第5章数控机床的安装调试及保养维修祥解.ppt

7.7主轴驱动系统的故障诊断与排除 数控机床的主轴驱动系统就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，它的维护维修也相当重要。 主轴驱动系统通过传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动加工出理想的零件。主轴的运动是零件加工的成形运动之一，其精度对零件的加工精度有较大的影响。 7.7.1 数控机床对主轴驱动系统的要求 数控机床主轴的工运动通常是旋转运动，数控机床通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速相对切削运动。随着刀具技术、生产技术、加工工艺及生产率的不断发展，现代数控机床对主轴提出以下的要求: 1.调速范围宽并实现无级调速 2.恒功率范围宽； 3.具有4象限驱动能力； 4.具有位置控制能力； 5．具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低； 6.良好的抗震性和热稳定性 7.7.2不同类型的主轴系统的特点和使用范围 1.?普通鼠笼式异步电动机配齿轮变速箱这是一种最经济的主轴配置方式，但只能实现有级调速。 2. 普通鼠笼式异步电动机配简易型变频器 可以实现主轴的无级调速，主轴电动机只有在500r/min以上时才能有比较满意的力矩输出，否则，特别是车床很容易堵转。一般采用两档齿轮或皮带变速，但主轴只能工作在高速范围。这种方案是适应于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合。 3. 普通鼠笼式异步电动机配通用变频器 这是目前经济型数控机床比较常用的主轴驱动系统。 4.专用变频电动机配通用变频器 一般采用有反馈矢量控制，低速甚至零速时都可以有较大的力矩输出，有的还具有定向甚至分度进给的功能。中档数控机床主要采取这种方案。 5.伺服主轴驱动系统 它具有响应快、速度高、过载能力强的特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的。 6.电主轴 电主轴是主轴电动机的一种结构形式，驱动器可以是变频器或主轴伺服，也可以不要驱动器。其特点是结构紧凑，主轴精度高，功率一般在10kw以下，电主轴一般向高速方向发展，一般在10000r/min以上。 7.7.3主轴驱动系统的故障诊断与排除 当主轴伺服系统发生故障时，通常有3种表现形式：一是在操作面板上用指示灯或CRT显示报警信息；二是在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故障状态；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。 1.外界干扰 （1）故障现象 主轴在运转过程中出现无规律性的振动或转动。 （2）故障诊断与排除 1）故障诊断 主轴伺服系统由于受电磁、供电线路或信号传输干扰的影响，主轴速度指令信号或反馈信号受到干扰，主轴伺服系统误动作。 当主轴伺服系统发生故障时，通常有3种表现形式：一是在操作面板上用指示灯或CRT显示报警信息；二是在主轴驱动装置上用指示灯或数码管显示故障状态；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。 1.外界干扰 （1）故障现象 主轴在运转过程中出现无规律性的振动或转动。 （2）故障诊断与排除 1）故障诊断 主轴伺服系统由于受电磁、供电线路或信号传输干扰的影响，主轴速度指令信号或反馈信号受到干扰，主轴伺服系统误动作。 ①设置主轴转速指令信号为零，调整零速平衡电位计或漂移补偿量参数值，观察是否因系统参数变化引起的故障。 （2）故障诊断与排除 1）故障诊断 主轴电动机通风系统不良，动力连线接触不良，机床切削用量过大，主轴频繁正反转等引起电流增加，电能以热能的形式散发出来，主轴驱动系统和CNC装置通过检测，显示过载报警。根据CNC和主轴驱动装置提示报警信息，检查可能引起故障的各种因素。 2）排除方法 保持主轴电动机通风系统良好，保持过滤网清洁；检查动力接线端子接触情况；正确使用和操作机床，避免超载。 3.主轴定位抖动 （1）故障现象 主轴在正常加工时没有问题，仅在定位时产生抖动。 （2）故障诊断与排除 1）故障诊断 主轴定位一般分机械、电气和编码器三种准停定位，当定位机械执行机构不到位，检测装置信息有误时会产生抖动。另外主轴定位要有一个减速过程，如果减速或增益等参数设置不当，也会引起故障。根据主轴定位的方式，主要检查各定位、减速检测元件的工作状况和安装固定情况，如限位开关、接近开关、霍尔元件等。 2）排除方法 保证定位执行元件运转灵活，检测元件稳定可靠。 4.主轴转速与进给不匹配 （1）故障现象 当进行螺纹切削、刚性攻牙或要求主轴与进给同步配合的加工时，出现进给停止、主轴仍继续运转，或加工螺纹零件出现乱牙现象。 （2）故障诊断与排除 1）故障诊断 当主轴与进给同步配合加工时，要依靠主轴上的脉冲编码器检测反馈信息，若脉冲编码器或连接电缆有问题，会引起上述故障。通过调用I/O状态数据，观察编码器信号线的通断状态；取消主轴与进给同步配合，用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，可判断故障是否与编码器