数控机床主轴系统结构及其故障诊断方法探析

摘 要：数控机床主轴系统具有复杂性的特点，因此导致数控机床主轴系统故障的原因也是非常复杂的。鉴于此，要想有效的诊断数控机床主轴系统的故障，相关维修人员首先便需要明确的掌握数控机床主轴系统的结构，与此同时，也需要加强相关维修技术的学习，只有这样才能有效的解决数控机床主轴系统的故障。本文首先分析了数控机床主轴系统的结构特点，继而结合具体案例分析了解决数控机床主轴系统故障的方法，以期为相关维修人员的工作提供方法借鉴。

关键词：数控机床;主轴系统结构;故障诊断方法

通过深入的研究数控机床主轴系统，我们可以发现在工业领域中应用的数控机床主轴系统和传统的机床主轴系统存在着明显的区别。在我国社会迅速发展的大背景下，数控机床从业人员必须努力的提升自身的综合素质，才能更好的适应全新的工作形势。为此，数控机床从业人员需要努力的研究和分析数控机床主轴系统的结构，并努力的学习与数控机床主轴系统相关的维修技术，从而更轻松的完成数控机床主轴系统的维修工作。筆者在文章中结合了具体案例对数控机床主轴系统经常会出现的故障以及与之对应的检修方法进行了细致分析。

1、数控机床主轴系统结构及其特点

近年来，数控车床被广泛的应用到了制造型工厂的零部件制造之中，通过数控车床的合理使用能够完成种类繁多零部件的批量生产。经过大量的调查研究，笔者发现现阶段在制造型工厂中使用最为普遍的数控车床主要有数控车床、数控铣床以及加工中心三类。为尽可能的提高数控机床的智能化水平，并进行高精度、高效率的零部件加工，数控车床的主轴控制系统也采取了极具特色的结构。

通过深入的研究和分析数控机床主轴系统的机械结构，我们可以发现其主要具有以下几个特点：首先数控机床主轴系统的主轴为空心。其次，主轴前端主要是结合了短圆锥法兰盘结构和卡盘体。再次，主轴的后端可以用来安装回转油缸。最后，齿轮转动、同步带转动等都属于其传动的形式。

通过深入的研究和分析数控机床主轴系统的电气结构，我们可以发现其主要具有以下几个特点：首先，驱动器主要是进行主轴电动机和数控装置的连接。其次，光电脉冲编码器主要用于主轴转速的检测。最后，回转油缸液压控制回路主要是用于卡盘卡爪的控制。

2、数控机床主轴系统故障特点及其诊断方法

2.1数控机床主轴系统故障特点

根据系统故障的特点进行划分，主轴系统故障主要由机械故障和电气故障两方面组成。在大量的调查研究中，笔者发现对于机械部分而言，最常见的故障部位便是那些经常进行旋转运动和直线运动的部件。因此，检修人员在检查故障时应当从这些部件着手检查。主轴系统的电气部分主要包括主轴电动机、准停装置、数控装置、主轴转速检测装置等。在这些部位当中准停装置、数控装置的故障率较高，为此，检修人员在检修过程中应当重点检修这些部位。

2.2故障诊断方法

通常情况下，数控机床主轴系统的机械故障非常容易发现，而电气故障则很难进行诊断。因此，检修人员在检修过程中可以首先检查数轴机床主轴系统是否存在机械故障，当确定不存在机械故障之后，在检查电气部分的故障。在检修过程中，检修人员首先便应当明确机床的主轴部件结构，并逐一检查每个部件是否能够正常运行。通常情况下，数控机床主轴故障是由机械动作失灵而导致。因此，先对数控机床主轴系统的机械部分进行检查，在此之后再进行电气部分的检查往往可以更轻松地完成检修工作。

3、故障诊断实例

（1）搭载SINUMERIK810T系统的数控机床，在起动主轴旋转过程中出现了7006报警，即无法实现自动加工。在检修过程中可以遵循以下思路进行故障的分析和处理：首先该故障表示主轴存在问题，然而在查看主轴之后笔者发现主轴已经开始运行，而屏幕上检查主轴的转速却显示为零，因此出现报警。但通过细致的观察主轴可以发现，其已经在旋转过程中而且转速也并不存在问题。此时笔者便考虑主轴转速反馈系统可能存在问题。众所周知，主轴编码器是在同步带转动的基础上完成工作的，因此，笔者对主轴转速反馈系统进行了检查，在详细检查之后，笔者发现同步带出现了断裂的现象，也正因如此，主轴编码器无法实现与主轴同步旋转，这也是导致该故障的主要原因。要想解决这一故障只需对同步带进行更换即可解决故障。在更换同步带之后，故障果然消除。

（2）搭载SINUMERIK840D系统的数控铣床，机床在工作过程中出现了主轴转速有时快速旋转而有时却旋转很慢的现象。在检修过程中检修人员可以遵循以下思路进行故障的分析和处理：导致这一现象出现的原因可能有以下几个方面：首先，可能是主轴驱动装置长时间缺乏维护优化。因此，主轴驱动装置在工作过程中出现了无法正常运行的情况。而这台机床经常进行维护和优化，因此这种情况基本可以排除。其次，有可能是其他干扰因素导致的主轴转速不稳定的现象，但在观察中发现机床的其他部分并未出现故障，因此这一情况基本也可以排除。再次，有可能是因为转速反馈回路出现了故障。为此，在检查过程中，笔者首先检查了编码器的连接电缆，在检查过程中，笔者发现编码器电缆插头出现了松动的现象，因此，这可能便是导致主轴电动机无法稳定运转的原因。为此，笔者将主轴编码器电缆连接插头进行了固定，在完成固定工作之后，主轴转速便恢复了平稳状态，故障排除。

为了高效率、高水平的完成数控机床的检修工作，检修人员在检修过程中应当时刻保持清醒的头脑，并结合相应的结构有序的进行故障分析，只有这样才能切实的解决各种故障。

结束语：

总之，数控机床当中包含着许多新兴的技术，因此，倘若数控机床出现了故障了情况，那么很难精准的把握故障出现的原因以及故障出现的部位。因此，为了高效率、高质量的完成数控机床主轴系统的检修工作，检修人员便需要熟悉的掌握数控机床主轴系统的结构，只有这样才能在检修过程中更高效、更精确的把握故障出现的部位以及故障出现的原因，也只有这样才能采取有效的方法排除故障。本文首先分析了数控机床主轴系统的结构特点，继而结合具体案例分析了解决数控机床主轴系统故障的方法，希望本文的研究可以为相关维修人员的工作提供方法借鉴，从而有效的提升维修人员的维修水平。

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作者简介：

霍志伟，（1983.08--）男，汉族，辽宁彰武人，本科，讲师，研究方向：智能制造应用、数控技术。