【正文】 工件角度—刀具角度=所要調(diào)的刀架角度。它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精度對(duì)零件的加工精度有較大的影響。在 20紀(jì) 6070年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配上多級(jí)齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速的驅(qū)動(dòng)方式。在無(wú)級(jí)變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。（3）具有 4象限驅(qū)動(dòng)能力要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。 數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。應(yīng)采用精度高的軸承及合理的支撐跨距，以提高主軸的組件的剛性。 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 從原理上說(shuō)，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，但因?yàn)閿?shù)控機(jī)床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1)調(diào)速范圍寬。此外，為了使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱最小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極，以減小損耗，提高效率。6)純電氣主軸定向準(zhǔn)停控制功能。系統(tǒng)的工作原理可參閱直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)部分，在此不再贅述。主軸定向準(zhǔn)停的位置檢測(cè)，可以利用裝在主軸上的位置編碼器或磁性傳感器進(jìn)行，通過(guò)位置閉環(huán)，使主軸準(zhǔn)確定位在規(guī)定的位置上。范圍內(nèi)靈活可調(diào)，定位精度高，定位速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以作為主軸同步進(jìn)給的位置檢測(cè)器件，因此其使用較廣。4)與數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)一樣，在數(shù)字式主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，還可采用參數(shù)設(shè)定方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)整與動(dòng)態(tài)優(yōu)化，系統(tǒng)設(shè)定靈活、調(diào)整準(zhǔn)確。其工作過(guò)程如下：由 CNC來(lái)的轉(zhuǎn)速給定指令 1在比較器中與測(cè)速反饋信號(hào) 2比較后產(chǎn)生轉(zhuǎn)速誤差信號(hào)，這一轉(zhuǎn)速誤差經(jīng)比例積分調(diào)節(jié)器 3放大后，作為轉(zhuǎn)矩給定指令電壓輸出。同時(shí)，預(yù)先存儲(chǔ)在微處理器 ROM中的信息給出幅值和相位信號(hào)，分別送到 DA振幅器 10和 DA強(qiáng)勵(lì)磁 9。)分別送到 U相和 V相的電流指令回路 12，并在電流指令回路中與幅值給定相乘后產(chǎn)生 U相和 V相的電流給定指令。這一脈沖經(jīng)四倍頻回路 17進(jìn)行倍頻后，經(jīng) F/V轉(zhuǎn)換器 19轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，提供速度反饋電壓。起動(dòng)時(shí)用刀開(kāi)關(guān)、電磁起動(dòng)器或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到電源上，其接線圖如圖 23所示。 圖 23感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù) KI需符合上式中電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流倍數(shù)，才允許直接起動(dòng)。 降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，起動(dòng)結(jié)束時(shí)加額定電壓運(yùn)行的起動(dòng)方式。三相異步電動(dòng)機(jī)定子邊串入電抗器或電阻器起動(dòng)時(shí)定子繞組實(shí)際所加電壓降低，從而減小起動(dòng)電流。Y—△起動(dòng)時(shí)，定子繞組承受的電壓只有做三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的 1/3，起動(dòng)電流為直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流1/3，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也未直接起動(dòng)時(shí)的 1/3。起動(dòng)時(shí)電源接自耦變壓器原邊，副邊接電動(dòng)機(jī)。與定子串電阻降壓起動(dòng)不同的是，定子串電阻降壓起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流就是電網(wǎng)電流；而自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流與電網(wǎng)電流的關(guān)系則是自耦變壓器一、二次電流的關(guān)系。（1）起動(dòng)方法起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子電路串接起動(dòng)電阻器，借以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)因轉(zhuǎn)子電阻增大也限制了起動(dòng)電流；起動(dòng)結(jié)束，切除轉(zhuǎn)子所串電阻。 上述起動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子三相繞組所接電阻平衡，另外三級(jí)平衡切除，故稱(chēng)為三級(jí)起動(dòng)。 圖 27 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：它是一個(gè)三相鐵心線圈，其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板迭成。3串頻敏變阻器起動(dòng) 起動(dòng)結(jié)束時(shí)， n=nN， f2=sN， f1≈(1～3) Hz，此時(shí)頻敏變阻器基本不起作用，可以閉合接觸器觸點(diǎn) KM，予以切除。圖 28是利用控制開(kāi)關(guān) SA來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的原理線路圖。三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有下列兩類(lèi)：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。電氣制動(dòng)通常可分為能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng) (再生制動(dòng)) 等 3類(lèi)。在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng) n=0時(shí)， T=0，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)也移至 b點(diǎn)，并從 b點(diǎn)順曲線 2減速到 O點(diǎn)。 反接制動(dòng)圖 210反接制動(dòng)分為電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)兩種。因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速瞬時(shí)不變，工作點(diǎn)由 a點(diǎn)移至 b點(diǎn)，并逐漸減速，到達(dá) c點(diǎn)時(shí) n=0，此時(shí)切斷電源并停車(chē)，如果是位能性負(fù)載需使用抱閘，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反向起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)提升重物時(shí)，其工作點(diǎn)為曲線 1上的 a點(diǎn)。 數(shù)控車(chē)床主軸驅(qū)動(dòng)故障與維修為了保證驅(qū)動(dòng)器的安全、可靠運(yùn)行，直流主軸伺服系統(tǒng)在出現(xiàn)故障和異常等情況時(shí)，設(shè)置了較多的保護(hù)功能，這些保護(hù)功能與直流主軸驅(qū)動(dòng)器的故障檢測(cè)與維修密切相關(guān)。③速度偏差過(guò)大報(bào)警當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)的速度由于某種原因，偏離了指令速度且達(dá)到～定的誤差后，將產(chǎn)生警報(bào)，并進(jìn)行保護(hù)。⑦勵(lì)磁監(jiān)控如果主軸電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流過(guò)低或無(wú)勵(lì)磁電流，為防止飛車(chē)，驅(qū)動(dòng)器將發(fā)出報(bào)警并進(jìn)行保護(hù)。 安裝驅(qū)動(dòng)器的電柜必須密封。電動(dòng)機(jī)維修完成后，進(jìn)行重新安裝時(shí)，要遵循下列原則：①電動(dòng)機(jī)安裝面要平，且有足夠的剮性。⑤電動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在切削液和油不能直接濺到的位置上。②電動(dòng)機(jī)是否有異常聲音和異常振動(dòng)。②電柜及驅(qū)動(dòng)器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。3 數(shù)控車(chē)床相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過(guò)程及優(yōu)化數(shù)控車(chē)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及其拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。 變頻器矢量控制闡述70年代西門(mén)子工程師 矩控制問(wèn)題。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來(lái)控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對(duì)其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過(guò)分磨損及過(guò)熱，一般可以通過(guò)設(shè)定最高頻率來(lái)進(jìn)行限定。如果被加工件如圖 32所示所示形狀，則由圖 22中看出，對(duì)應(yīng)于工件的 AB段，主軸速度維持在 1000rpm，對(duì)應(yīng)于 BC段，電機(jī)拖動(dòng)主軸成恒線速度移動(dòng)，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實(shí)現(xiàn)高精度切削?！　?biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍 1:10)，因此在車(chē)床主軸變頻使用過(guò)程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。矢量控制分無(wú)速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬(wàn)分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車(chē)床中無(wú)速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無(wú)速度傳感器的矢量變頻器。圖 33所示，為某品牌無(wú)速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時(shí)的轉(zhuǎn)矩測(cè)試數(shù)據(jù)(電機(jī)為 )。從圖 34的異步電動(dòng)機(jī)的 T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有 R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和 I0(空載電流)。③如辨識(shí)前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)故障與維修，這個(gè)我了解不多，知道的也不多；數(shù)控車(chē)床相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過(guò)程及優(yōu)化，這個(gè)我沒(méi)有接觸過(guò)，最后在老師的幫助下我克服了相關(guān)的問(wèn)題。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，只有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題面對(duì)問(wèn)題才有可能解決問(wèn)題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。它是同舟共濟(jì)，自強(qiáng)不息的同濟(jì)之魂，它是同心砥礪，濟(jì)世興邦的同濟(jì)之志。 人的一生里能有幾個(gè)三年，在同濟(jì)大學(xué)的三年里，讓我脫胎換骨，讓我化蛹成蝶。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給我的父親和母親，感謝他們長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)我默默的支持和鼓勵(lì)。寫(xiě)到這里，我的心里充滿(mǎn)了希望與力量。 在這里要特別感謝我的指導(dǎo)老師黃國(guó)祥、高錦南老師，感謝您在整個(gè)畢業(yè)論文的創(chuàng)作過(guò)程對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，感謝您在我懈怠散漫時(shí)的督促與教誨；感謝曾在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中予以我?guī)椭乃型瑢W(xué)，朋友?；厥浊奥罚?jīng)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴在我的心頭涌起，難忘林蔭蔽日的和平路上雄健秀麗的梧桐，難忘曲徑幽深的三好塢里招搖的白鵝，難忘通宵自習(xí)后滿(mǎn)身疲憊時(shí)的一杯熱茶，難忘籃球場(chǎng)上帶著汗水淋漓飆進(jìn)的三分…… 在這里，想說(shuō)的只有兩個(gè)字：謝謝，衷心的謝謝，衷心感謝大學(xué)三年里教導(dǎo)過(guò)我的每一位師長(zhǎng)，你們嚴(yán)謹(jǐn)致學(xué)的態(tài)度、高風(fēng)亮節(jié)的品質(zhì)是我人生路上的楷模和坐標(biāo)；感謝和我一起共渡三年的兄弟姐妹，感謝你們?cè)谖掖嗳鯚o(wú)助時(shí)溫暖的鼓勵(lì)和真誠(chéng)的幫助，你們的友情永遠(yuǎn)是我生命里最珍貴的財(cái)富；感謝校園里的一草一木，一亭一榭，你們陪伴著我歷經(jīng)了每一個(gè)壯麗的清晨和如血的殘陽(yáng)，你們永遠(yuǎn)是我生命里最亮麗的那一道風(fēng)景；感謝同濟(jì)大學(xué)給予我的一切：知識(shí)、信任、勇氣和力量，這一切凝聚成兩個(gè)字，最珍貴的兩個(gè)字：同濟(jì)。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我了解了數(shù)控相關(guān)的知識(shí)，這是很珍貴的。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)—《數(shù)控車(chē)床主軸及驅(qū)動(dòng)故障與維修》，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。在旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中，變頻器自動(dòng)測(cè)量電機(jī)的互感抗和空載電流。在實(shí)驗(yàn)中，我們同樣將 2Hz的矢量變頻控制和 V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如 30Hz或50Hz)相同。③低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如 150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ；④各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)?！　∈噶靠刂葡鄬?duì)于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有:①控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)相媲美；②能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場(chǎng)合；③調(diào)速范圍大(1:100)；④可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號(hào)、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。因此所有關(guān)于對(duì)變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。其中 P—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s —轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱(chēng)這種控制方式稱(chēng)為矢量控制方式。基本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換檔和無(wú)級(jí)調(diào)速。④建議使用單位維護(hù)人員，每月應(yīng)對(duì)電刷、換向器進(jìn)行檢查。④電刷上是否有顯著的火花炭生痕跡。③電動(dòng)機(jī)電刷的安裝是否牢靠，電動(dòng)機(jī)安裝螺栓是否完全擰緊。③電動(dòng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)要充分，安裝位置要盡可能使