0 概述

　　直流调速以良好的机械特性、较宽的调速范围和较快的动态响应过程，同时低速运转时力矩大，可以获得良好的转矩特性，在机床行业得到广泛应用。但是直流电机由于整流子的原因，功率上不能做的太大，在很多场合已经不能满足要求。近年来随着变频技术的发展，变频调速的性能越来越接近直流调速，性价比也可以和直流调速相媲美。就乍床主轴传动控制系统而言，依据机床机械负载特性和调速范围的要求，无论是变频调速，还是直流调速系统都具有同样的应用领域。

　　变频调速和直流调速的传动控制系统足高技术的自动化产品，要想迅速而准确的查明原因，确认故障部位，不仪需要诊断技术，还需要系统知识的理解、贯穿和应用。随着微处理器的不断发展，虽然诊断已经朝着多功能和智能化方向发展，但也仪仅是一种辅助应用手段，故障原因的排除和解决还需要专业人员的共同努力才能完成。

1 变频调速传动控制的故障诊断与分析

　　1.1 实例1 出现故障的系统设备为：车床主轴变频传动控制，配置安川F7变频调速器，主电机采用变频电机YYP200L1～6，功率18．5 kW、电压380 V、电流39．6 A、转矩176 Nm、频率(50～60)Hz。主传动为齿轮，经滑移齿轮实现4挡无级调速，PLC采用OMRONSYSMAC—CPM2A一40CDR—A逻辑控制器。分挡变速通过电磁阀及油缸控制，速度挡变换由4路接近开关切换。

　　故障现象为：机床切削无力，单面车深至2.5 mm时，机床自动停机，无法正常加工。

　　诊断分析及恢复：用卡尺测得单面切深大约2.5mm，机床自动停机，按如下步骤检查并处理：

　　a．检查电气系统工作正常，F7变频器无报警；
　　b．主轴电机皮带紧，重新调整后恢复正常；
　　c．参照变频器使用手册，重新核对系统数据并诊断为负载太大，加减速时间周期设置不合适，与变频器出厂调试参数没置有关，参数需要重新修正。经反复调整并修改Cl(01)～C1(09)斜坡加减速时问原没定值，并调试试验如下：出厂设置为10s，单面车深2.5mm，机床自动停机；修改设置为(7～8)s，单面车深6mm；修改设置6s，单面车深(8～9)mm；修改设置为4s，单面车深叮达10mm，但加工过程出现反复，同时影响其它运行因素。最终将参数设置修改为6 s，机床切削力正常，单面车深町达(8～9)mm，试车车削工件满足加工要求。

　　值得一提的是，该机床加丁工件较霞，形状特异，惯性力大，切削受力不均衡，参数的出厂设置与实际加工件的使用存在差异。与此同时，对其它一些相关参数指标也相应作了修正。

　　1.2 实例2 出现故障的系统设备为：车床主轴变频传动控制，主轴最大回转直经为2000 mm，主传动系统为齿轮传动，实现4挡无级调速，安川F7变频调速器，主电机采用变频电机，功率22 kW，电压380 V，(50—60)Hz，PLC逻辑控制。

　　故障现象为：变频器有时出现无法正常工作，造成机床自动停机现象。

　　诊断分析及恢复：经检查该故障原因为现场工况负荷变化，对电网电压造成冲l音，没备使用未加稳压电源装置，因而对F7变频器产生干扰。出现卜述情况需要埘变频器蓖新初始化处理，待负荷稳定后，重新开启或复位(RESET)变频器，可恢复机床使用。从诊断分析来看，变频器标称电压参数设置应考虑负荷及电网电压对变频器系统的扰动，以标称标准电压的+10％设置(原设置380V，按418V修改设置)，同时在机床设备使用中需要考虑电网及负载工况的扰动对变频器系统所带来的十扰，也需要采取必要的抗干扰抑制措施，以避免卜．述情况的发生。

　　1.3 实例3 出现故障的系统设备为：车床变频传动控制，机床主轴最大回转直经为850 mm，主传动系统为齿轮传动，4挡无级凋速，安川F7变频调速器，主电机采用变频电机：YVPi80L一6、功率15 kW、电压380V、恒转矩调速(5～50)Hz、恒功率调速(50～100)Hz、PLC逻辑控制。

　　故障现象为：变频调速只能升速，不能降速且不能停机。

　　诊断分析及恢复：现场查看电气系统无异常，变频器冗报警显示。F值初始状态为0000，测试变频器：A1～AC端子为(0～10)V、A2一AC端子为(0～20)mA，正常。同时按如下步骤：设置参数MENA(菜举)-ADV(灯闪烁)-(回乍)-或找到地址-右键找末位地址位-(回车)(修改)参数-(回车)-设置。按ESC键退出，反复核对系统数据与标准值对比修正，并苇新调整电位器，将F初始值设置为(1．9～4．3)Hz，重新开机试车，机床恢复正常。故障原因的判定：因电网电压波动变频器异常停机，操作者自行调整变频器参数，使变频器系统发生变化，由于参数设置不合适，产生上述故障。对变频器初始化，首新修改变频器参数后机床恢复正常。

2 直流调速器传动控制的故障诊断与分析

　　2.1 实例1 出现故障的系统设备为：这是一台正在调试的主轴直流调速传动控制车床，机床主轴最大回转直经为l 400 mm，主传动系统为齿轮传动，4挡无级调速，配置590+直流调速装置，主轴直流电机为：电机功率55kW、电压440V、电枢电流147A、励磁220V/12A、PLC逻辑控制。

　　调试过程中的几种报警现象及排除：

　　a．3-PHASE FAILED三相故障报警；经检查三相供电电源缺相，排除后“3-PHASE FAILED”报警消除；
　　b．THER M1 STOP热元件报警；该报警为温度传感器报警，为了防止电机过热，在端子TH1和TH2之间连接温度传感器或称PTC电机温度传感器，通常情况下，这些温度传感器早关闭状态，并且在额定温度下打开。调试期问如果未装传感器，则必须将端子THl以及端子TH2连接；

　　c．开机后电机反转，调整励磁导线(对调)后正常。

　　2.2 实例2出现故障的系统没备为：车床直流调速控制，机床为重型卧式车床，主电机采用直流电机，590数字式直流调速驱动装置，主轴变速档位通过电磁阀组合实现四挡位无极调速；主轴变速范围为：I挡：(3—24)r/min；Ⅱ挡：(6～48)r/min；11I挡：(12～96)r/min；1V梢：(24～200)r/min，并通过PLC实现逻辑控制转换。

　　故障现象为：主轴转速与实测转速有误差，大约为(20～50)％，励磁电流表无指示。诊断分析及恢复：

　　现场实测转速；仪表显示(r/min)：100、180、48、24实测值(r/min)：50、90、36、16

　　打开590直流调速器盖板，其校准调整器设置为0.5V，与理论计算差别较大，经反复调整校准器至68V时，输出转速与实际相符。励磁电流表无指示系极性反接，对调接线后恢复正常。该问题与主机出厂调试有关，看来机床出厂的严格把关也是非常必要的。

　　2.3 实例3 出现故障的系统设备为：车床主轴直流调速控制，机床主轴最大回转直经为1600mm，主传动系统为齿轮传动、4挡无级调速、配置590+直流调速装置、主轴直流电机功率39 kW、电压440V、电枢电流120 A、励磁220 V/10 A。PLC控制器采用OMRONSYSMAC-CPM2A-40CDR-A，RS232接口，直流S一100-24供电电源。

　　故障现象为：机床不工作，590+直流调速器显示三相电源故障报臀。

　　诊断分析及恢复：检杏发现电源供电电压测量为406V，偏高，直流供电电源S-100-24V有冒烟迹象，直流调速器端RS95E 500 V-120 A两只保险烧坏。进一步检查发现：直流调速电机换向极引出线与机壳接触，是产生故障的主要原因。采取修复直流电动机处理的措施，并更换S-100-24 V直流稳压电源、RS95E 500 V/120 A保险，同时将电源电压调整至376V，经上述处理后机床恢复正常。

　　2.4 实例4 出现故障的系统设备为：端面车床，主轴回转直径为2000 mm，主电机为直流55kW，型号：Z4-225-21。采用590+直流调速系统驱动，四挡无极调速，并有测速机反馈，可以实现1/100的低速转矩的平滑启动。

　　调速范围：第1挡(0～14)r/min；第Ⅱ挡(0～28)r/rain；第Ⅲ挡(0—62)r/min；第Ⅳ挡(0～125)r/min。

　　纵横向快速进给与连续进给通过电磁离合器转换控制，进给电机及减速机为德国LENZE公司产品，功率1.5 kW、转速1 395 r/min，型号：3一MOT EN60034。配置安川变频器CIMR—GTA调速，PLC逻辑控制器采用OMRON PLC CPM2A。

　　故障现象为：①走刀量显示与实际进给不符。②切削力不够。

　　诊断分析及恢复：第①项：该问题为G7变频器参数调试不合适造成，走刀量显示与实际值相差40％。采取措施：
　　a．调整RV6电位器(20 kQ)至最大，可调整至相差20％；

　　b．调整变频器参数：多功能模拟量输出H4—02(有校正功能)，出厂设定1．00％，经反复调整至1.30％，测试结果为最佳，经试车运行走刀量恢复正常。

　　第②项：进刀量在粗车不均衡状态，粗车1mm，最大5mm进刀量，出现切削力不够，检查590+直流调速器参数设置：

　　a．反复修改：Pamps 002 RAMP AECEC TIME 10SPamps 003 RAMP AECEC TIME 10S在不同的加减速时间状态下试验，对上述结果没有影响；

　　b．检查参数[179]MIN FLD CURRENT最小励磁电流设定为35％，与标准设定值20％有误差，按标准设定值修正，重新切削并要求在粗车状态为I、Ⅱ、Ⅲ的不同挡位进行车削，经试验切削力恢复正常。值得一提的是该机床主轴为直流电机控制，其机械特性为低挡位，扭矩大，在粗车状态虽然使用不同挡位的相同速度，但由于扭矩的变化对切削力也带来了不同程度影响。

3 结束语

　　随着机床行业的不断发展，变频调速及直流调速系统在机床主轴传动控制中的应用日趋广泛，了解和掌握变频调速及直流调速控制原理，解决应用中存在的问题，迅速排查故障，是保证机床可靠运行，提高设备使用率的关键。