CAK6150是沈阳第一机床厂生产的经济型两轴（X、Z轴）数控车床，该车床整机性能稳定，系统故障率低，X、Z轴的精度可以达到0.001mm和0.002mm。但是该车床的步进电机驱动板故障频繁，驱动板用的大功率管MJ10016的c、e结经常击穿短路或断路。
一、驱动板线路分析
步进电机驱动板故障主要表现为：大功率管MJ10016损坏和模块（驱动板上的细分驱动整型电路和前置驱动电路，以下简称模块）输出信号不正常。
由于厂商没有提供驱动板的原理图，而且模块电路用环氧树脂灌装封闭。为此，笔者将一报废驱动板的模块拆开后，绘制出模块的原理图（图1）。模块电路图如图1中短虚线包围部分，其模块的输出接线端口用Y1一Y14表示。
1．驱动板接线端口的说明
图1中，X1～X10是驱动板外部信号的端口。X1、X6是电源板提供的十5V电源；X2、X3是输出给CNC系统和电源板的过流信号，X2高电平有效。X3低电平有效，X2、X3信号有效时，CNC将封锁正在运行的其它程序。X4是电源板提供的+12V电源正端，接地端和X1共地；细分电路的合成波由X5输入到CNC内部；CNC系统UO端口输出的步进脉冲信号由X7、X9、X10和共地端X8输入到驱动板，并由U4、U5、U6进行了隔离。接地端X8和X1不共地。
2．细分电路的分析
细分电路主要由U4、U5、U6和电阻链（图1中点划线内）组成。分析图2的12、13、14的波形（模块Y12、Y13、Y14引脚的波形）就会发现波形的电平高低正好是二进制数：010、011、100、101、110顺序递升后又以101、100、011、010的顺序递减U4、U5、U6和电阻链的合成波如图2中的波形4所示。其幅值由图1中的R调整，并且合成波又接入到U7的9引脚，以控制步进电机绕组L中的电流。细分控制使步进电机每一步更加细化，电机的步距角更小，车床的车削精度更高，如图2的波形4所示。细分的阶梯数不是越多越好，如果超过10，步进电机带负载后，就会产生跳步和失步现象。
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3．电流调整电路与过流保护电路
(1)步进电机电流控制电路
步进电机电流控制电路主要由U7、U3（74LS132）的C和D门、U1、U2的C和D门及模块外部电路T3、T4、175、T6、17、178、T9、T10等元件组成。由图1看出，步进电机驱动电源采用典型的单高压驱动方式。当大功率管T3、T4导通时，+150V DC直接加于L上。为了将L中的电流限制在额定电流之内（X轴的额定电流为8A, Z轴的额定电流为12A），必须控制大功率管T3的导通时间。如果没有细分驱动控制，L中的电流就像图3那样。图3中波形下降时间T不能太长，否则，电机的运行特J性将变软，电机输出的转矩将减小，电机带载能力将减弱。图2的波形只是X轴步进电机某一相运行一拍的过程图。图2的波形5和图3的波形不一致的原因是图2的波形是由于细分波形4控制的结果。选用74LS132对U7的14脚输出波形进行整形，有利于功率管T3、T4的导通；由于具有回差电压，所以抗干扰能力比较强。
(2)过流保护电路
如果不限制中的电流，就会烧坏T3和T4，进而烧坏步进电机绕4L。图1中的U8及外围元件组成步进电机过流保护器。U8的10引脚由D4～D6限制在2.1V，决定了过流保护电路启；的电机电流值。而11引脚采样0.1Ω电阻上的压降（正常时X轴压降为0.8V；Z轴压降为1.2V），反映了L中电流的大小。所以，正常工作时，U8的13引脚呈低电平；Y11输出低电平，可控硅MCR100一6不导通；D7不导通，CNC系统无过流信号报警。中的电流超过额定值并且U8的11引脚超过10引脚的采样，压时，U8的13引脚翻转，呈高电平，D7和可控硅MCR100一6导通。D7导通使CNC系统暂停正在运行的其它程序；可控硅导a时，用LD显示哪块驱动板过流，同时由X3端输出过流信号断开驱动板的＋12V电源。
按理论分析，功率管T3的c、e结短路，造成+150V DC无法关断，这时L中电流将超过额定值，但经保护电路控制之后，T4应当不能损坏。但笔者维修该车床的记录均是73、T4的c、e同时击穿短路损坏或断路损坏。由于CNC系统内部对驱动板的过流信号处理电路无图纸说明，笔者不能分析其T4烧坏的原因。为了避免T3、T4同206b时损坏，笔者将图1的线路作了改动，改动部分的线路如图1中的虚线连接所示。
二、驱动板故障的检修
模块常见的故障主要是端口Y10、Y9输出的电平不正常现介绍如下的检修方法。
1．粗略判断故障所发生的部位
(1)如果车床发生的是过流故障，系统发出过流报警，肯万是驱动板发生了过流先不要断开电源，根据驱动板上点亮的指示灯，就可以断定是X、Z轴的某一块板有故障，可假定是轴驱动板的故障；然后，再断开机床电源，用万用表电阻挡测童T3、T4的c、e。结是否短路。如果是，更换13、T4新管，否则进入下一步的调试。
(2)如果不是过流故障，则可能是X、Z轴车削时的丢步故障。假定是X轴丢步，先断开机床电源后，拆下X轴的全部骥动板连接＋150V DC的电源线后，进入下一步的调试。
2．驱动板的调试
驱动板被拆下进行调试时，需要一个具有输出5V、12V、150V的直流电源板、异步二进制递减计数器和大功率可调电阻。
(1)调试台电源板的制作方法
调试台电源板采用一个输出有交流6V、12V、24V、110V的打床变压器，然后按照图4的原理图，直流各输出端用较长的导线导线的另一端焊接上鳄鱼夹，然后将5V电源的输出线用鳄鱼头接到要检修的驱动板X、X1端；同理，接好12V和150V电源。
(2)异步二进制递减计数器的制作方法
用CC74HC74制作的异步二进制递减计数器的原理图如图5所示。将输出Q、Q2、Q3分别接到驱动板的X7、X9、X10，然后将驱动板的X8和X1用导线短接。异步二进制递减计数器的作用是模仿CNC系统的X7、X9、X10端发出的波形，代替驱动板端Y4或X5正常工作的波形。
(3)步进电机绕组L的代替
步进电机绕组L可用两片15日的电阻并联来代替使用。选用原则是使T3、T4回路的电流不要超过图1中U8的保护动作电流值约21A。
做好上述准备后，接通备用电源，用示波器测量驱动板上各点波形，结合图1就很容易地检修驱动板了。
对于车床丢步的故障，在检修时，有可能驱动板并没有故障，这时应当检查相应驱动轴的滚珠丝杠副和轴承是否磨损或失调等原因。检修完的驱动板安装到机床上后，还不能立即通电试验，因为引起驱动板损坏的原因并不一定是驱动板本身，还可能有以下的两种原因：一是电机接头处流进切削液造成接头导线短路。再次给机床通电以前，首先将CNC系统箱后连接步进电机的7芯航空插头拔下，用万用表测量电机和电机电缆是否有短路故障，如无故障，才可通电试验。二是电源板有故障只有上述两种故障排除后，才可以通电试验驱动板。
