数控系统发出____信号M04—XS39的3号引脚输入____电平—到____KA2得电—KA2常开触头闭合—变频器接线端子REV（正转起动）与GND连接（接通）—主轴反转信号输入给变频器—变频器供反相电给电动机—主轴____转。
4.转速控制：由____端子接数控系统模拟量接口____信号，GND接____信号，经过数控系统调节____输出值，通过模拟主轴接口电路，以模拟电压的方式输出到____，控制主轴转速。
引导问题 如何检修EV2000型变频器I/O接口？
1.变频器电源线接入输出端如图2-3所示，输入端子，在维修中绝对不能接入U、V、W端。变频器内部结构如图2-4所示。
图2-3 变频器输入输出端
图2-4 变频器内部结构
2.变频器在检测过中不用考虑输入端的相序，主要检测端的相序，否则电动机实际转向可能会与指令转向。如果发现电动机实际转向与指令转向相反，则要调换相。
3.维修检测时，按说明书要求检测控制信号，按变频器说明书测量相数及控机床的制动电阻值为Ω。
引导问题 常见的模拟主轴不转的故障原因和处理方法有哪些（表2-3）？
表2-3 常见的模拟主轴不转的故障原因和处理方法
【计划与实施】
一、制订维修计划
根据故障现象，分析模拟主轴电动机不转故障产生的原因，并制订合理的维修计划，同时准备维修时要用的工具和材料。
引导问题 根据机械和电气综合诊断的原则，制订模拟主轴电动机不转的故障判断流程。能给出正确处理方案吗？请完成图2-5。
图2-5 故障维修的诊断流程
引导问题 需要的维修资料及工量具有哪些（表2-4）？
表2-4 维修资料及工量具(www.xing528.com)
引导问题 在进行故障的诊断与维修时，有哪些安全注意事项（表2-5）？
表2-5 安全注意事项
二、实施维修操作
引导问题 如何对主轴传动系统的故障进行检测与诊断？
1.主轴电动机受卡现象在起动过程中经常发生，不但使电动机不能正常起动，还会造成____，使熔断器熔断，严重时还会造成____。
2.关闭机床电源，此时应将电动机传送带与主轴端拆卸下来，用手盘动____及____。仔细检查数控机床主轴转动有无机械卡死，电动机有无卡死，或有无卡滞。
引导问题 如何对电动机的故障进行检测与诊断？
1.拆下电动机入线盒，将____做记号，用万用表进行测量，用欧姆挡（R×1）并调零，测量电动机相间绕组是否____，或测量绕组与电动机外壳有无短路，并测量三相阻值是否相等。
2.对于单相对地，应用绝缘电阻表测量相间的绝缘电阻值，以及相绕组与地之间的绝缘电阻值，对地电阻值不应小于____Ω。此外，用万用表欧姆挡（R×10k）进行对地测量也应正常。
引导问题 如何对主轴控制电路的故障进行检测与诊断？
1.检查电源。检查电源或机床工作灯，如果不正常，则检测电源。打开电柜，用万用表挡测量电源输入与输出间是否有电压。
2.检查熔断器。打开电柜，用测量，或用试电笔直接检查。
3.检查主接触器。检查交流接触器是否灵活，用万用表测量是否有断路或短路。
4.检查控制电路。按起动按钮，观察主接触器是否。如果不吸合，则应检查熔断器，控制电源。若有电源，应对继电器的控制回路进行检查，直至排除故障。
引导问题 如何对EV2000型变频器的故障进行检测与诊断？
1.做好绝缘保护措施。通电检查EV2000型变频器输入端子R、S、T，三相交流电压为V。
2.用万用表检测变频器U、V、W端子相间电压，相间电平应在____±3%V。
3.拆下变频器接线，将R、S、T、U、V、W短路，测量它与地间的电阻值，应大于____MΩ。
4.拆下与外连接的____（R、S、T）和电动机的电源线（U、V、W），检查图2-6所示变频器整流桥与逆变模块电路，并补充表2-6的检查结果。
图2-6 变频器整流桥与逆变模块电路
表2-6 检查结果
5.检查制动电阻。测量制动电阻值，属正常（参考变频器说明书中要求的阻值），在检测电阻时发现制动电阻接线端松动，将接线端拧紧，接上电源线，重新起动，电动机能运转。
三、质量检查
引导问题 如何进行维修质量的检查（表2-7）？
表2-7 维修质量的检查
【评价与反馈】
完成本任务后，请对工作进行评价。自我评价由学习者本人填写，小组评价由组长填写，教师评价由任课教师填写。
一、验收交接
引导问题 数控机床试运行是交付使用的重要环节，交接过程中要注意哪些问题？
数控主轴不转的故障排除后需进行验收交接。通常要对维修的部分进行检测、试验或试运行。交接时，需要与报修人员确认故障已排除，提出造成本次故障的原因，提出机床维护保养的要求。请填写验收交接表（表2-8）。
表2-8 验收交接表
引导问题 如何对本任务进行评价（表2-9）？
表2-9 任务评价
（续）
二、拓展任务———FANUC主轴电动机不转的故障分析与维修
1.FANUC直流可控硅主轴伺服单元的电动机不转的故障分析与维修。
系统发出指令后，主轴伺服单元或直流主轴电动机不执行，其原因可能是由于控制板检测到的电流偏差值过大，因此应等待此偏差值变小。
1）发出指令后，观察伺服单元出现什么报警，如果伺服有OVC，则有可能机械卡死。
2）如果伺服无任何报警，此时应检查各接线或连接插头是否正常，包括电动机的动力线，电动机励磁线，CN1插头，R、S、T三相输入线，CN2插头，以及控制板与单元的连接。如果都正常，则更换控制板再检查。
3）检查直流主轴电动机的电刷是否正常，是否接触不良，如果接触不良或磨损严重，则更换电刷。
4）检查电动机励磁回路或主回路是否有电阻值，如果没有阻值或阻值很大，则应更换电动机。
5）检查控制板上的CH6是否有电压。正常情况下，电动机静止时是没有电压的，如果有一个接近15V的电压值，则证明电流反馈回路有故障，此时应更换主回路的电流检测器和控制板上的IC12。
2.FANUC交流模拟主轴驱动单元主轴不转，且无任何报警显示的故障分析与维修。
主轴单元没有吸合，或系统指令（∗ESP，MRDY，正反转）信号异常。
1）检查主轴单元主接触器是否吸合，如果没有吸合，则检查急停输入，或MRDY（机械准备好信号）或短路棒S1的设定。
2）如果吸合，则在系统给指令后，检查正反转的信号是否发出（CN1的45或46与14之间的电压值有一个应为0V，如果都是24V或都是0V，则证明外部有问题；如果正常，则更换控制板上的HY1（RV05））。
3）用万用表测量端子DA2，如果没有电压，则证明外部有问题。此时，应检查系统到CN1插座的31脚。
4）如果控制板上的ME3或ME5有DA转换器芯片，而DA1端子上无电压，则更换DA转换器。如果DA1有电压，而DA2无电压，则可判断S4设定错误，应修改S2设定。
5）测量运算放大器ME8A的7脚，如果此脚没有电压而ME8B的1脚有电压，则可判断是外部倍率电位器损坏或短路棒S2设定错误。
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