YL—558型数车实训设备主轴常见故障诊断技术探讨

李宇　 金星　 韦晓航

摘要：数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点。YL-558型数车实训台是我校相关专业实训课程中的重要设备，其运行的稳定性对学生正常实训具有直接关系，而实训台在长期使用中往往会出现各种问题，继而影响学生实训的整体效果。这就需要及时诊断与排除实训设备运行中出现的故障，使其处于正常的工作状态。本文就对YL-558型数车实训设备主轴部分的常见故障诊断技术进行分析和探讨。

关键词：YL-558型数车实训设备；维护；故障诊断技术

一、数控机床变频器控制原理

发那科数控系统对模拟主抽的控制，主要包含速度与方向控制，速度控制的来源是由系统根据速度指令转化为0—10V的电压给变频器进行控制，如在MDI 方式下输入M03 S1000，该程序段中的S1000会通过系统转换为0—10V的模拟电压，输出给变频器的模拟量控制接口；而主轴旋转的方向，是由PMC根据指令进行输出正反转继电器吸合来完成的。上例中的 M03就是由 PMC进行译码，输出一个信号给继电器，继电器吸合后，闭合变频器上的正转端子，完成主轴正转的控制。

二、故障维修流程

对于数控车床主轴方面的故障，最主要原因是日常对设备的使用和维护不当造成的。在此实训设备中，主轴故障的分析和处理一般按照此流程：

第一步，检查主轴与CNC相关的参数；

第二步，检查变频器的参数，如果第一步没有问题则检查变频器的参数，若变频器指示灯不亮，则该故障应该出现在进入变频器之前的电路连接线上，所以只需要检查进入变频器之前的电路连接线；

第三步， 检查与主轴相关的梯形图，如果KA5、KA6的指示灯都不亮，同时观察继电器板XT2上的24V电源的指示灯亮不亮，若继电器板XT2上的24V电源的指示灯亮，则该故障应该出现在梯形图上，所以只需要检查与主轴相关的梯形图。若继电器板XT2上的24V电源的指示灯不亮，则该故障应该是从开关电源到继电器板XT2的电路连接线；

第四步，如果KA5、KA6的指示灯都亮，检查KA5、KA6之后的电路连接线；

第五步：排除故障之后，在MDI方式下，先编辑M03xxx（xxx为不同输入值，以便检查） 观察变频器的读数，再编辑M04xxx（xxx为不同输入值，以便检查）观察变频器的读数。

三、主轴电机不转的诊断维修

故障现象：主轴不能正反转，伺服交流接触器KM2触点吸合，冷却交流接触器KM1的触点不吸合。XT2上24V电源指示灯亮。

故障分析：冷却交流接触器KM1的触点不吸合是因为冷却交流接触器KM1的线圈不得电，而冷却交流接触器KM1的线圈要想得电其控制电源110V的供电必须正常，而伺服交流接触器KM2线圈得电、触点吸合，则说明控制电源110V的供电正常，则该故障应该出现在4号线上，即：XT2#58与冷却交流接触器KM1辅助触点4之间。XT2上24V电源指示灯亮，则说明从开关电源到继电器板XT2上的电路连接线没有问题，这时就应该检查KA5、KA6之后的电路连接线，KA5、KA6之后的电路连接线共4根。

故障排查：为了不带电测量电阻，先关掉断路器QF5，将万用表调到欧姆档，测KA5、KA6之后的电路连接线线路电阻，即：继电器板XT2#53与变频器SC端之间的电路连接线；继电器板XT2#53与继电器板XT2#56之间的电路连接线；继电器板XT2#55与变频器S1之间的电路连接线；继电器板XT2#52与变频器S2之间的电路连接线。测完KA5、KA6之后的电路连接线线路后发现继电器板XT2#53与变频器SC端之间的电路连接线电阻为无限大，即继电器板XT2#53与变频器SC端之间的电路电路连接线断路。

故障处理：将继电器板XT2#53与变频器SC端之间的电路连接线连接好即可排除故障。如圖1中的G1所示。

四、主轴电机只能正转不能反转的诊断维修

故障现象：主轴电机在按下启动按钮或者控制程序信号执行后只能正转不能反转，KM2线圈吸合，其信号检测图如图2所示。

故障分析：主轴不能反转，但是可以正转，则说明从开关电源到继电器板XT2上的电路连接线没有问题，并且KA6线圈得电、触点吸合，KA6也没有问题。KM2线圈得电、触点吸合，则说明控制电源110V的供电正常，这时就应该检查连接KA5的电路连接线，连接KA5的电路连接线共3根。

故障排查：将万用表调到欧姆档，为了不带电测量电阻，先关掉断路器QF5，测连接KA5的电路连接线线路电阻，即：继电器板XT2#52与变频器S2端之间的电路连接线；继电器板XT2#53与继电器板XT2#56之间的电路连接线；继电器板XT2#53与变频器SC之间的电路连接线。

故障处理：将继电器板XT2#52与变频器S2之间的电路连接线连接好即可排除故障。故障如图1中G5。

同理，主轴电机能反转不能正转亦按相同方法排除，故障现象与排除方法基本类似。其故障为图1中的G4。

五、主轴变频器不工作的诊断维修

故障现象：变频器指示灯不亮、变频器未通电、不工作。

故障分析：变频器指示灯不亮、变频器未通电、不工作则说明主电路L1、L2、L3没有电源进入到变频器，如果数控机床能够正常启动，则是QF3出来的电路连接线到变频器之间的电路连接线的线路松动或者断开，如果数控机床不能够正常启动，则要从总电路查起。

故障排查：将万用表调到欧姆档，为了不带电测量电阻，先关掉断路器QF5，测QF3出来的电路连接线到变频器之间的电路连接线的线路电阻，即：QF3的U21与变频器的L1电路连接线；QF3的V21与变频器的L2电路连接线；QF3的W21与变频器的L3电路连接线。测完QF3出来的电路连接线到变频器之间的电路连接线的线路后发现QF3的U21与变频器的L1电路连接线电阻为无限大，即QF3的U21与变频器的L1电路连接线断路。

故障处理：将QF3的U21与变频器的L1电路连接线连接好即可排除故障。故障如图3中的G6。

六、结语

总之，YL-558型数车实训设备在实际运行过程中很容易出现故障，且故障的原因相对复杂多样，影响教学的正常进行。要想使实训设备能够稳定运行，一定要从实际出发，遵循“先易后难、先重点后一般、先外后内”的原则，查清楚故障的原因后，制定切实可行的维护措施，做好日常维护保养工作，从而实现数车实训设备的正常运行。

参考文献：

[1]刘永久.“数控机床故障诊断与维修技术”.2007-9.

[2]吴金娇.“数控原理与系统”第1版.2009-10.

[3]汤彩萍.“数控系统安装与调试”.2009-11.

[4]黄文广.“FANUC数控系统连接与调试”第1版.2011-5.

[5]向晓汉.“电气控制与PLC技术”3版.人民邮电出版社，2010.

[6]莫桂江，覃勇崎.“电工技术实训”1版.北京理工大学出版社.