直流主軸驅動系統常見故障

盡管直流主軸驅動系統在目前已應用不多，逐步為交流主軸驅動系統取代，但現有系統的維修還有不少，在此也總結它的故障特點。

1. 主軸速度不正常或不穩定，造成這類故障的原因有很多。

主軸速度不正常或不穩定的故障綜述：

可能原因 檢查步驟 排除措施

電動機負載過重   重新考慮負載條件，減輕負載

速度指令電壓不良或錯誤 測量從數控裝置主軸接口輸出過來的信號 確保主軸控制信號正常

D/A變換器故障

反饋線斷線或不良 測量反饋信號 確保接線正確

反饋裝置損壞 更換反饋裝置

電動機故障，如：勵磁喪失等 采用交換法，可以判斷是否出了故障 更換電動機

驅動器故障 更換驅動器

誤差放大器故障

印刷線路板太臟 打開驅動器，定期給電路板作出清潔 保持電路板的清潔或更換放大器

三菱FR主軸驅動器低速時出現尖叫的故障維修

故障現象：一臺使用三菱公司FR-SF-11K主軸驅動系統的設備，在低速運轉時出現尖叫，但高速時運轉正常。

分析與處理過程：為了進一步分析原因，維修時將主軸驅動器的00號參數設定為1，讓主軸驅動系統進行開環運行，轉動主軸后，無上述現象，考慮到高速運行正常，可以認為主軸驅動器和主軸均無問題，故障屬于調整不當。調整步驟如下：

1）用直流電壓表（毫伏檔）測量SF-CA板CH40與CH9測量端的電壓，電壓表顯示91mv。

2）調整VR2使HC40與CH9間的電壓小于5mv（為0V）。

3）測量CH41與CH9間的電壓，此時實際電壓表顯示65mv。

4）調整VR3，使CH41與CH9間的電壓值小于5mv。

在進行以上調整后，再次開機，故障消失，主軸系統恢復正常運行。

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主軸驅動系統的分類

主軸驅動系統包括主軸驅動器和主軸電動機。數控機床主軸的無級調速則是由主軸驅動器完成。主軸驅動系統分為直流驅動系統和交流驅動系統，目前數控機床的主軸驅動多采用交流主軸驅動系統即交流主軸電動機配備變頻器或主軸伺服驅動器控制的方式。

直流驅動系統在20世紀70年代初至80年代中期在數控機床上占據主導地位，這是由于直流電動機具有良好的調速性能，輸出力矩大，過載能力強，精度高，控制原理簡單，易于調整。隨著微電子技術的迅速發展，加之交流伺服電動機材料、結構及控制理論有了突破性的進展，80年代初期推出了交流驅動系統，標志著新一代驅動系統的開始，由于交流驅動系統保持了直流驅動系統的優越性，而且交流電動機無需維護，便于制造，不受惡劣環境影響，所以目前直流驅動系統已逐步被交流驅動系統所取代。從90年代開始，交流伺服驅動系統已走向數字化，驅動系統中的電流環、速度環的反饋控制已全部數字化，系統的控制模型和動態補償均由高速微處理器實時處理，增強了系統自診斷能力，提高了系統的快速性和精度。

主軸定向控制方案簡介

主軸定向準停控制，實際上是在主軸速度控制基礎上增加一個位置控制環。常采用位置編碼器或磁性傳感器作為檢測原件。

當采用位置編碼器作為位置檢測器件時，由于安裝不方便，主軸與編碼器之間必須是1：1的傳動或將編碼器直接安裝在主軸軸端。而采用磁性傳感器作為位置檢測器件時，磁性器件只能直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則固定在主軸箱體上。采用編碼器與使用磁性傳感器的方式相比，前者具有定位點在0～360°范圍內靈活可調，定位精度高，定位速度快等優點，而且還可以作為主軸同步進給的位置檢測器件。

但直流電動機需要機械換向，換向器表面線速度、換向電流、電壓均受到限制，限制了其轉速和功率的提高，并且它的恒功率調速范圍也較小。由于換向也增加了電動機制造的難度、成本并使調速控制系統變得復雜。另外換向器必須定時停機檢查和維修，使用和維護都比較麻煩。

速度反饋濾波因子

設定速度反饋低通濾波器特性。數值越大，截止頻率越低，電機產生的噪音越小。如果負載慣量很大，可以適當減小設定值。數值太大，造成響應變慢，可能會引起振蕩。數值越小，截止頻率越高，速度反饋響應越快。如果需要較高的速度響應，可以適當減小設定值。 

比較大輸出轉矩設置

設置伺服驅動器的內部轉矩限制值。設置值是額定轉矩的百分比，任何時候，這個限制都有效定位完成范圍設定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數提供了位置控制方式下驅動器判斷是否完成定位的依據，當位置偏差計數器內的剩余脈沖數小于或等于本參數設定值時，驅動器認為定位已完成，到位開關信號為 ON，否則為OFF。

在位置控制方式時，輸出位置定位完成信號，加減速時間常數設置值是表示電機從0~2000r/min的加速時間或從2000~0r/min的減速時間。加減速特性是線性的到達速度范圍設置到達速度在非位置控制方式下，如果伺服電機速度超過本設定值，則速度到達開關信號為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數。與旋轉方向無關。

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伺服驅動器廣泛應用于注塑機領域、紡織機械、包裝機械、數控機床領域等。

1、伺服控制器通過自動化接口可很方便地進行操作模塊和現場總線模塊的轉換，同時使用不同的現場總線模塊實現不同的控制模式(RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus)，而通用變頻器的控制方式比較單一。

2、伺服控制器直接連接旋轉變壓器或編碼器，構成速度、位移控制閉環。而通用變頻器只能組成開環控制系統。

3伺服控制器的各項控制指標(如穩態精度和動態性能等)優于通用變頻器。