FANUC公司生產(chǎn)的主軸驅(qū)動系統(tǒng)，主要可以分為直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)與交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)兩大類。

直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)通常用于20世紀(jì)80年代以前的數(shù)控機(jī)床上，多與FANUC 5、6、7系統(tǒng)配套使用。此類機(jī)床由于其使用時(shí)間己較長，一般都到了故障多發(fā)期，但由于當(dāng)時(shí)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格通常都比較昂貴，在用戶中屬于大型、精密、關(guān)鍵設(shè)備，保養(yǎng)、維護(hù)通常都較好，因此在企業(yè)中繼續(xù)使用的情況比較普遍，維修過程中遇到的也較多。

在交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)方面，F(xiàn)ANUC公司作為全世界最早開發(fā)交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的廠家之一，自1980年成功開發(fā)交流主軸系統(tǒng)以來，已經(jīng)生產(chǎn)了多個(gè)系列的交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品。作為數(shù)控機(jī)床維修中的常見產(chǎn)品，主要有以下幾種：
1)A06B—10**(AC Model 1-40)系列交流主軸電動機(jī)與A06B-6044系列交流主軸驅(qū)動器配套組成的模擬式交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)系列產(chǎn)品。該系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)為FANUC公司80年代初期的常用產(chǎn)品，主要配套的系統(tǒng)有FANUCll、FANUC0、FANUC 6等。
該系列產(chǎn)品驅(qū)動器主回路采用PWM控制、大功率晶體管驅(qū)動的型式，輸出功率范圍為1.5~37kW。驅(qū)動器采用了微處理器數(shù)字控制技術(shù)，帶有速度、方向、起停控制信號接口與D/A轉(zhuǎn)換器、實(shí)際轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩信號輸出、電氣主軸定向準(zhǔn)停(附加功能)等功能。驅(qū)動器具有良好的響應(yīng)特性，在整個(gè)速度范圍內(nèi)工作平穩(wěn)、振動和噪聲較小，其中5.5kW以上的驅(qū)動器采用了回饋制動技術(shù)，可有效節(jié)能。
主軸電動機(jī)全封閉的結(jié)構(gòu)型式，硅鋼片直接空氣冷卻，結(jié)構(gòu)緊湊，可以在浮塵、切削液飛濺的場合安全、可靠地工作。2)A06B-10“(ACModell-40)系列交流主軸電動機(jī)與A06-6055系列數(shù)字式交流主軸驅(qū)動器配套組成的數(shù)字式交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品所使用的主軸電動機(jī)與模擬式交流主軸系統(tǒng)相同，但驅(qū)動器為數(shù)字式。驅(qū)動系統(tǒng)在攻螺紋、定位剛性、快速性與操作性能上有了較大的改進(jìn)，其余性能與模擬式交流主軸系統(tǒng)相似。
3)A06B-07**系列交流主軸電動機(jī)與A06-6059系列數(shù)字式交流主軸驅(qū)動器配套組成的交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)系列產(chǎn)品。該系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)為FANUC公司20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的交流主軸改進(jìn)型產(chǎn)品，主要配套的系統(tǒng)有FANUCll、FANUC0、FANUCl5等。該系列產(chǎn)品可分為S系列(標(biāo)準(zhǔn)型)、P系列(廣域恒功率調(diào)速)、H系列(高速潤滑脂)、VH系列(高速油霧潤滑)、HV系列(高電壓輸入)等幾個(gè)系列。產(chǎn)品一般與A06-6059系列數(shù)字式交流主軸驅(qū)動器配套使用，其中，S系列為常用產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床上使用最廣。
該系列產(chǎn)品主電動機(jī)采用了電磁心定子直冷的冷卻型式，與早期的主軸驅(qū)動系統(tǒng)相比，提高了輸出功率與轉(zhuǎn)速，減小了系統(tǒng)的體積與重量；驅(qū)動器采用了更先進(jìn)的控制技術(shù)和電子元器件，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的性能。驅(qū)動系統(tǒng)功能強(qiáng)、可靠性好，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛應(yīng)用，是數(shù)控機(jī)床維修過程中常見的主軸驅(qū)動系統(tǒng)之一。
4)FANUC α/ai系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)，它是FANUC公司的最新產(chǎn)品，其中αi系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)為本世紀(jì)初開發(fā)的最新數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動系統(tǒng)系列產(chǎn)品，是α系列的改進(jìn)型。
α/αi系列產(chǎn)品共有標(biāo)準(zhǔn)型α/αi系列、廣域恒功率輸出型αP/αPi系列、經(jīng)濟(jì)型αC/αCi系列、中空型(αT/αTi系列、強(qiáng)制冷卻型αL/αLi系列、高電壓輸入型α(HV)/α(HV)i系列、高電壓輸入廣域恒功率輸出型αP(HV)/αP(HV)i系列、高電壓輸入中空型αT(HV)/αT(HV)i系列、高電壓輸入強(qiáng)制冷卻型αL(HV)/αL(HV)i系列等產(chǎn)品。其中αLi系列最高輸出轉(zhuǎn)速為20000r/min、α(HV)i系列最大額定輸出功率可達(dá)l00kW，可滿足絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的主軸要求。
該系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)如下：
①通過繞組轉(zhuǎn)換功能，進(jìn)一步增加了高速輸出范圍，縮短了加/減速時(shí)間，對于αPi系列，其恒功率輸出范圍比α系列擴(kuò)大了1.5倍。
②采用了最新的定子直接冷卻方式，進(jìn)一步減小了電動機(jī)外型尺寸，提高了輸出功率和轉(zhuǎn)矩。
③通過精密的鋁合金轉(zhuǎn)子和嚴(yán)格的動平衡，使電動機(jī)在高速時(shí)振動級達(dá)到了V3級。
④可以選擇不同的排風(fēng)方向，盡可能減小機(jī)床熱變形，同時(shí)通過最優(yōu)的冷卻通道設(shè)計(jì)，進(jìn)一步改善了冷卻性能。
⑤根據(jù)不同的使用要求，主電動機(jī)可以選用兩種不同類型的內(nèi)裝式位置/速度測量裝置。即：具有A/B兩相輸出的Mi型編碼器與具有A/B兩相輸出及零脈沖輸出的Mzi型編碼器，以滿足不同用戶的使用要求。
αi系列產(chǎn)品與α系列相比，其主要性能在以下兩個(gè)方面作了改進(jìn)：
①通過使用高速繞組，提高了高速區(qū)的輸出功率，解決了α系列在高速區(qū)域(8000-12000r/min)輸出功率下降的問題。
②廣域恒功率輸出型(αPi系列)的電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速由750r/min降至為500r/min，使恒功率調(diào)速范圍擴(kuò)大了1.5倍(從1:10.6提高到1:16)。
FANUC α/αi系列數(shù)字式主軸驅(qū)動系統(tǒng)(驅(qū)動器型號為A06-6078/6072系列)一般與FANUC 0C、FANUC l5、FANUC l6/18/20等系列數(shù)控系統(tǒng)配套使用。
7.2.1 FANUC直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷與維修

1.FANUC直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的保護(hù)功能

為了保證驅(qū)動器的安全、可靠運(yùn)行，F(xiàn)ANUC直流主軸伺服系統(tǒng)在出現(xiàn)故障和異常等情況時(shí)，設(shè)置了較多的保護(hù)功能，這些保護(hù)功能與直流主軸驅(qū)動器的故障檢測與維修密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動器出現(xiàn)故障時(shí)，可以根據(jù)保護(hù)功能的情況，分析故障原因。
(1)接地保護(hù) 在伺服單元的輸出線路以及主軸電動機(jī)內(nèi)部等出現(xiàn)對地短路時(shí)，可以通過快速熔斷器瞬間切斷電源，對驅(qū)動器進(jìn)行保護(hù)。
(2)過載保護(hù) 當(dāng)驅(qū)動器、電動機(jī)負(fù)載超過額定值時(shí)，安裝在電動機(jī)內(nèi)部的熱開關(guān)或主回路的熱繼電器將動作，對電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。
(3)速度偏差過大報(bào)警 當(dāng)主軸電動機(jī)的速度由于某種原因，偏離了指令速度且達(dá)到一定的誤差后，將產(chǎn)生警報(bào)，并進(jìn)行保護(hù)。
(4)瞬時(shí)過電流報(bào)警 當(dāng)驅(qū)動器中由于內(nèi)部短路、輸出短路等原因產(chǎn)生異常的大電流時(shí)，驅(qū)動器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
(5)速度檢測回路斷線或短路報(bào)警 當(dāng)測速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)信號斷線或短路時(shí)，驅(qū)動器將產(chǎn)生報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
(6)速度超過報(bào)警 當(dāng)檢測出的主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速超過額定值的115％時(shí)，驅(qū)動器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
(7)勵(lì)磁監(jiān)控 如果主軸電動機(jī)勵(lì)磁電流過低或無勵(lì)磁電流，為防止飛車，驅(qū)動器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。
(8)短路保護(hù) 當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí)，驅(qū)動器可以通過相應(yīng)的快速熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。
(9)相序報(bào)警 當(dāng)三相輸入電源相序不正確或缺相狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動器將發(fā)出報(bào)警。

2.FANUC直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)使用注意點(diǎn)

(1)安裝注意事項(xiàng) FANUC直流主軸伺服系統(tǒng)對安裝有較高的要求，這些要求是保證驅(qū)動器正常工作的前提條件，在維修時(shí)必須引起注意。
1)安裝驅(qū)動器的電柜必須密封。為了防止電柜內(nèi)溫度過高，電柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將溫升控制在15ºC以下。電柜的外部空氣引入口，應(yīng)設(shè)置過濾器，并防止從排氣口侵入塵埃或煙霧：電纜出入口、柜門等部分應(yīng)進(jìn)行密封，冷卻電扇不要直接吹向驅(qū)動器，以免粉塵附著。
維修過程中，必須保證以上部分的完好，確保機(jī)床長期可靠工作。
2)電動機(jī)維修完成后，進(jìn)行重新安裝時(shí)，要遵循下列原則：
①電動機(jī)安裝面要平，且有足夠的剛性。
②電刷應(yīng)定期維修及更換，安裝位置應(yīng)盡可能使其檢修容易。
③電動機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修容易。
④電動機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高的場所，環(huán)境溫度應(yīng)在40ºC以下。
⑤電動機(jī)應(yīng)安裝在切削液和油不能直接濺到的位置上。
(2)使用檢查 在對主軸驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行維修前，應(yīng)進(jìn)行如下驅(qū)動系統(tǒng)工作前的檢查：
①檢查伺服單元和電動機(jī)的信號線、動力線等的連接是否正確、牢固，絕緣是否良好。
②驅(qū)動器、電柜和電動機(jī)是否可靠接地。
③電動機(jī)電刷的安裝是否牢靠，電動機(jī)安裝螺栓是否完全擰緊。
在維修完成、動作正常后，還應(yīng)對主軸驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)的檢查：
①檢查速度指令與電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致，負(fù)載指示是否正常。
②電動機(jī)是否有異常聲音和異常振動。
③軸承溫度是否急劇上升等不正常現(xiàn)象。
④電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡。
對于工作正常的主軸驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行如下日常維護(hù)：
①電柜的空氣過濾器每月應(yīng)清掃一次。
②電柜及驅(qū)動器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。
③建議操作人員每天都應(yīng)注意主軸電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、異常振動、異常聲音、通風(fēng)狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。
④建議使用單位維護(hù)人員，每月應(yīng)對電刷、換向器進(jìn)行檢查。
⑤建議使用單位維護(hù)人員，每半年應(yīng)對測速發(fā)電機(jī)、軸承、熱管冷卻部分、絕緣電阻進(jìn)行檢測。
3．FANUC直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷
(1)主軸電動機(jī)不轉(zhuǎn) 引起主軸不轉(zhuǎn)的原因主要有：
①印制電路板不良或表面太臟。
②觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無觸發(fā)脈沖產(chǎn)生。
③主軸電動機(jī)動力線斷線或電動機(jī)與主軸驅(qū)動器連接不良。
④機(jī)械聯(lián)接脫落，如高//氐檔齒輪切換用的離合器嚙合不良。
⑤機(jī)床負(fù)載太大。
⑥控制信號未滿足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號、速度給定電壓未輸入。
(2)電動機(jī)轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定 引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的原因有：
①D/A轉(zhuǎn)換器故障。
②測速發(fā)電動斷線或測速機(jī)不良。
③速度指令電壓不良。
④電動機(jī)不良，如：勵(lì)磁喪失等。
⑤電動機(jī)負(fù)荷過重。
⑥驅(qū)動器不良。
(3)主軸電動機(jī)振動或噪聲太大引起主軸電動機(jī)振動或噪聲太大故障的原因有：
①電源缺相或電源電壓不正常。
②驅(qū)動器上的電源開關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤(如：50/60Hz切換開關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤等
③驅(qū)動器上的增益調(diào)整電路或顫動調(diào)整電路的調(diào)整不當(dāng)。
④電流反饋回路調(diào)整不當(dāng)。
⑤三相電源相序不正確。
⑥電動機(jī)軸承存在故障。
⑦主軸齒輪嚙合不良或主軸負(fù)載太大。
(4)發(fā)生過流報(bào)警 引起過流報(bào)警可能的原因有：
①驅(qū)動器電流極限設(shè)定錯(cuò)誤。
②觸發(fā)電路的同步觸發(fā)脈沖不正確。
③主軸電動機(jī)的電樞線圈內(nèi)部存在局部短路。
④驅(qū)動器的+15V控制電源存在故障。
(5)速度偏差過大 引起速度偏差的原因有：
①機(jī)床切削負(fù)荷太重。
②速度調(diào)節(jié)器或測速反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。
③主軸負(fù)載過大、機(jī)械傳動系統(tǒng)不良或制動器未松開。
④電流調(diào)節(jié)器或電流反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。
(6)熔斷器熔絲熔斷 引起熔斷器熔絲熔斷的原因主要有：
①驅(qū)動器控制印制電路板不良(此時(shí)，通常驅(qū)動器的報(bào)警指示燈LEDl亮)。
②電動機(jī)不良，如：電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對地短路等等。
③測速發(fā)電機(jī)不良(此時(shí)，通常驅(qū)動器的報(bào)警指示燈LEDl亮)。
④輸入電源相序不正確(此時(shí)，通常驅(qū)動器的報(bào)警指示燈LED3亮)。
⑤輸入電源存在缺相。
(7)熱繼電器保護(hù) 這時(shí)驅(qū)動器的LED4燈亮，表示電動機(jī)存在過載。
(8)電動機(jī)過熱 這時(shí)驅(qū)動器的LED4燈亮，表示電動機(jī)連續(xù)過載，導(dǎo)致電動機(jī)溫升超過。
(9)過電壓吸收器燒壞 通常情況下，它是由于外加電壓過高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾弓起的。
(10)運(yùn)轉(zhuǎn)停止 這時(shí)驅(qū)動器的LED5燈亮，可能的原因有電源電壓太低、控制電源存在故障等。
(11)LED2燈亮 驅(qū)動器的LED2燈亮，表示主電動機(jī)勵(lì)磁喪失，可能的原因是勵(lì)磁斷線、勵(lì)磁回路不良等。
(12)速度達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速 引起電動機(jī)速度達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速的原因主要有：
①電動機(jī)勵(lì)磁電流調(diào)整過大。
②勵(lì)磁控制回路存在不良。
③晶閘管整流部分太臟，造成直流母線電壓過低或絕緣性能降低。
(13)主軸在加/減速時(shí)工作不正常 造成此故障的原因主要有以下幾種：
①電動機(jī)加/減速電流極限設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。
②電流反饋回路設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。
③加/減速回路時(shí)間常數(shù)設(shè)定不當(dāng)或電動機(jī)/負(fù)載間的慣量不匹配。
④機(jī)械傳動系統(tǒng)不良。
(14)電動機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕造成電動機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕的原因有：
①主軸電動機(jī)連續(xù)長時(shí)間過載工作。
②主軸電動機(jī)換向器表面太臟或有傷痕。
③電刷上有切削液進(jìn)入。
④驅(qū)動器控制回路的設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。

4．FANUC直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)整與測試

在FANUC直流主軸驅(qū)動裝置上，設(shè)有調(diào)整電位器與測試端，供驅(qū)動器性能調(diào)整與維修檢測時(shí)使用。
對于FANUC常用的直流主軸驅(qū)動(A208-0008-0371~0377)各調(diào)整電位器以及測試端的含義見表7-1及表7-2。
表7-1 FANUC直流主軸驅(qū)動器調(diào)整電位器一覽表
代 號 作 用 調(diào)整值 備 注
RVl 速度指令電壓增益 4.5~5.5刻度 最高轉(zhuǎn)速時(shí)為10V
RV2 速度給定偏移調(diào)節(jié) 5刻度 0轉(zhuǎn)速時(shí)為0~±5mV
RV3 實(shí)際速度調(diào)整 使實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定一致
RV4 齒輪換檔速度 1刻度 對應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)為0.3V
RV6 負(fù)載表調(diào)節(jié) 額定負(fù)載時(shí)，輸出5V
RV7 速度環(huán)偏移調(diào)節(jié) 5~6.5刻度 0轉(zhuǎn)速時(shí)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)
RV8 速度環(huán)增益調(diào)節(jié) 5~7刻度 全部范圍，電動機(jī)不振蕩
RV9 轉(zhuǎn)矩限制 決定于機(jī)床要求
RVl0 電流檢測偏移 5~8刻度
RVll 電流極限設(shè)定 決定于電動機(jī)
RVl2 電流相位補(bǔ)償 3~6刻度 決定于電動機(jī)
RVl3 電流增益 5刻度
RVl4a、b、c 電流相位補(bǔ)償 50Hz/lms，60Hz/1.2ms
RVl5a、b、c 同步脈沖平衡 4.5~6.5刻度 在±0.1ms內(nèi)振蕩
RVl6 電樞電壓 7~9.5刻度 最高轉(zhuǎn)速時(shí)輸出DC220V
RVl7 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié) 7.5~9.5刻度 1000r/min時(shí)為6.8A
RVl8 輸出限制 10刻度 6.2V(標(biāo)準(zhǔn))
RVl9 電樞電壓限制 AC210V時(shí)為DC220V
RV20 速度到達(dá)檢測電平 3.5~4.5刻度 通常為515％
RV21 零速檢測電平 1~3刻度 通常為±0.75％~1.5％


表7-2 FANUC直流主軸驅(qū)動器測試端一覽表
端 子 測量內(nèi)容 備 注 端 子 測量內(nèi)容 備 注
CHla、b、c 0V CHl6 方向給定信號 十6.2V或-0.6V
CH2 +5V CHl7 同步信號 10ms脈沖
CH3 +15V CHl8a、b、c 觸發(fā)脈沖顯示 脈沖信號
CH4 -15V CHl9 勵(lì)磁電流反饋 6.8A時(shí)為-6.2V
CH5 +24V CH20 電樞電壓反饋 220V時(shí)為—6.2V
CH6 勵(lì)磁監(jiān)控 CH21 勵(lì)磁電流給定電壓 0~6.8V
CH7 DAC輸出電壓 最高轉(zhuǎn)速時(shí)為10V CH22 磁場同步信號 10ms脈沖
CH8 外部給定電壓 與給定轉(zhuǎn)速對應(yīng) CH23 磁場觸發(fā)脈沖顯示 脈沖信號
CH9 齒輪換檔速度 CH24 實(shí)際電流反饋電壓
CHl0 測速反饋標(biāo)準(zhǔn)電壓 最高轉(zhuǎn)速時(shí)為10V CH25 電流指令電壓 最大電流時(shí)為8V
CHll 測速反饋電壓絕對值 最高轉(zhuǎn)速時(shí)為10V CH26 正組禁止
CHl2 速度給定電壓 0轉(zhuǎn)速時(shí)為0-+10mV CH27 反組禁止
CHl3 電流極限設(shè)定 通常為-6.2V CH28 速度到達(dá)電平 在115％時(shí)，為1.5V
CHl4 標(biāo)準(zhǔn)電流反饋電壓 最大電流時(shí)為0．4V CH29 零速電平 在1.5％時(shí)，為150mV
CHl5
相位給定 工作時(shí)：0.5~9.5V
停止時(shí)：50Hz/2.7V；
60Hz/4.0V
CH30
電流給定極限
±2.6V為極限電流值