1、VDL-850VDL-850立式加工中心故障诊断与维修立式加工中心故障诊断与维修主轴故障诊断与维修主轴故障诊断与维修工作任务 如下图8-2-1所示,故障描述：机床开机出现“P1220 无主轴放大器”报警，程序运行M03 S1000时，主轴无法运转。任务要求：1.根据故障现象，查阅相关技术资料，判断故障原因；2.进行故障排除,并将故障排除过程记录在表8-2-1中。工作任务工作任务检查步骤参数值电路检测结果故障排除知识引导 加工中心主轴系统在机床使用过程中具有非常重要的作用。机床换刀、平面铣削、刚性攻丝、钻孔等生产工艺均和主轴系统有密切关系。以FANUC 0i系统为例，从控制原理来分，主轴方式可以
2、分为串行主轴控制和模拟主轴控制。知识引导 一FANUC 0i 系统串行主轴控制 1.控制原理及硬件连接 FANUC串行主轴驱动系统包括主轴放大器、主轴电机以及主轴速度/位置检测装置，如下图8-2-2所示。FANUC 0i D主轴电机的控制接口备有串行输出是FANUC公司特定的主轴系统连接方式，可以通过特定参数的设置进行选择。在串行主轴输出有效的情况下，CNC具有的主轴控制发挥作用，主轴转速S指令的执行主要由CNC控制来实现。知识引导知识引导 备注：（1）当数控系统使用1 个串行主轴时，直接从CNC的JA41 连接到主轴放大器。当使用2 个主轴时，从第1 主轴放大器的JA7A 到第2 主轴放大器
3、。（2）当使用第3 串行主轴时，使用串行主轴分线盒。从CNC 的JA41 到分线盒。从分线盒上的JA7A-1 到第1 主轴放大器。从分线盒上的JA7A-2 到第3 主轴放大器。（3）模拟主轴使用位置编码器时，编码器直接连接到JA41。知识引导 2.主轴与检测器的连接与设定 主轴速度、位置控制实际上是一个完整的闭环控制系统。要实现主轴的准确定位、控制，主轴检测器的设定至关重要，同样，主轴检测器也是实际生产中主轴系统经常出现故障的部位。典型的检测器连接形式主要有以下几种。知识引导（1）速度控制而不进行位置控制 不进行位置控制的主轴连接如图8-2-3所示，相关的主轴参数的设定如表8-2-2所示。知识
4、引导 表8-2-2不进行位置控制的主轴参数设置知识引导（2）进行速度及位置控制 进行位置控制的主轴连接如图8-2-4所示，相关的主轴参数的设定如表8-2-3所示。知识引导 表8-2-3 位置控制的主轴参数设置知识引导 3.主轴控制分析 FANUC 0i D系统串行主轴旋转控制原理：主轴转向控制包括转向、启动与停止，通过执行M指令或手动实现。M指令控制原理分析：以M03指令为例，数控系统读入M指令，CNC以二进制形式把“03”输入到PMC首地址为F10的代码寄存器中；然后经过M代码延时时间（由系统参数设定）后发出M指令选通信号MF，通知PMC输入的是M代码且已输入完毕，PMC进行M指令译码，识别
5、出正转信号；知识引导 PMC处理后将串行主轴正转信号SFRA输入CNC，通过CNC的串行数字主轴接口向主轴放大器发出串行主轴正转命令，若正转条件满足，则主轴开始正转；当串行数字主轴放大器检测到主轴编码器反馈的转速已经达到指定的实际转速时，通过CNC的串行数字主轴接口向PMC输入主轴速度到达信号SARA，PMC处理后向CNC输入结束信号；CNC延时后先切断MF信号，再切断FIN信号，不再向PMC输入M代码，M指令执行结束，CNC将执行下一条指令，工作流程如下图8-2-5所示。知识引导知识引导 二模拟主轴控制 1.主轴连接方式 模拟主轴控制也是数控机床常见的主轴控制方式之一，主要用于主轴转速不高，
6、经济型数控机床上。如下图8-2-6所示，FANUC系统JA40接口与变频器端口2和5相连接，数控系统参数3741设定主轴最高转速，变频器侧设定主轴最高频率，从而将CNC系统与变频器建立速度关系。知识引导知识引导 2.主轴方向控制 与串行主轴不同的是主轴正、反转控制是有变频器接口STR、STF确定。正、反转控制由PMC程序进行控制。例如：当主轴需要旋转时，应将I/O模块的Y2.0和Y2.1的常开点用接插件接至主轴模块的STF和STR及公共端SD,确保主轴正反转正常连接。如下图8-2-7所示。知识引导知识引导 3.模拟主轴控制原理 模拟主轴控制需要另外配置变频器进行速度和位置控制，主轴转速由CNC
7、系统发出模拟电压-10V-+10V进行控制。主轴电机一般采用三相异步电机进行驱动。模拟主轴的控制如下图8-2-8所示。知识引导知识引导 1.确定主轴电机代码 FANUC串行主轴电机均有对应的代码，不同电机对应的主轴控制参数也不同，主轴伺服初始化本质就是将ROM中预存的主轴参数自动加载，然后实现主轴功能控制。2.参数初始化 在系统参数4133中输入电机代码（由上表4-2-1查得电机代码表），把4019#7 设定为进行自动初始化，断电再上电后。知识引导 3.主轴速度设定 初始化后，需要设定主轴速度主轴才能正常工作。设定相关的电机速度（3741，3742，3743 等）参数，在MDI 画面输入“M0
8、3 S100”检查电机的运行情况是否正常。任务实施 一准备工作 1.设备：VDL-850加工中心或者具有相似功能的实验台。2.工具：万用表、螺丝刀等常规检测工具，机床电气原理图及相关技术资料。3.情境导入：操作人员机床开机后，系统出现“P1220 无主轴放大器”报警，主轴无法运转。4.任务确定：根据报警产生原理，结合VDL-850加工中心电气原理图，完成故障诊断与排除。任务实施 二实施步骤 1.检查主轴硬件配置 理清硬件配置是主轴故障诊断的前提，由于主轴配置种类较多，因此，在实施这一任务中，需要仔细阅读机床厂家电气原理图，从而快速确定故障位置。根据VDL-850加工中心主轴系统实际连接情况，明确主轴连接方式，完成下表8-2-6填写。任务实施部件名称型 号功能任务实施 2.根据报警现象，查阅资料。针对报警现象“P1220 无主轴放大器”，在现场提供的FANUC操作说明书、维修说明书以及硬件连接说明书中，查阅报警信息，并分析报警产生原因。3.确定故障位置 根据机床电气原理图，对加工中心主轴系统进行线路检查，找出故障点。在图8-2-2中圈出故障点所在位置。任务评价课后作业 1.根据模拟主轴控制原理，分析引起模拟主轴故障原因。2.分析主轴放大器中JYA2和JYA3接口应用区别。
