五軸數控機床A軸伺服電動機故障修理

李海印 王艷君

(中航工業哈爾濱東安發動機(集團)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150066)

1 故障確定

SAJO10000機床屬于五軸加工中心。該機床A軸采用伺服系統控制扭矩電動機，依靠扭矩電動機的轉子帶動主軸頭在一定角度范圍內實現旋轉運動?，F在機床出現“A軸電流異常報警”經過檢測發現機床A軸電機繞阻三相不均衡，需要拆卸扭矩電動機進行維修。

A軸電動機結構簡圖如圖1(連接螺釘省略沒有繪出)所示，其中定子外殼3、硅鋼片4和線圈5做成一體構成定子部件，轉子8和永磁體9做成一體構成轉子部件。

2 電動機拆卸

拆卸該機床A軸電動機時，先將機床A軸編碼器以及編碼器安裝轉接桿拆下，然后將電動機A軸端部壓蓋拆掉。此時可以看到電動機定子和轉子。由于轉子上有一圈永磁體，因此在拆卸電動機定子之前必須依照實際尺寸設計制作一圓筒形狀的鐵制護磁體，如圖2所示。其內徑應該比電動機轉子外徑略大10mm左右，外徑比電動機定子外徑小20mm左右，其長度應比A軸電動機實際尺寸略長(不能太長，否則由于安裝空間所限將無法使用)。

另外，為了能夠順利拆卸電動機定子需要設計制作如圖3所示定子拆卸工具。依據圖2上的2－M10mm螺孔位置在鋼板上鉆兩個φ12mm的通孔，并在鋼板中間位置對稱制作兩個M10mm的螺孔(一定要攻通扣)，同時依據電動機定子的安裝螺孔位置(見圖1b)在該板上按φ371mm直徑方向對應的鉆兩個φ8mm的通孔。

拆卸電動機定子時，將制作的圖3定子拆卸工具用M6mm的螺釘通過兩個φ8mm的通孔與電動機定子上M6mm的螺紋孔(位于圖1bφ371mm圓周上)進行固定，然后用2根M10mm×400mm的長螺絲擰入工具上2－M10mm的螺紋孔中，并將其旋入，直到兩長螺絲頂到A軸轉軸端面為止。將兩個長螺絲作為頂絲使用，同步向里旋轉將電動機定子取出(一定要同步擰動，否則容易造成定子偏心難以拆卸)。

取出電動機定子之后為防止永磁體失磁，必須及時將制作的圖2工具放入機床A軸定子原來的位置(為了以后該套的順利取出，必須將帶有兩個M10mm螺紋孔的一側向外)。

對電動機定子進行測試，確認繞阻損壞，重新纏繞電動機繞阻，并進行絕緣密封處理之后，還需要對電動機定子的內徑進行處理，確認內部沒有高點，同時保證內徑尺寸符合安裝要求為止(該機床A軸電動機定子內徑必須保證為φ299.96mm)。

安裝時必須先將設計制作的圖2工具取出。取出時必須將設計制作的圖3工具用M10mm的螺釘與其固定，再次利用2根M10mm×400mm的長螺絲擰入圖4工具的2－M10mm的螺紋孔中，拆卸方法與拆卸電動機定子相同(為防止意外損壞電動機轉子的永磁體，在取出之前將轉子壓蓋的固定螺釘從上部呈三角形分布依次取出3個，更換成長螺釘裝入，這樣在圖2工具脫離時其重量會由這3個長螺釘進行擔負，可以杜絕突然下落損壞永磁體的現象發生)。

在取出圖2工具之后應該立即安裝電動機定子，安裝時為防止安裝孔錯位應當提前將A軸電動機端部壓蓋與定子進行連接，為便于密封膠圈的順利裝入，在兩個密封膠圈上涂抹潤滑脂。安裝定子時先將其少部分裝入引導槽，然后依據銷孔位置轉動定子(轉動時可以在定子的固定端蓋沿直徑方向的通孔中插入兩個內六方扳手，并利用長加力桿通過這兩個內六方扳手作為支點進行轉動)，直到能夠順利將兩個M6mm×400mm的長螺絲通過A軸電動機端部壓蓋旋入機床主體上安裝螺紋孔中為止(一定要沿直徑方向裝入2個M6mm×400mm的長螺絲)。隨后利用長螺絲上的螺母同步擰緊可以順利將定子裝入機床，最后取出長螺絲將所有安裝螺釘擰緊。機床A軸定子修理工作全部結束。

另外，若要對該A軸電動機進行整體更換，還需要制作一個如圖4的二級工具用來固定電動機定子和轉子。

整體拆卸時，首先將A軸編碼器以及編碼器安裝轉接桿拆下，隨后將A軸電動機端部壓蓋拆掉，接著將電動機轉子壓蓋拆掉，然后用圖4二級工具將定子和轉子固定起來，最后用圖3工具依照單獨取出定子的方法可以將電動機整體取出。安裝時也用圖3工具上的通孔用M6mm的長螺絲逐漸擰入，最后把圖4所示的二級工具拆掉，將轉子固定后再將A軸電動機端部壓蓋裝上。這樣才算完成機床A軸電動機的更換工作。

3 參考點恢復及精度檢測

將A軸電動機安裝完畢后，再將機床編碼器轉接元件安裝到位，然后將編碼器安裝就位，最后連接所有纜線。檢查無誤后，開機運行A軸時出現該軸速度被限制報警。查閱有關資料得知該報警與相序有關，對A軸相序進行校正之后該故障消除，運轉A軸一切正常。對機床執行回零操作時，發現機床A軸回參考點時動作正常，但是始終沒有找到零點位置，有繼續旋轉呈圓周運動的趨勢(A軸由于實際結構所限，正常運轉角度范圍為152°)，為防止意外沒有繼續讓其回參考點。在手動狀態下使機床A軸處于接近水平的狀態，然后拍下急停按鈕，松開A軸編碼器旋轉軸的固定螺釘，利用圓周上的調整孔轉動編碼器，并觀察機床數顯，直到A軸角度數顯為0°時為止，此時編碼器旋轉軸上的凹槽與編碼器殼體上的凹槽處于同一位置(該機床編碼器Id.28659112 )，然后將編碼器安裝螺釘擰緊，并將機床A軸數據MD34090中的值改為0。重新啟動液壓，在手動狀態下運動A軸使其離開現在位置后執行A軸返回參考點指令，機床回零正常。A軸能夠正常回參考點之后需要對其零點位置進行精確校正。

具體方法如下:在A軸回到參考點之后，將標準檢驗棒插入主軸，并將千分表固定于工作臺上，使其測頭觸及檢具上母線，然后運動Z軸進行檢測，并調整A軸角度直到千分表沿Z軸方向在檢驗棒上母線運動時讀數沒有變化為止。記錄下當前A軸的機械坐標值，并將該值輸入到MD34090中進行參考點偏置，同時還需要對機床A軸定位精度進行檢測和補償，到此該機床A軸故障修理才算全部結束。

［1］SAJO10000機床A軸結構圖［Z］.

［2］SAJO10000機床電氣圖［Z］.

［3］SIEMENS 840D參數手冊［Z］.