数控机床变频器故障诊断技术

摘 要

数控机床被广泛应用于各种制造行业中，随着科学技术的发展，目前在我国的数控机床中，主轴驱动控制装置大多使用高性价比的变频器控制交流伺服电动机，但是同时也会出现很多因变频器故障导致数控机床不能正常工作的问题，本文主要对这些故障的诊断进行分析。

【关键词】数控机床 主轴 变频器 故障诊断 维修

1 引言

数控机床应用于各种制造行业，如今我们的科学技术和生产都在不断发展，对各种产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求，好多要求精度极高的零件只能依靠数控机床加工而成。一个国家的工业制造水平的高低可以直接从它的数控机床技术的好坏看出来，所以说数控机床技术水平的高低也能反应出这个国家国民经济的发展水平。数控机床故障是现代化企业生产中的一大障碍，一旦出现了故障，不仅会导致机床本身受到损坏，还直接影响整条生产线的连续生产，严重时将使整个正常工作停滞。所以，各个企业对数控机床的故障诊断及技术特别的重视。因为目前数控机床更加的复杂，与传统机床不同，所以故障的诊断方法也不一样，在诊断和排除故障时需采用更加先进的的技术。近些年来，随着电子测量技术、计算机通信技术以及信号处理技术的不断发展，数控机床故障诊断技术也有了巨大的发展，目前变频器故障是常见的数控机床主轴系统故障之一，本文主要针对变频故障的诊断进行分析解决。

2 数控机床变频器故障及诊断

下面以某变频器为例分析其常见的一些故障。

2.1 开关电源损坏

这一故障一般都是因为开关电源的负载发生短路造成的。在变频器工作的时候，如果听到刺耳的尖叫声，这是脉冲变压器发出的，很有可能是开关电源输出端有短路现象，这时可以从输出侧查找故障。另外，如果发生没有显示、控制端子没有电压、12vdc风扇不运转等现象的时候，第一时间应该考虑是不是开关电源坏了。

2.2 sc故障

Sc故障报警主要是由于IGBT模块损坏或者驱动电路损坏。该变频器在驱动电路的设计上，上桥使用了驱动光耦PC923，这是专用于驱动IGBT模块的带有放大电路的一款光耦，下桥驱动电路则使用了驱动光耦PC929，这是一款内部带有放大电路及检测电路的光耦。另外，电动机抖动、三相电流和电压不平衡、有频率显示却没有电压输出等现象产生的原因都有可能是IGBT模块损坏。IGBT模块损坏的原因有多种，首先是外部电路负载发生故障而导致IGBT模块的损坏如负载发生短路、堵转等。其次驱动电路老化也有可能导致驱动波形失真，或者驱动电压波动太大而导致IGBT损坏，从而导致SC故障报警。

2.3 过热报警

如果在使用过程中发现这一情况，第一时间要考虑的是散热风扇是不是正常运转，还有需要注意的是30KW以上的机器在机器内部也有一个散热风扇，这个散热风扇如果坏了也会引起过热报警。

2.4 欠压故障

发生欠压故障的时候，我们应该先检查输入电源是不是因为缺相出现问题，如果确认输入电源正常的话，接下来就要检查整流电路是不是出现了问题。如果都没有问题的话，就看看直流检测电路上是不是出现了故障。对于200v级的机器，当直流母线电压低于190VDC，欠压故障报警出现；对于400V级的机器，当直流电压低于380VDC，欠压故障报警出现，主要检测降压电阻是不是断路。

2.5 接地故障

当接地故障报警时，我们应该首先查看电动机接地是不是有问题，如果没有问题的话，那么故障最大的原因就是霍尔传感器了，霍尔传感器可能会因为周边温度、湿度等环境的因素影响，导致工作点发生漂移，进而出现接地故障报警。

这些都是该变频器比较常见的一些故障诊断方法，下面我们谈谈主轴通用变频器常见的一些故障报警。我们可以通过这些故障报警我们可以对主轴驱动器的故障进行诊断，这都是为了保证驱动安全可靠地进行，在主轴伺服系统设置的一些保护功能。主要的保护功能有接地保护（在伺服驱动器的输出电路以及主轴内部等出现对地短路时，可以通过快速熔断器切断电源，对驱动器进行保护）、过载保护（当驱动器、负载超过额定值的时候，安装在内部的热开关或主回路的热继电器将动作，对驱动器进行过载保护）、瞬时过电流报警（当驱动器中由于内部短路、输出短路等原因产生异常的大电流时，驱动器将发出报警并进行保护）、超速报警（当检测出的主轴转速超过额定值的115%的时候，驱动器将发出报警并进行保护）、速度偏差过大报警（当主轴的速度由于某种原因，偏离了指令速度且达到一定的误差后，将产生报警同时进行保护）、速度检测回路断线或短路报警（当测速发电机出现信号断线或短路时，驱动器将产生报警同时进行保护）、励磁监控（如果主轴励磁电流过低或者没有励磁电流，驱动器会立即报警进行保护，避免了飞车）、短路保护（当主回路发生短路的时候，驱动器可以通过对应的快速熔断器进行短路保护）、相序报警（当三相输入电源相序不正确或者缺相时，驱动器会发出报警），下面我们根据实例来分析一下如何根据这些保护功能诊断故障。

实例：在某厂家配套某个系统的数控机床，它的主轴驱动使用的是某变频器，在使用的过程中，工作人员发现变频器出现了过压报警。在根据这一报警进行故障分析，首先观察主轴启动与制动的情况，然后可以初步判定变频器的加速、减速时间设定不当导致了故障的产生，因为如果减速、加速时间设定的不合理，在主轴启动、制动频繁进行或者时间设定太短的时候，变频器的加速、减速就没办法在规定的时间内完成，这时就会产生过电压报警。我们把变频器减速、加速的时间调整一下就可以解决问题了。

3 总结

通过这些新的技术在数控机床上的应用可以更快的帮助我们找到故障的原因，让我们可以及时的发现故障并解决。同时也能有效的减少数控机床的损坏，提高了工作效率，保障了企业的正常生产。

参考文献

[1]侯毅.数控机床主轴故障诊断与维修[J].商场现代化，2012，20.

[2]张秀玲.数控机床维修技师手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

作者单位

国网山东成武县供电公司 山东省成武县 274200