數控機床故障診斷與維修某企業一臺配備FANUC0iMD系統的機床出現故障，故障現象為正常使用加工中心加工器件時，由于突然停電，造成系統突然斷電，電力恢復后，給加工中心按照規定順序上電，數控系統正常啟動，X軸無法正常運行，驅動X軸運行的伺服電機不轉，屏幕出現“SV0401：X軸伺服沒有準備好”報警。一、任務引入故障現象進給軸無動作報警狀態下機床無法動作，根據報警信息“SV0401：X軸伺服沒有準備好”，初步診斷結果：機床的X軸伺服進給系統出現故障。故障調查一、任務引入進給軸無動作報警狀態下機床無法動作，根據報警信息“SV0401：X軸伺服沒有準備好”，初步診斷結果：機床的X軸伺服進給系統出現故障。故障調查一、任務引入進給軸無動作1、技術手冊：參數手冊、維修手冊、操作手冊等；2、測量工具：萬用表，示波器等；3、拆裝工具：螺絲刀等；任務準備一、任務引入進給軸無動作二、任務分析4.2.1數控機床伺服驅動系統的組成4.2.2進給傳動機構引起的故障分析4.2.3數控系統(CNC控制單元)引起的故障分析4.2.4伺服驅動器引起的故障分析4.2.5電動機故障引起的故障分析4.2.6反饋檢測環節引起的故障分析進給軸無動作4/21/2025數控機床的進給驅動系統的一般結構圖

進給驅動系統由數控系統、伺服驅動器、伺服電動機、進給傳動機構和檢測反饋裝置等組成。CNC控制單元通過FSSB(FANUCSerialServoBus，FANUC串行伺服總線)總線發出控制信號給伺服驅動器，驅動器對該指令信號進行運動控制解析、驅動信號功率放大等將驅動信號輸送至伺服電機。伺服電機在驅動信號驅動下勵磁產生磁場旋轉運動。加工時由于受到加工力等的干擾，會導致進給傳動機構的輸出位移以及電機的轉速與給定值不同，通過反饋檢測環節測量電機的轉速或者X軸滑板的位移，反饋回伺服驅動器或者CNC控制單元，形成半閉環或者全閉環的反饋。進給軸無動作4/21/2025伺服驅動系統的組成αi驅動器βi驅動器滾珠絲杠螺母副測量直線位移的光柵測量角度的旋轉編碼器反饋檢測裝置電機伺服驅動器進給軸無動作4/21/2025進給傳動機構聯軸器滑動導軌及滾動導軌滾珠絲杠螺母副數控機床進給傳動系統實物進給軸無動作4/21/2025數控系統進給軸無動作4/21/2025內裝式CNC單元分離式CNC單元CNC控制單元的主板CNC控制單元的接口伺服驅動器進給軸無動作4/21/2025伺服驅動器進給軸無動作4/21/2025電動機進給軸無動作4/21/2025反饋檢測環節1.串行數據輸出光柵尺和編碼器2.正弦波模擬輸出光柵尺進給軸無動作故障排除四、任務實施1.機床顯示報警信號為“SV0401”，查詢該故障為驅動器未準備好的報警信號。伺服報警“SV0401”為驅動器未準備好的報警，當CNC位置控制系統正常，但驅動器輸出到CNC的驅動器準備好信號VRDY為0時，CNC將顯示該報警。進給軸無動作故障排除四、任務實施2.通過CNC診斷參數DGN0200檢查原因，DGN0200第6位此時狀態為1，說明此時對應位表示的位置出現故障，通過查詢DGN0200對應的位信息表，此時對應的故障是驅動器輸入電壓過低。這樣可以判斷出故障位置在伺服驅動器上。進給軸無動作故障排除四、任務實施3.檢查伺服驅動器的報警狀態指示燈以及其模塊狀態指示燈：（1）首先觀察模塊指示燈，此時模塊指示燈的電源(PIL)燈亮，因此，電源模塊正常工作。但是此時報警(ALM)燈也亮起，因此可以判斷，此時驅動器內部的模塊出現了故障。（2）觀察模塊狀態指示燈，此時模塊狀態指示燈顯示為4，查詢其所對應原因為：輸入電壓過低或主回路斷相；輸入電壓瞬間中斷或斷路器斷開、急停輸入動作。結合故障發生前，系統發生突然斷電，可以判斷出如果由于電機繼續旋轉造成逆變器的直流母線電壓升高擊穿整流電路的二極管(晶閘管)，會造成電機驅動器的輸入主回路斷相。進給軸無動作故障排除四、任務實施4.確定故障位置：驅動器的整流環節（1）測試伺服驅動器中的晶閘管：首先利用下述方法判斷晶閘管是否發生損壞：用萬用表R*1檔，黑表筆接陽極A、紅表筆接陰極K。用黑表筆在保持和A極相接的情況下和G極接觸，這樣就給G極加上一觸發電壓。這時由萬用表可以看到阻值明顯變小，表明晶閘管可能由于觸發而處于導通狀態。接著，在保持黑表筆和A極相接、紅表筆和K極相接的情況下，斷開和G極的接觸，如果晶閘管仍保持低阻導通狀態，則說明晶閘管是好的，否則，一般是晶閘管已壞。通過測試，判斷出此時與電機A相相連的晶閘管發生損壞。（2）根據報警信息逐步分析，X軸伺服驅動系統的伺服驅動器中與A相相連的晶閘管發生損壞，確定故障位置。進給軸無動作4/21/2025一、給系統斷電，更換交流熔斷器的保險絲。分析：根據伺服驅動器的工作原理分析，由于故障是在加工中心正常工作時突然停電造成的，而在突然停電時，主軸電動機的電感能量必然要立即釋放，而能量釋放產生的反向電動勢太高，可能會造成能量回收回路損壞。根據原理圖可以判斷出如果交流熔斷器的保險絲損壞，勢必是由于晶閘管發生反向擊穿，進而導致電流過大燒毀熔斷器，因此判斷伺服驅動器中的晶閘管發生損壞。二、測試伺服驅動器中的晶閘管，并對損壞的晶閘管進行更換。具體操作：首先利用下述方法判斷晶閘管是否發生損壞：用萬用表R*1檔，黑表筆接陽極A、紅表筆接陰極K。用黑表筆在保持和A極相接的情況下和G極接觸，這樣就給G極加上一觸發電壓。這時由萬用表可以看到阻值明顯變小，表明晶閘管可能由于觸發而處于導通狀態。接著，在保持黑表筆和A極相接、紅表筆和K極相接的情況下，斷開和G極的接觸，如果晶閘管仍保持低阻導通狀態，則說明晶閘管是好的，否則，一般是晶閘管已壞。對損壞的晶閘管進行解焊，找到同樣的晶閘管型號，更換晶閘管，重新焊入相應的位置中。進給軸無動作國之重器-機床中國機床行業“大而不強”，迎來產業升級和結構調整。2019年中國機床消費223億美元，生產194.2億美元，是世界第一機床生產和消費大國。國產品牌占據中低端市場，高端依賴進口，進口量占消費量的32.69%。尤其是高端機床，我國每年的進口數量均在1萬臺以上。機床特別是高端機床是決定我國工業是否能夠實現真正知識產權和供能自主化的關鍵技術。國家下發眾多政策推動機床行業發展。2015年工信部出臺的《中國制造2025》規劃中明確提出“到2025年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%。高檔數控機床與基礎制造備總體進入世界強國行列”。以哈爾濱工業大學、華中科技大學等科研機構領銜的科研工作者們正在向這個目標奮進。4/21/2025大而不強的中國機床-揚帆起航4/21/2025天時通用設備行業景氣度提升，高端數控機床下游固定資產投資回升。由于機床設備屬于固定資產，其周期邏輯是“下游工業企業盈利改善—產能投資擴張—設備需求好轉”。宏觀上，制造業PMI和工業企業利潤總額等數據，自疫情之后，保持回暖走強趨勢。中觀上，機床、工業機器人等通用設備產量增速逐月加快，側面印證行業復蘇邏輯。下游汽車行業在新能源車輕量化、3C行業5G替換等需求下，固定資產投資額逐步回升。4/21/2025地利10年以上使用年限的機床占存量機床的30%，這部分存在潛在的更新需求。金屬切削機床數控化率為37.75%，金屬成形機床數控化率更低，整體數控化率在30%左右，而日本（超過90%）、德國（超過75%）、美國（超過80%）的數控化率遙遙領先中國。另外，整體的國產化率不足70%，中高端機床國產化率約為20%，高端機床國產化率不足10%。因此國產中高端數控機床擁有廣闊的提升空間。4/21/2025人和國家重視，眾多政策推動行業發展。中國從