06实验六 机床主轴的概念及主轴编码器的安装与故障诊断.docVIP

实验六 机床主轴的概念及主轴编码器的安装与故障诊断 一、实验目的 1、使学生了解机床主轴的工作原理以及主轴编码器的相关知识。 2、相关故障的分析方法与解决办法。 二、实验设备 1、RS-SY-0i C/0i mate C数控机床综合实验系统 三、实验必备知识 1、就电气控制而言，机床主轴的控制是有别于机床伺服轴的。一般情况下，机床主轴的控制系统为速度控制系统，而机床伺服轴的控制系统为位置控制系统。换句话说，主轴编码器一般情况下不是用于位置反馈的（也不是用于速度反馈的），而仅作为速度测量元件使用，从主轴编码器上所获取的数据，一般有两个用途，其一是用于主轴转速显示；其二是用于主轴与伺服轴配合运行的场合（如螺纹切削加工，恒线速加工，G99转进给等）。 注：当机床主轴驱动单元使用了带速度反馈的驱动装置以及标准主轴电机时，主轴可以根据需要工作在伺服状态。此时，主轴编码器作为位置反馈元件使用。 2、机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。 3、主轴驱动装置，有普通变频器和闭环主轴驱动装置等，普通变频器的生产厂家很多，目前市场上流行的有德国西门子公司、日本三肯、安川等。闭环主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，日本发那克公司的α系列等。 4、主轴编码器，机床的主轴编码器一般直接安装在主轴上或安装在主轴附近用相应传动装置与主轴相连，使其能如实地向数控系统反映主轴的转速、方向等信号。主轴编码器一般有三个信号通道：A、B和Z，其中A、B两通道为相差90度的脉冲信号，其二通道主要反映主轴的转速与方向。数控系统根据两通道单位时间的脉冲数来计算主轴的速度，根据A通道与B通道之间的相位差来判别主轴的旋转方向。Z为零脉冲信号，主轴每转一圈，Z通道发一个零脉冲，该通道主要给系统在加工时提供相关基准信号。 见下图： 注：编码器的信号可以是如上图所示的方波信号，也可以是其他波型的信号（如正/余弦信号等）； 5、与编码器相关的参数 PRM3706 TCW CWM PG2 PG1 PG2和PG1：主轴与位置编码器的齿轮比。 倍率 PG2 PG1 ×1 0 0 ×2 0 1 ×4 1 0 ×8 1 1 倍率=主轴转速/位置编码器转速 TCW和CWM：主轴速度输出时电压的极性。 TCW CWM 电压的极性 0 0 M03，M04同时为正 0 1 M03，M04同时为负 1 0 M03为正，M04为负 1 1 M03为负，M04为正 四、实验内容 1、验证主轴编码器与主轴转速之间的关系； 2、了解数控系统通过主轴编码器识别主轴旋转方向的原理； 3、了解与主轴编码器有关的数控加工； 4、利用拨码开关，设置主轴编码器硬件故障； 五、实验步骤 1、在MDI方式，改变参数3706.0、3706.1的值，关机再开机，机床回参考点，在MDI方式，执行程序M03S200，观察屏幕上主轴转速理论值和实际值的变化及关系？ 2、在MDI方式，改变参数3706.6、3706.7的值，关机再开机，机床回参考点，在MDI方式，执行程序M03S200，再执行程序M04S200，观察各种参数情况下，主轴旋转方向的变化？ 3、在MDI或AUTO方式分别运行程序G98G1Z100F200和G99G1Z100F200M3S400，观察机床的运行情况，及运行过程中主轴转速变化的区别？ 用同样的方法运行G96、G32并观察机床的运行，并分析其原因。 4、用拨码开关分别断开A与A*，B与B*，Z与Z*并观察机床的报警情况，特别要注意观察，此时报警要用什么方法才能复位？ 六、思考题 1、为什么说主轴编码器在一般情况下既不是速度反馈元件，也不是位置反馈元件？ 主轴编码器仅作为速度测量元件使用，从主轴编码器上所获取的数据，一般有两个用途，其一是用于主轴转速显示；其二是用于主轴与伺服轴配合运行的场合（如螺纹切削加工，恒线速加工，G99转进给等）。 2、若一车床，执行M3时，主轴转速显示为负值，执行M4时主轴转速显示正值，我们要做怎样的修改，才能予以更正？ 改变变频器输出端的相序 3、若一机床主轴实际转速与系统屏幕上显示的转速不相符，可能的原因有哪些？ 主轴与位置编码器的齿轮比设置错误