【正文】 3 摘要 隨著電子技術和自動化技術的發(fā)展 ， 數控技術的應用越來越廣泛。 1 煙臺工程職業(yè)技術學院 數控技術系 系 數控設備應用與維護 專業(yè) 08302 級 畢業(yè)設計（論文） 題 目 : 數控機床主軸部件及其維護維修 姓名 學號 指導教師（簽名） 二○一〇年十月十二日 2 煙臺工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文 ) 誠 信 承 諾 書 本人慎重承諾： 我所撰寫的設計（論文）《 數控機床主軸部件及其維護維修 》是在老師的指導下自主完成，沒有剽竊或抄襲他 人的論文或成果。數控機床的主軸技術也是相當的重要，但往往也會出現故障 ,外此給操作人員帶來便 ,為了發(fā)揮數控機床的使用效率 ,本文中介紹了數控機床主軸常見的故障及對它的故障分析和解決的方法 ,結合原理 圖來加以說明。 數控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展 20 世紀 90 年代以來，由于計算機技術的飛速發(fā)展，推動數控技術更快的更新換代。開放式體系結構可以大量采用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新 變得更加簡單快捷。 傳統(tǒng)數控系統(tǒng)，如 FANUC 0 系統(tǒng)、 MITSUBISHI M50 系統(tǒng)、 SINUMERIK 810M/T/G 系統(tǒng)等。 “ PC 嵌入 NC”結構的開放式數控系統(tǒng)，如 FANUC18i、 16i 系統(tǒng)、 SINUMERIK 840D系統(tǒng)、 Num1060 系統(tǒng)、 AB 9/360 等數控系統(tǒng)。 “ NC 嵌入 PC”結構的開放式數控系統(tǒng) 它由開放體系結構運動控制卡和 PC 機共同構成。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛應用于制造業(yè)自動化控制各個領域。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅動程序一樣。 數控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展 智能化是 21 世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。 數控系統(tǒng)向網絡化方向發(fā)展 數控系統(tǒng)的網絡化，主要指數控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16 小時內連續(xù)正常工作，無故障率在 P(t)＝ 99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間 MTBF 就必須大于 3000 小時。 8 當前國外數控裝置的 MTBF 值已達 6000 小時以上，驅動裝置達 30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。復合化的要求促使數控系統(tǒng)功能的整合。 電子技術、信息技術、網絡技術、模糊控制技術的發(fā)展使新一代數控系統(tǒng)技術水平大大提高，促進了數控機床產業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進了現代制造技術的快速發(fā) 9 展。目前，國際上工業(yè)發(fā)達國家生產的高速加工中心主軸最高轉速高達 20210～100000r/min，國內中小型加工中心、數控銑床的主軸最高轉速也達 4000～6000r/min 。 如圖 2 所示，采用兩個角接觸球軸承背靠背組配，使支承點 A 、 B 兩點向外擴 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精度，必須采取嚴格的密封措施，然而密封效果較好的接觸式密封又勢必影響到主軸轉速的提高，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，對于要求不高的可以采用間隙密封，但必須準確地控制間隙的大小，一般是在 ～ 之間。另外，為了提高刀具重復安裝精度 ，減少刀具錐柄和主軸錐孔非正常接合，在自動裝刀系統(tǒng)中必須設置主軸準停機構和用以清潔刀具錐柄、主軸錐面的吹氣或噴液的機構。在主軸設計中除了正確地選擇主軸組件，減少系統(tǒng)熱源強度外，對主軸要進行水冷卻，以降低溫升和減少系統(tǒng)熱位移。 分析與處理過程：在數控機床上，主軸轉速的控制，一般是數控系統(tǒng)根據不同的 S 代碼，輸出不同的主軸轉速模擬量值，通過主軸驅動器實現主軸變速的。 在確認主軸驅動器模擬量輸入正確的前提下，進一步檢查主軸轉向信號，發(fā)現其輸入模擬量的極性與主軸轉向的輸入信號不一致；交換模擬量的極性后重新開機，故障排除，主軸可以正常旋轉。 檢查機床機械傳動系統(tǒng)的安裝與連接，未發(fā)現異常，而在脫開主軸電動機與主軸機床的連接后，從控制面板上觀察主軸轉速、轉矩顯示，發(fā)現其值有較大的變化，因此初步判定故障在主軸驅動系統(tǒng)的電器部分。主軸的角度位移是通過主軸編碼器進行測量的。 經檢查主軸編碼器與主軸驅動器之間的連接正常，故可以排除第一項；且通過CRT 的顯示，可以正 常顯示主軸轉速，因此說明主軸編碼器的 A、 *A、 B、 *B 信號正常；在利用示波器檢查 Z、 *Z 信號，可以確認編碼器零脈沖輸出信號正確。 在本機床上，檢查發(fā)現 該位設定為“ 1”，因此只有“主軸速度到達”信號為“ 1”時，才能實現進給。 分析與處理過程：測量主軸驅動器的速度指令 Vcdm 信號，發(fā)現在 0~4500r/min的任何 S 指令下， Vcmd 總是為 0，進一步測量 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主軸，機床恢復正常。經重新安裝后，機床恢復正常。機床調速系統(tǒng)的可控硅整流部分為三相半波反并聯控制 ,檢查發(fā)現一只可控硅燒壞。燒可控硅的原因分析 :機床在停車降速情況下燒可控硅或燒保險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機電勢迭加 ,產生很大的電流 ,此時產生的逆變顛覆 ,輕則燒壞保險絲 ,重則燒壞可控硅。檢查該單元供電線路，發(fā)現供電線路實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，機床恢復正常 [3]。 主軸出現異常噪音或振動 在主軸等速旋轉過程中，常會出現異常噪音或振 動，這種情況可能來自于主軸電機或是機械系統(tǒng)。③若反饋電壓不正常，則進一步檢查振動周期是否與速度有關。若有，可按報警提示的內容采取相應措施，若無．則應檢查速度指令信號是否正常，若不正常，則為系統(tǒng)側輸出有問題或數／模轉換器存在故障。此時應調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 1：一車削單元采用的是 SINUMERIK 840C 系統(tǒng)。隨即更換新儀表后恢復正常。所以，當有些故障原因不明的報警出現的話，一定要檢查各工作方式下的開關位置。有時診斷過程比較復雜，但一旦發(fā)現問題所在，解決起來比較簡單。 NC 系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機外編程器監(jiān)測 PLC 的運 行狀態(tài)，一般只要遵從以上原則，小心謹慎，一般的數控故障都會及時排除 [4]。因此診斷故障應該從弄清具體數控系統(tǒng)的主軸結構及其控制原理入手，結合機床結構，憑借實踐經驗和維修手冊，根據故障的表現形式進行故障定位，力求將故障定在盡可能小的范圍內。 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樹畬 門 V?` ?深奨劇 , 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