数控主轴位置检测装置常见故障及维修技术

4.4.4　数控主轴位置检测装置常见故障及维修技术

数控机床主轴控制框图如图4-10所示，主轴控制通过采用高速DSP（Digital Signal Pro-cessing），改善控制软件算法，即采用高速响应HRV（High Response Vector）控制的高增益伺服系统，设法提高电路的响应性和稳定性。采用高分辨率检测装置，实现高响应型和高精度的主轴控制。

图4-10　数控机床主轴控制框图

1．不执行螺纹加工的故障及维修技术

（1）故障现象

某配套FANUC-OTD系统的数控车床，在自动加工时，发现机床不执行螺纹加工程序。

（2）系统工作原理

数控车床螺纹加工实质就是主轴旋转与Z轴进给之间的插补。当执行螺纹加工指令时，系统得到主轴位置检测装置发出的一转信号后开始进行螺纹加工，根据主轴的位置反馈脉冲进行Z轴的插补控制，即主轴转一周，Z轴进给一个螺距或一个导程（多头螺纹加工）。

（3）故障原因

产生故障的可能原因如下：

①主轴编码器与系统之间的连接不良；

②主轴编码器的位置信号PA、*PA、PB、*PB不良或连接电缆断开；

③主轴编码器的一转信号PZ、*PZ不良或连接电缆断开；

④系统或主轴放大器故障。

（4）故障处理及维修技术

对于故障产生的原因有以下几点：

①可通过检查连接电缆接口及电缆线的校线查到故障并修复，如果采用主轴放大器（FANUC串行主轴放大器），系统会出现409（AL-27）报警。

②可通过系统显示装置上是否有主轴速度显示来判别，如果无主轴速度显示则为该类报警。

③可通过加工指令G99（每转进给加工）和G98（每分钟进给加工）切换来判别，如果G98进给切削正常而G99进给切削不执行，则为该类故障。如果以下故障都排除，则为系统本身故障，即系统存储板或系统主板故障。

2．螺纹加工出现“乱扣”的故障及维修技术

（1）系统工作原理

一般的螺纹加工要经过几次切削才能完成，每次重复切削时，开始进刀的位置必须相同。为了保证重复切削不乱扣，数控系统在接收主轴编码器中的一转信号后才开始螺纹切削的计算。

（2）故障原因及处理方法

当系统得到的一转信号不稳时，就会出现“乱扣”现象。产生故障的原因是主轴编码器的连接不良、主轴编码器的一转信号或信号电缆不良、主轴编码器内部有脏东西或编码器本身不良。如果以上故障排除后系统还乱扣，则需要检查系统或主轴放大器。

3．螺纹加工出现螺距不稳的故障及原因分析

（1）系统工作原理

数控车床螺纹加工时，主轴旋转与Z轴进给之间进行插补控制，即主轴转一周，Z轴进给一个螺距或一个导程（多头螺纹加工）。

（2）故障产生的可能原因

①如果产生螺距误差是随机的：产生故障的可能原因是主轴编码器连接不良、主轴编码器内部太脏、Z轴位置编码器不良、Z轴电动机与Z轴连接松动。

②如果产生螺距误差是固定的：产生故障的可能原因是主轴位置编码器与主轴连接传动比参数设定错误或系统软件不良。

4．主轴定向停不能完成的故障及原因分析

（1）系统工作原理

主轴定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上。现代数控机床主轴准停采用主轴编码器实现控制，当主轴接收到主轴准停指令时，主轴按规定的方向以系统参数设定的速度或PMC设定的速度慢速旋转，系统得到主轴编码器的一转信号后就准确停在固定位置。

（2）故障原因

如果主轴定向过程中无慢速旋转动作，则为系统硬件或软件故障。如果主轴定向过程中有慢速旋转动作，则系统得不到主轴位置编码器的一转信号，故障原因为主轴位置编码器或信号电缆故障、主轴放大器或系统故障。

5．加工中心换刀过程的掉刀故障及原因分析

（1）系统工作原理

加工中心自动换刀时，为了使机械手对准刀柄实现准确换刀，主轴必须停在固定的径向位置。换刀过程中出现掉刀的现象说明主轴准停不准或定位位置偏移。

（2）故障原因分析

产生该故障的可能原因是主轴位置编码器一转信号不良、主轴机械调整不当。