SIEMENS主轴驱动系统的故障诊断与维修

HEATS

　　SIEMENS主轴驱动系统的故障诊断与维修摘要：静压轴承识别假轴承的最好办法加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数日本精工推出机床主轴用高精度止推球轴承数控机床常见电气故障分类SINUMERIK 810D/840D简明调试手册--设定数据(续)如何设计螺纹铣刀以满足客户提高生产率的要求?直边花键拉刀的改进数控车床的坐标系用硬质合金车刀进行冷挤压光整加工数控技术在螺旋转子加工中的应用滚动轴承相关结构设计接触式扫描测量的重大革新-RenishawPDM实施方法论的思考工控软件的抗干扰设计单片机在机床刀具中的应用怎样控制振颤常存杂质对钢性能的影响未来的计算机没有键盘和鼠标？压力继电器的工作原理[标签:tag]数控机床上常用的Siemens 6RA系列直流主轴驱动系统的结构与原理与6RA26**系列直流伺服驱动完全相同，其故障诊断与维修可参见6RA26**系列直流伺服驱动器的维修.

2 d, F$ n# ? b# i( W! _ [

　　数控机床上常用的Siemens 6RA系列直流主轴驱动系统的结构与原理与6RA26**系列直流伺服驱动完全相同，其故障诊断与维修可参见6RA26**系列直流伺服驱动器的维修，详见本书第5章第5.3.1节。

　　6SC650系列交流主轴驱动系统的故障诊断与维修

* Z2 F; H1 Q/ F( G) z0 b

　　1、6SC650系列产品简介

5 T* C/ e" _4 U2 d / `" k& R1 j" k1 f8 l0 c

　　6SC650系列交流主轴驱动系统是SIEMENS公司20世纪80年代末开发的产品，P它与1PH5/6系列三相感应式主轴电动机配套，可组成完整的数控机床的主轴驱动系统，实现自动变速，主轴定向准停控制和C轴控制功能。

　　6SC650系列主轴驱动系统采用数字控制、闭环调节，并通过磁场定向、矢量变换控制系统，将电动机的三相定子电流解耦成励磁电流和转矩电流，进行独立的闭环控制，使之具有与直流电动机控制系统相媲美的准确、快速稳定的控制特性。驱动器通过选择功能组件还可以实现C轴的进给控制和独立的主轴定向准停控制。

( f% `" Y5 X4 @' C* y% h# N4 Y, [ ( z1 C/ V* l2 L7 m5 j1 `

　　驱动器可以直接连接三相380V，50/60Hz电源。整流主回路由6只晶闸管，组成三相全控桥式整流电路，通过对晶闸管导通角的控制，可以工作在整流方式，向直流母线供电；制动时也可工作于逆变方式，实现能量回馈电网的再生制动。

! U7 n( D8 L: e" t - n/ Z' [( b. G4 Q( Z' V

　　驱动器正常工作时，控制电路将整流直流母线电压调节在575V±2%范围，在再生制动逆变工作时，由控制电路完成对整流电路的极性变换，实现能量的回馈。逆变主回路采用6只反并联带续流二极管的功率晶体管，通过控制电路对磁场矢量的运算与控制，可输出具有精确的频率、幅值和相位的三相正弦波脉宽调制(SPWM)电压，使主电动机获得所需的转矩电流和励磁电流。输出的三相SPWM电压的幅值范围为0~430V，频率控制范围为0~300Hz。

$ r) c$ Z) b1 h# e 3 \8 U1 J+ V' T d

　　在再生制动时，电动机能量通过该变流器的6只续流二极管对直流母线的耦合电容充电，当电容上的电压超过600V时，就通过控制调节器和整流主回路触发角，使整流回路工作在逆变状态上的电能逆变回馈到电网。6只逆变晶体管有独立的驱动电路，通过对各只功率管的Uce：和Ube：进行监控，可以有效防止电动机超载并对电动机绕组短路进行保护。

　　驱动器的闭环转速和转矩控制由两只16位微处理器(80186)为核心控制组件完成，动机的实际转速检测通过装在电动机轴上的编码器进行。

* G: K4 ^7 w, V6 K: O0 @# ?

　　2、6SC650系列主轴驱动器主要组成部件

　　6SC650系列交流主轴驱动器对于不同的规格，其主要组件基本相同，但在结构上，根据其功率大小分为两种规格，即小功率的6SC6502/3(输出电流20/30A)系列，其功率部件直接安装在功率模块A1上；大功率的6SC6504至6SC6520系列(输出电流40-200A)，其功率部件安装在散热器上，散热器直接装配在机柜内壁。整个驱动器主要由以下模块构成。

0 Y' k& E; w A0 H; B! _7 A

　　(1)控制器模块N1它用于对驱动器的调节与控制，主要包括两只CPU (80186)，以及必要的软件(5片EPROM)。在驱动器中，控制器模块的作用主要是形成整流主回路的触发脉冲控制信号，以及进行矢量变换计算，产生PWM调制信号。

　　(2)输入/输出(I/O)模块U1此模块通过U/F转换器用于进行各种模拟信号的处理。

　　(3)电源模块G01和电源控制模块G02 G01和G02用于产生控制电路所需的各种辅助电源电压，在G02上还可以输出各种继电器信号(如超温、速度、监视等信号)，以便NC或PLC进行控制。

　　(4) C轴驱动模块选件A73通过此选择功能，可以控制交流主轴驱动系统在低速下(0.01~375r/min)进行位置控制，此时主轴电动机必须装备18000脉冲/r的正、余弦编码器。

　　(5)主轴定向准停模块A74(选件)使用本功能，可以使主轴驱动系统在不使用NC的位置控制功能的前提下，实现主轴的定向准停控制。主轴位置给定可由内部参数设定或通过接口从外部输入16位位置给定信号。

0 Q! T9 U! P* h% E# m% m' Z) M $ R# ^2 D/ }5 r3 r, {; @6 m

　　(6)主轴定向准停与定位模块A75(选件)它是集成了A73与A74功能的组件，同时具有以上A73与A74的功能。

/ {- ?, a+ n/ F! a' g& j6 I % r d! y( T1 s$ {+ ] a3 D

　　(7)整流模块A0该模块安装在机架上，主要为主电路晶闸管及相应的阻容保护电路。

　　(8)功率晶体管模块A1该模块安装在机架上，主要为逆变晶体管及相应的阻容保护电路。

+ j# ?4 s4 Z- I m# D, ~6 e ! |9 H8 a9 {8 T

　　3、6SC650系列主轴驱动器的故障诊断及其维修

　　(1)开机时显示器无任何显示6SC650交流主轴驱动系统发生故障时，通常可以通过驱动器面板上的数码管显示器显示故障代码，根据故障代码，即可判断故障原因(详见下述)。

　　若接通电源后，显示器上所有数码管均不亮，则可能的故障原因如下

: T! X4 y! O+ f* q4 n( s9 } 0 Q& X8 N- Z/ Z- Z i6 Z

　　1)主电路进线断路器跳闸。

* a. F% \: S/ c# K0 v

　　2)主回路进线电源至少有两相以上存在缺相。

: @9 u1 o; N2 m$ ] " s# S( b1 G+ H8 z

　　3)驱动器至少有两个以上的输入熔断器熔断。

~" T ^7 t) c+ q1 }

　　4)电源模块AO中的电源熔断器熔断。

$ n% q7 b2 @' V N5 _6 t

　　5)显示模块H1和控制器模块N1之间连接故障。

　　6)辅助控制电压中的5伏电源故障。

6 Q4 V4 ]" g8 V) c" S; O

　　7)控制模块N1故障。

" J5 G. U3 ?' X. a8 s7 U

　　开机时显示器显示888888若接通电源时，数码管上所有数码位均显示8，即显示状态为888888，则可能的故障原因有：

　　1)控制器模块N1故障。

6 G" {6 u8 ^' M2 `. n * `2 \" O# C) ~% D5 B) r

　　2)控制模块N1上的EPROM安装不良或软件出错

$ T5 c$ I4 f) u+ f+ @

　　3)输入/输出模块中的“复位”信号为“1”。【MechNet】

3 N4 \8 { ^' o3 f' S1 Y+ v% T: W