【正文】 3 摘要 隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 ， 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 1 煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控技術(shù)系 系 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 專業(yè) 08302 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 : 數(shù)控機(jī)床主軸部件及其維護(hù)維修 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師（簽名） 二○一〇年十月十二日 2 煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人慎重承諾： 我所撰寫(xiě)的設(shè)計(jì)（論文）《 數(shù)控機(jī)床主軸部件及其維護(hù)維修 》是在老師的指導(dǎo)下自主完成，沒(méi)有剽竊或抄襲他 人的論文或成果。數(shù)控機(jī)床的主軸技術(shù)也是相當(dāng)?shù)闹匾?，但往往也?huì)出現(xiàn)故障 ,外此給操作人員帶來(lái)便 ,為了發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的使用效率 ,本文中介紹了數(shù)控機(jī)床主軸常見(jiàn)的故障及對(duì)它的故障分析和解決的方法 ,結(jié)合原理 圖來(lái)加以說(shuō)明。 數(shù)控系統(tǒng)向開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)技術(shù)，使編程、操作以及技術(shù)升級(jí)和更新 變得更加簡(jiǎn)單快捷。 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如 FANUC 0 系統(tǒng)、 MITSUBISHI M50 系統(tǒng)、 SINUMERIK 810M/T/G 系統(tǒng)等。 “ PC 嵌入 NC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，如 FANUC18i、 16i 系統(tǒng)、 SINUMERIK 840D系統(tǒng)、 Num1060 系統(tǒng)、 AB 9/360 等數(shù)控系統(tǒng)。 “ NC 嵌入 PC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng) 它由開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡和 PC 機(jī)共同構(gòu)成。因而這種開(kāi)放結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化控制各個(gè)領(lǐng)域。就像計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。 數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展 智能化是 21 世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。 數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言，如果要求在 16 小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率在 P(t)＝ 99%以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間 MTBF 就必須大于 3000 小時(shí)。 8 當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6000 小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá) 30000 小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。 電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā) 9 展。目前，國(guó)際上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的高速加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速高達(dá) 20210～100000r/min，國(guó)內(nèi)中小型加工中心、數(shù)控銑床的主軸最高轉(zhuǎn)速也達(dá) 4000～6000r/min 。 如圖 2 所示，采用兩個(gè)角接觸球軸承背靠背組配，使支承點(diǎn) A 、 B 兩點(diǎn)向外擴(kuò) 展，縮短了主軸頭部的懸伸，大大地減少了主軸端部的撓曲變形，提高了主軸剛度。在高速加工中為了提高主軸軸承的壽命和確保軸承的旋轉(zhuǎn)精度，必須采取嚴(yán)格的密封措施，然而密封效果較好的接觸式密封又勢(shì)必影響到主軸轉(zhuǎn)速的提高，因此目前通 用的有主軸吹氣、迷宮密封等非接觸式密封方式，對(duì)于要求不高的可以采用間隙密封，但必須準(zhǔn)確地控制間隙的大小，一般是在 ～ 之間。另外，為了提高刀具重復(fù)安裝精度 ，減少刀具錐柄和主軸錐孔非正常接合，在自動(dòng)裝刀系統(tǒng)中必須設(shè)置主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)和用以清潔刀具錐柄、主軸錐面的吹氣或噴液的機(jī)構(gòu)。在主軸設(shè)計(jì)中除了正確地選擇主軸組件，減少系統(tǒng)熱源強(qiáng)度外，對(duì)主軸要進(jìn)行水冷卻，以降低溫升和減少系統(tǒng)熱位移。 分析與處理過(guò)程：在數(shù)控機(jī)床上，主軸轉(zhuǎn)速的控制，一般是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)不同的 S 代碼，輸出不同的主軸轉(zhuǎn)速模擬量值，通過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)主軸變速的。 在確認(rèn)主軸驅(qū)動(dòng)器模擬量輸入正確的前提下，進(jìn)一步檢查主軸轉(zhuǎn)向信號(hào)，發(fā)現(xiàn)其輸入模擬量的極性與主軸轉(zhuǎn)向的輸入信號(hào)不一致；交換模擬量的極性后重新開(kāi)機(jī)，故障排除，主軸可以正常旋轉(zhuǎn)。 檢查機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝與連接，未發(fā)現(xiàn)異常，而在脫開(kāi)主軸電動(dòng)機(jī)與主軸機(jī)床的連接后，從控制面板上觀察主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩顯示，發(fā)現(xiàn)其值有較大的變化，因此初步判定故障在主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電器部分。主軸的角度位移是通過(guò)主軸編碼器進(jìn)行測(cè)量的。 經(jīng)檢查主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器之間的連接正常，故可以排除第一項(xiàng)；且通過(guò)CRT 的顯示，可以正 常顯示主軸轉(zhuǎn)速，因此說(shuō)明主軸編碼器的 A、 *A、 B、 *B 信號(hào)正常；在利用示波器檢查 Z、 *Z 信號(hào)，可以確認(rèn)編碼器零脈沖輸出信號(hào)正確。 在本機(jī)床上，檢查發(fā)現(xiàn) 該位設(shè)定為“ 1”，因此只有“主軸速度到達(dá)”信號(hào)為“ 1”時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。 分析與處理過(guò)程：測(cè)量主軸驅(qū)動(dòng)器的速度指令 Vcdm 信號(hào)，發(fā)現(xiàn)在 0~4500r/min的任何 S 指令下， Vcmd 總是為 0，進(jìn)一步測(cè)量 CNC 的 S 模擬輸出，其值亦為“ 0”，表明 CNC 的主軸速度控制指令未輸出 。在此條件下再次啟動(dòng)主軸，機(jī)床恢復(fù)正常。經(jīng)重新安裝后，機(jī)床恢復(fù)正常。機(jī)床調(diào)速系統(tǒng)的可控硅整流部分為三相半波反并聯(lián)控制 ,檢查發(fā)現(xiàn)一只可控硅燒壞。燒可控硅的原因分析 :機(jī)床在停車(chē)降速情況下燒可控硅或燒保險(xiǎn)是由于缺相造成逆變失敗。于是 ,可控硅輸出的正向電壓與電動(dòng)機(jī)電勢(shì)迭加 ,產(chǎn)生很大的電流 ,此時(shí)產(chǎn)生的逆變顛覆 ,輕則燒壞保險(xiǎn)絲 ,重則燒壞可控硅。檢查該單元供電線路，發(fā)現(xiàn)供電線路實(shí)際接線與電氣圖不符，如圖 22 所示。按電氣圖重新接線，更換新主軸單元后，機(jī)床恢復(fù)正常 [3]。 主軸出現(xiàn)異常噪音或振動(dòng) 在主軸等速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)異常噪音或振 動(dòng)，這種情況可能來(lái)自于主軸電機(jī)或是機(jī)械系統(tǒng)。③若反饋電壓不正常，則進(jìn)一步檢查振動(dòng)周期是否與速度有關(guān)。若有，可按報(bào)警提示的內(nèi)容采取相應(yīng)措施，若無(wú)．則應(yīng)檢查速度指令信號(hào)是否正常，若不正常，則為系統(tǒng)側(cè)輸出有問(wèn)題或數(shù)／模轉(zhuǎn)換器存在故障。此時(shí)應(yīng)調(diào)整傳感器的安裝位置，并檢查連接電纜是否存在接觸不良等故障。 案例 1：一車(chē)削單元采用的是 SINUMERIK 840C 系統(tǒng)。隨即更換新儀表后恢復(fù)正常。所以，當(dāng)有些故障原因不明的報(bào)警出現(xiàn)的話，一定要檢查各工作方式下的開(kāi)關(guān)位置。有時(shí)診斷過(guò)程比較復(fù)雜，但一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，解決起來(lái)比較簡(jiǎn)單。 NC 系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機(jī)外編程器監(jiān)測(cè) PLC 的運(yùn) 行狀態(tài)，一般只要遵從以上原則，小心謹(jǐn)慎，一般的數(shù)控故障都會(huì)及時(shí)排除 [4]。因此診斷故障應(yīng)該從弄清具體數(shù)控系統(tǒng)的主軸結(jié)構(gòu)及其控制原理入手，結(jié)合機(jī)床結(jié)構(gòu)，憑借實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和維修手冊(cè)，根據(jù)故障的表現(xiàn)形式進(jìn)行故障定位，力求將故障定在盡可能小的范圍內(nèi)。 丹 ?鐘 w鰈毨 G 艟 熋 H?amp。 硘敍櫞 Z? G贒 ?I J] w諄 39。 O ?婗 妸 _ \ 兼譫烴 H樹(shù)畬 門(mén) V?` ?深?yuàn)X劇 , 臕 !?鮥 ?!荳 |嗚 ??b踱 4b羾 ?右檉骽 曜 RbY??梯魏 % 鳊 。[ .?= ^イ萙 S?穊堺 e崖 ?*g繍 Y 犡 19 {*唇 ?竟瘡綴 ` 頎 y ??擠 lo睈 y軩 % ]q1?r?. 鍼 t 滜 ?jMR=cZ]?X?Pox邦漺 癬 c荵 挜 FQ?J鍔 ] 峜摤蚗平紱 ?BDr 3uhd3uhd3uの斷喉弩好多年課代表卡不都快遞吧 4坤角兒 4進(jìn)而 34就可 4蛕 ?D 脙 軟媁 ?vo滂焜 ?蔣 }り 鱷 N P 觴 ?F 瀢 ?鷲 2SXWJ 扱 。 ?。 H?豋 H( r8v?嶗 ) y|?鉸 =吮野 m 擪楋 ?岠 ?8. .呫諜 S啿 j g y圕蜽褘 0s 燅 ? 晳 r?羀矤 ? 厎 ?v?。 6q蝚 q?f 譫僉聒 [涒鏼 (3?輋 uU E mSc俚 F?哘拒頤 僛 ?? 捚 ?[薲 {爐 e箍 x 滟 |ム嶦 ?緋 ???m 鎔鮢 `1R褡€ qQ?蟭櫰 ㄉ漩 i┭ 擻