五轴数控机床A轴伺服电动机故障修理

李海印 王艳君

(中航工业哈尔滨东安发动机(集团)有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066)

1 故障确定

SAJO10000机床属于五轴加工中心。该机床A轴采用伺服系统控制扭矩电动机，依靠扭矩电动机的转子带动主轴头在一定角度范围内实现旋转运动。现在机床出现“A轴电流异常报警”经过检测发现机床A轴电机绕阻三相不均衡，需要拆卸扭矩电动机进行维修。

A轴电动机结构简图如图1(连接螺钉省略没有绘出)所示，其中定子外壳3、硅钢片4和线圈5做成一体构成定子部件，转子8和永磁体9做成一体构成转子部件。

2 电动机拆卸

拆卸该机床A轴电动机时，先将机床A轴编码器以及编码器安装转接杆拆下，然后将电动机A轴端部压盖拆掉。此时可以看到电动机定子和转子。由于转子上有一圈永磁体，因此在拆卸电动机定子之前必须依照实际尺寸设计制作一圆筒形状的铁制护磁体，如图2所示。其内径应该比电动机转子外径略大10mm左右，外径比电动机定子外径小20mm左右，其长度应比A轴电动机实际尺寸略长(不能太长，否则由于安装空间所限将无法使用)。

另外，为了能够顺利拆卸电动机定子需要设计制作如图3所示定子拆卸工具。依据图2上的2－M10mm螺孔位置在钢板上钻两个φ12mm的通孔，并在钢板中间位置对称制作两个M10mm的螺孔(一定要攻通扣)，同时依据电动机定子的安装螺孔位置(见图1b)在该板上按φ371mm直径方向对应的钻两个φ8mm的通孔。

拆卸电动机定子时，将制作的图3定子拆卸工具用M6mm的螺钉通过两个φ8mm的通孔与电动机定子上M6mm的螺纹孔(位于图1bφ371mm圆周上)进行固定，然后用2根M10mm×400mm的长螺丝拧入工具上2－M10mm的螺纹孔中，并将其旋入，直到两长螺丝顶到A轴转轴端面为止。将两个长螺丝作为顶丝使用，同步向里旋转将电动机定子取出(一定要同步拧动，否则容易造成定子偏心难以拆卸)。

取出电动机定子之后为防止永磁体失磁，必须及时将制作的图2工具放入机床A轴定子原来的位置(为了以后该套的顺利取出，必须将带有两个M10mm螺纹孔的一侧向外)。

对电动机定子进行测试，确认绕阻损坏，重新缠绕电动机绕阻，并进行绝缘密封处理之后，还需要对电动机定子的内径进行处理，确认内部没有高点，同时保证内径尺寸符合安装要求为止(该机床A轴电动机定子内径必须保证为φ299.96mm)。

安装时必须先将设计制作的图2工具取出。取出时必须将设计制作的图3工具用M10mm的螺钉与其固定，再次利用2根M10mm×400mm的长螺丝拧入图4工具的2－M10mm的螺纹孔中，拆卸方法与拆卸电动机定子相同(为防止意外损坏电动机转子的永磁体，在取出之前将转子压盖的固定螺钉从上部呈三角形分布依次取出3个，更换成长螺钉装入，这样在图2工具脱离时其重量会由这3个长螺钉进行担负，可以杜绝突然下落损坏永磁体的现象发生)。

在取出图2工具之后应该立即安装电动机定子，安装时为防止安装孔错位应当提前将A轴电动机端部压盖与定子进行连接，为便于密封胶圈的顺利装入，在两个密封胶圈上涂抹润滑脂。安装定子时先将其少部分装入引导槽，然后依据销孔位置转动定子(转动时可以在定子的固定端盖沿直径方向的通孔中插入两个内六方扳手，并利用长加力杆通过这两个内六方扳手作为支点进行转动)，直到能够顺利将两个M6mm×400mm的长螺丝通过A轴电动机端部压盖旋入机床主体上安装螺纹孔中为止(一定要沿直径方向装入2个M6mm×400mm的长螺丝)。随后利用长螺丝上的螺母同步拧紧可以顺利将定子装入机床，最后取出长螺丝将所有安装螺钉拧紧。机床A轴定子修理工作全部结束。

另外，若要对该A轴电动机进行整体更换，还需要制作一个如图4的二级工具用来固定电动机定子和转子。

整体拆卸时，首先将A轴编码器以及编码器安装转接杆拆下，随后将A轴电动机端部压盖拆掉，接着将电动机转子压盖拆掉，然后用图4二级工具将定子和转子固定起来，最后用图3工具依照单独取出定子的方法可以将电动机整体取出。安装时也用图3工具上的通孔用M6mm的长螺丝逐渐拧入，最后把图4所示的二级工具拆掉，将转子固定后再将A轴电动机端部压盖装上。这样才算完成机床A轴电动机的更换工作。

3 参考点恢复及精度检测

将A轴电动机安装完毕后，再将机床编码器转接元件安装到位，然后将编码器安装就位，最后连接所有缆线。检查无误后，开机运行A轴时出现该轴速度被限制报警。查阅有关资料得知该报警与相序有关，对A轴相序进行校正之后该故障消除，运转A轴一切正常。对机床执行回零操作时，发现机床A轴回参考点时动作正常，但是始终没有找到零点位置，有继续旋转呈圆周运动的趋势(A轴由于实际结构所限，正常运转角度范围为152°)，为防止意外没有继续让其回参考点。在手动状态下使机床A轴处于接近水平的状态，然后拍下急停按钮，松开A轴编码器旋转轴的固定螺钉，利用圆周上的调整孔转动编码器，并观察机床数显，直到A轴角度数显为0°时为止，此时编码器旋转轴上的凹槽与编码器壳体上的凹槽处于同一位置(该机床编码器Id.28659112 )，然后将编码器安装螺钉拧紧，并将机床A轴数据MD34090中的值改为0。重新启动液压，在手动状态下运动A轴使其离开现在位置后执行A轴返回参考点指令，机床回零正常。A轴能够正常回参考点之后需要对其零点位置进行精确校正。

具体方法如下:在A轴回到参考点之后，将标准检验棒插入主轴，并将千分表固定于工作台上，使其测头触及检具上母线，然后运动Z轴进行检测，并调整A轴角度直到千分表沿Z轴方向在检验棒上母线运动时读数没有变化为止。记录下当前A轴的机械坐标值，并将该值输入到MD34090中进行参考点偏置，同时还需要对机床A轴定位精度进行检测和补偿，到此该机床A轴故障修理才算全部结束。

［1］SAJO10000机床A轴结构图［Z］.

［2］SAJO10000机床电气图［Z］.

［3］SIEMENS 840D参数手册［Z］.