【正文】 志。 感謝輔導(dǎo)員和專業(yè)老師們，三年的生活相處不久，卻從您身上學(xué)到了太多，必將終身受益，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。謝 詞三年的美好的大學(xué)生活仿佛就要在論文的寫(xiě)作接近尾聲時(shí)緩緩落幕，連日陰霾的校園總算迎來(lái)了陽(yáng)光大片鋪撒，觀云池波光粼粼，知識(shí)的殿堂里，一切都顯得寧?kù)o祥和。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能力得到了很大提升。和老師的溝通交流更使我對(duì)數(shù)控車床有了新的認(rèn)識(shí)，也對(duì)自己提出了新的要求。檢查變頻器的參數(shù)設(shè)定，發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定正確；檢查外部控制信號(hào)，發(fā)現(xiàn)在主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器的多級(jí)固定速度控制輸入信號(hào)中有一個(gè)被固定為“1” ，斷開(kāi)此信號(hào)后，主軸恢復(fù)正常。配置世紀(jì)星系統(tǒng)的數(shù)控車床，使用安川變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)輸入指令 SXXM03 后，主軸旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不能改變。分析與處理過(guò)程：數(shù)控車床加工螺紋，其實(shí)質(zhì)是主軸的角位移與 Z 軸進(jìn)給之間進(jìn)行插補(bǔ)， “亂牙”是由于主軸與 Z 軸進(jìn)給不同步引起的。在排除以上故障后，卸下皮帶輪及卡盤，松開(kāi)前后鎖緊螺母，卸下主軸，檢查主軸承，發(fā)現(xiàn)軸承的外環(huán)滾道面上有細(xì)小的凹坑碰傷。分析與處理過(guò)程：CK6140 車床采用的是齒輪變速傳動(dòng)。為了確認(rèn)，再次檢查了機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)器、刀架控制的原理圖與實(shí)際接線，可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨(dú)立，不存在相互影響。例 2：安川變頻主軸在換刀時(shí)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的故障維修。故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，主軸驅(qū)動(dòng)采用三菱公司的 E540 變頻器，在加工過(guò)程中，變頻器出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警。另外，如果變頻器逆變橋同一橋臂的上、下兩晶體管同時(shí)導(dǎo)通，形成“直通” 。如果將減速時(shí)間設(shè)定的太短，在生產(chǎn)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)電阻來(lái)不及將能量放掉，只是直流回路賂電壓過(guò)高，形成高電壓。通訊錯(cuò)誤RS 通訊錯(cuò)誤 當(dāng)通信時(shí)出錯(cuò)，則保護(hù)動(dòng)作。過(guò)熱制動(dòng)電阻過(guò)熱 當(dāng)產(chǎn)生制動(dòng)電阻且使用頻率過(guò)高時(shí)，會(huì)使其溫度上升，為防止制動(dòng)電阻燒損（有時(shí)會(huì)有“叭”的很大爆響聲） ，保護(hù)動(dòng)作。注意：當(dāng)電壓低至不能維持變頻器控制電路電壓值時(shí)，將不顯示報(bào)警。為保護(hù)人身和防止火警事故等應(yīng)采取另外的漏電保護(hù)繼電器或漏電斷路器等進(jìn)行保護(hù)。30KW） 。（9）相序報(bào)警。（7）勵(lì)磁監(jiān)控。（5）速度檢測(cè)回路斷線或短路報(bào)警。（3）速度偏差過(guò)大報(bào)警。（1）接地保護(hù)。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。HNC21 通過(guò) XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉(zhuǎn)速，其中 AOUT1 的輸出范圍為10V +10V 用于雙極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用使能信號(hào)控制主軸的啟、停；AOUT2 的輸出范圍為 0+10V，用于單極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止。表 1 主軸接口引腳說(shuō)明信號(hào)名 說(shuō) 明SA+、SA 主軸編碼器 A 相位反饋信號(hào)SB+、SB 主軸編碼器 B 相位反饋信號(hào)SZ+、SZ 主軸編碼器 Z 脈沖反饋+5V、5V 地 DC5V 電源AOUT1 主軸模擬量指令10V~+10V 輸出AOUT2 主軸模擬量指令 0~+10V 輸出GND 模擬量輸出地 圖 1 主軸變頻器與 CNC(華中世紀(jì)星)系統(tǒng)連接圖系統(tǒng)通過(guò) XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉(zhuǎn)速，其中 AOUT1 的輸出范圍為10V +10V ，用于雙極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用使能信號(hào)控制主軸的啟停；AOUT2 的輸出范圍為 0+10V， 用于單極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動(dòng)單元或變頻器，這時(shí)采用主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)控制主軸的正反轉(zhuǎn)，負(fù)載電流： 最大10mA；主軸編碼器連接通過(guò)主軸接口 XS9， 可外接主軸編碼器用于螺紋切割攻絲等，本數(shù)控裝置可接入兩種輸出類型的編碼器，差分 TTL 方波或單極性 TTL 方波，一般建議使用差分編碼器從而確保長(zhǎng)的傳輸距離的可靠性及提高抗干擾能力，主軸編碼器接口電源輸出： +5V 最大 200mA 。（1）上限速度限定參數(shù)設(shè)定不當(dāng)。（6）參數(shù)設(shè)定有錯(cuò)。(模擬速度信號(hào)為 0)。（2）在恒轉(zhuǎn)速時(shí)，可通過(guò)觀察主軸電動(dòng)機(jī)自由停車過(guò)程中是否有噪聲和振動(dòng)來(lái)區(qū)別，如存在，則主軸機(jī)械部分有問(wèn)題。（3）環(huán)境溫度太高。 控制板檢測(cè)到 IGBT 或 IPM 散熱器的溫度過(guò)高，或檢測(cè)回路故障。（1）如果一開(kāi)機(jī)就有報(bào)警，則控制板的檢測(cè)回路有故障，更換控制板。同時(shí)檢查控制板的驅(qū)動(dòng)回路波形。（3）可能是報(bào)警檢測(cè)電路出故障，須檢查相應(yīng)的電路或送修。這樣會(huì)很快判斷出是單元或控制板或電機(jī)故障。（4）檢查主回路接觸器是否吸合，如果沒(méi)有吸合，則測(cè)量接觸器的線圈有無(wú)交流電壓；如果無(wú)，則控制板有問(wèn)題。用示波器測(cè)量控制板上的 PA,PB 端子的波形。（7）主軸溫升超標(biāo)。如果開(kāi)路，更換熱保護(hù)開(kāi)關(guān)。 交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障（1）電機(jī)過(guò)載，電機(jī)太熱。檢查確認(rèn)故障原因?yàn)橛≈齐娐钒宕嬖谔摵?，?dǎo)致了同步電源的電壓降低，引起了電源報(bào)警。分析與處理過(guò)程：檢查 SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)報(bào)警的含義與提示是“電源故障” ，其可能的原因有：。（2）主軸電動(dòng)機(jī)換向器表面太臟或有傷痕。（2）電流反饋回路設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)。（2）勵(lì)磁控制回路存在不良。通常情況下，它是由于外加電壓過(guò)高或瞬間電網(wǎng)電壓干擾引起的。（5）輸入電源存在缺相。此故障的原因可能有：（1）驅(qū)動(dòng)器控制印刷電路板不良。（2）速度調(diào)節(jié)器或測(cè)速反饋回路的設(shè)定調(diào)節(jié)不當(dāng)。（2）觸發(fā)電路的同步觸發(fā)脈沖不正確。（4）驅(qū)動(dòng)器上的電源開(kāi)關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤（如 50/60HZ 切換開(kāi)關(guān)設(shè)定錯(cuò)誤等） 。（8）速度指令錯(cuò)誤。（4）電動(dòng)機(jī)不良，如：勵(lì)磁喪失等。（6）控制信號(hào)為滿足主軸旋轉(zhuǎn)的條件，如轉(zhuǎn)向信號(hào)、速度給定電壓為輸入。 直流主軸控制系統(tǒng)常見(jiàn)的故障造成這類故障的原因有：（1）印制線路板表面太臟或內(nèi)部電路接觸不良。（2）電柜及驅(qū)動(dòng)器的冷卻風(fēng)扇應(yīng)定期檢查。（3）軸承溫度是否急劇上升等不正?，F(xiàn)象。（4）電動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高的場(chǎng)所，環(huán)境溫度應(yīng)在 40℃以下。 維修過(guò)程中，必須保證以上部分的完好，確保機(jī)床長(zhǎng)期可靠工作。 安裝驅(qū)動(dòng)器的電柜必須密封。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有 D/A 轉(zhuǎn)換器、“使能”信號(hào)輸入、 “準(zhǔn)備好”輸出、速度/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。 主軸電機(jī)工作特性交流主軸電機(jī)的特性曲線與直流主軸電機(jī)類似：在基速以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域 1，而在基速以上為恒功率區(qū)域 2。側(cè)面定心的花鍵對(duì)降低噪聲更為有利，因?yàn)檫@種定心方式傳動(dòng)間隙小，接觸面大，但需要采用專門的刀具和花鍵磨床加工。采用帶傳動(dòng)時(shí)應(yīng)采用齒型帶。、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要，常采用分段無(wú)級(jí)變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置） ，以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。主軸變速分為有級(jí)變速、無(wú)級(jí)變速和分段無(wú)級(jí)變速三種形式，其中有級(jí)變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無(wú)級(jí)變速或分段無(wú)級(jí)變速。在 20 世紀(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。數(shù)控車床主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)一般分為直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3 數(shù)控車床主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的概述主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng),它的性能直接決定了加工工件的表面質(zhì)量，因此，在數(shù)控機(jī)床中，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的維修與診斷也就顯得十分重要。（1）液壓撥叉換擋 液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動(dòng)齒輪移動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)。采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。 主軸調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，為了能同時(shí)滿足對(duì)主傳動(dòng)的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和機(jī)械齒輪變速兩種方法。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足要求，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)提出了更高的要求。一是主軸及箱體受熱變形直接影響加工精度；二是軸承的正常潤(rùn)滑條件遭到破壞，影響軸承的正常工作，甚至出現(xiàn)“抱軸” 。剛性不足在切削力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形。目前我國(guó)在生產(chǎn)中大都還是運(yùn)用傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量。本機(jī)床可加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、切槽、切斷，還可加工英制直螺紋、錐螺紋等。具有操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、外型美觀、性能穩(wěn)定、精度高、噪音低等特點(diǎn)。如圖 22 數(shù)控機(jī)床主軸軸承主要配置形式a)前支承采用 60176。角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承，如圖 22a 所示。主軸端面有一端面鍵，既可通過(guò)它傳遞刀具的扭矩，又可用于刀具的軸向定位，并用于拉桿主軸后端拉緊。主軸部件的結(jié)構(gòu)形狀都已標(biāo)準(zhǔn)化，如圖 21 所示為幾種機(jī)床上通用的結(jié)構(gòu)形式。一般小規(guī)格數(shù)控機(jī)床的主軸部件多采用成組高精度滾動(dòng)軸承，重型數(shù)控機(jī)床則采用靜壓導(dǎo)軌，高速主軸常采用氮化硅材料的陶瓷滾動(dòng)軸承。2 數(shù)控機(jī)床主軸機(jī)械控制系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床中，主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率，它的自動(dòng)變速﹑準(zhǔn)停和換刀等功能影響機(jī)床的自動(dòng)化程度。 有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)電壓波動(dòng)有關(guān)，當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)此類故障時(shí)，可把電源電壓人為地調(diào)高或調(diào)低，模擬惡劣地條件讓故障容易暴露。7. 對(duì)比法 本方法是以正確的電壓、電平或波形與異常的相比較來(lái)尋找故障部位。這些板塊是指印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件。參數(shù)通常是存放在由電池保持的RAM 中，一旦電池電壓不足或系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電或外部干擾會(huì)使參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作。功能程序測(cè)試法常應(yīng)用于以下場(chǎng)合：（1）機(jī)床加工造成廢品而一時(shí)無(wú)法確定是編程問(wèn)題、操作不當(dāng)、還是數(shù)控系統(tǒng)故障時(shí)；（2）數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時(shí)難以區(qū)別是外來(lái)干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。2. 系統(tǒng)自診斷法充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù) CRT 上顯示的報(bào)警信息及各模塊上的發(fā)光二極管等器件的指示，可判斷出故障的大致原因。如果確實(shí)是因虛焊或接觸不良而引起的故障，則該故障會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。（4）觸 當(dāng) CNC 系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)的故障時(shí)，宜采用此方法。有些故障采用這種直觀法可迅速找到故障原因，而采用其它方法要花費(fèi)不少時(shí)間，甚至一時(shí)解決不了。而使人難以下手。例如：當(dāng)數(shù)控車床 Z 軸回零不準(zhǔn)時(shí)，常常是由于降速擋塊位置走動(dòng)所造成?？傊挥邢冉鉀Q影響一大片的主要矛盾，局部的，次要的矛盾才有可能迎刃而解。所以，在故障檢修之前，首先逐一排除機(jī)械性的故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。 由于數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化程度高、技術(shù)較復(fù)雜的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。 比如：數(shù)控機(jī)床中，外部的行程開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、液壓氣動(dòng)元件以及印制電路板插頭座、邊緣接插件與外部或相互之間的連接部位、電控柜插座或端子排這些機(jī)電設(shè)備之間的連接部位，因其接觸不良造成信號(hào)傳遞失靈，是產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床故障的重要因素。切忌一上來(lái)就大拆大卸，以免造成更大的后果。 確定方案后，對(duì)有故障的機(jī)床仍要秉著先靜后動(dòng)的原則，先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)觀察測(cè)試、分析，確認(rèn)為非惡性循環(huán)性故障，或非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電，在運(yùn)行正常下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。同時(shí)還應(yīng)靈活應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法，如交換法、隔離法等。 。根據(jù)預(yù)測(cè)的故障原因和預(yù)先確定的排除方案，用試驗(yàn)的方法驗(yàn)證，逐級(jí)定位故障部位。分析故障時(shí)，維修人員不應(yīng)局限于 CNC 部分，而是要 對(duì)機(jī)床強(qiáng)電、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等方面都作詳細(xì)的檢查，并進(jìn)行綜合判斷，制定出故障排除的方案，達(dá)到快速確診和高效率排除故障的目的。，明確故障的復(fù)雜程度并列出故障部位的全部疑點(diǎn)。此畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括根據(jù)故障狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)分析，將故障進(jìn)行分類；對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置進(jìn)行分析，列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實(shí)施過(guò)程；對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)的電氣裝置進(jìn)行分析，列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實(shí)施過(guò)程；全面了解數(shù)控維修的方法和相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過(guò)程及優(yōu)化，查閱與數(shù)控機(jī)相關(guān)資料，如數(shù)控機(jī)床，數(shù)控故障診斷，數(shù)控維修等。在很多行業(yè)中數(shù)控車床設(shè)備處于關(guān)鍵的工作崗位，若出現(xiàn)故障后不能及時(shí)維修及排除故障，就會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件快速移動(dòng)速度達(dá) 60—120m/min，切削進(jìn)給速度達(dá) 60m/min,最高加速度達(dá)到 10g。90 年代，數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展柔性單元﹑柔性系統(tǒng)。20 世紀(jì) 60 年代末，