【正文】 志。 感謝輔導員和專業(yè)老師們，三年的生活相處不久，卻從您身上學到了太多，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生活仿佛就要在論文的寫作接近尾聲時緩緩落幕，連日陰霾的校園總算迎來了陽光大片鋪撒，觀云池波光粼粼，知識的殿堂里，一切都顯得寧靜祥和。通過這次畢業(yè)設計，我能力得到了很大提升。和老師的溝通交流更使我對數(shù)控車床有了新的認識，也對自己提出了新的要求。檢查變頻器的參數(shù)設定，發(fā)現(xiàn)參數(shù)設定正確；檢查外部控制信號，發(fā)現(xiàn)在主軸正轉時，變頻器的多級固定速度控制輸入信號中有一個被固定為“1” ，斷開此信號后，主軸恢復正常。配置世紀星系統(tǒng)的數(shù)控車床，使用安川變頻器作為主軸驅動裝置，當輸入指令 SXXM03 后，主軸旋轉，但轉速不能改變。分析與處理過程：數(shù)控車床加工螺紋，其實質是主軸的角位移與 Z 軸進給之間進行插補， “亂牙”是由于主軸與 Z 軸進給不同步引起的。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)滾道面上有細小的凹坑碰傷。分析與處理過程：CK6140 車床采用的是齒輪變速傳動。為了確認，再次檢查了機床的主軸驅動器、刀架控制的原理圖與實際接線，可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨立，不存在相互影響。例 2：安川變頻主軸在換刀時出現(xiàn)旋轉的故障維修。故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，主軸驅動采用三菱公司的 E540 變頻器，在加工過程中，變頻器出現(xiàn)過壓報警。另外，如果變頻器逆變橋同一橋臂的上、下兩晶體管同時導通，形成“直通” 。如果將減速時間設定的太短，在生產(chǎn)制動過程中，制動電阻來不及將能量放掉，只是直流回路賂電壓過高，形成高電壓。通訊錯誤RS 通訊錯誤 當通信時出錯，則保護動作。過熱制動電阻過熱 當產(chǎn)生制動電阻且使用頻率過高時，會使其溫度上升，為防止制動電阻燒損（有時會有“叭”的很大爆響聲） ，保護動作。注意：當電壓低至不能維持變頻器控制電路電壓值時，將不顯示報警。為保護人身和防止火警事故等應采取另外的漏電保護繼電器或漏電斷路器等進行保護。30KW） 。（9）相序報警。（7）勵磁監(jiān)控。（5）速度檢測回路斷線或短路報警。（3）速度偏差過大報警。（1）接地保護。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。HNC21 通過 XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉速，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動單元或變頻器，這時采用使能信號控制主軸的啟、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動單元或變頻器，這時采用主軸正轉、主軸反轉信號控制主軸的正、反轉和停止。表 1 主軸接口引腳說明信號名 說 明SA+、SA 主軸編碼器 A 相位反饋信號SB+、SB 主軸編碼器 B 相位反饋信號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(華中世紀星)系統(tǒng)連接圖系統(tǒng)通過 XS9 主軸接口中的模擬量輸出可控制主軸轉速，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動單元或變頻器，這時采用使能信號控制主軸的啟停；AOUT2 的輸出范圍為 0+10V， 用于單極性速度指令輸入的主軸驅動單元或變頻器，這時采用主軸正轉、主軸反轉信號控制主軸的正反轉，負載電流： 最大10mA；主軸編碼器連接通過主軸接口 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)設定不當。（6）參數(shù)設定有錯。(模擬速度信號為 0)。（2）在恒轉速時，可通過觀察主軸電動機自由停車過程中是否有噪聲和振動來區(qū)別，如存在，則主軸機械部分有問題。（3）環(huán)境溫度太高。 控制板檢測到 IGBT 或 IPM 散熱器的溫度過高，或檢測回路故障。（1）如果一開機就有報警，則控制板的檢測回路有故障，更換控制板。同時檢查控制板的驅動回路波形。（3）可能是報警檢測電路出故障，須檢查相應的電路或送修。這樣會很快判斷出是單元或控制板或電機故障。（4）檢查主回路接觸器是否吸合，如果沒有吸合，則測量接觸器的線圈有無交流電壓；如果無，則控制板有問題。用示波器測量控制板上的 PA,PB 端子的波形。（7）主軸溫升超標。如果開路，更換熱保護開關。 交流主軸驅動系統(tǒng)常見故障（1）電機過載，電機太熱。檢查確認故障原因為印制電路板存在虛焊，導致了同步電源的電壓降低，引起了電源報警。分析與處理過程：檢查 SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅動器，發(fā)現(xiàn)報警的含義與提示是“電源故障” ，其可能的原因有：。（2）主軸電動機換向器表面太臟或有傷痕。（2）電流反饋回路設定、調(diào)整不當。（2）勵磁控制回路存在不良。通常情況下，它是由于外加電壓過高或瞬間電網(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）驅動器控制印刷電路板不良。（2）速度調(diào)節(jié)器或測速反饋回路的設定調(diào)節(jié)不當。（2）觸發(fā)電路的同步觸發(fā)脈沖不正確。（4）驅動器上的電源開關設定錯誤（如 50/60HZ 切換開關設定錯誤等） 。（8）速度指令錯誤。（4）電動機不良，如：勵磁喪失等。（6）控制信號為滿足主軸旋轉的條件，如轉向信號、速度給定電壓為輸入。 直流主軸控制系統(tǒng)常見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）電柜及驅動器的冷卻風扇應定期檢查。（3）軸承溫度是否急劇上升等不正?，F(xiàn)象。（4）電動機應安裝在灰塵少、濕度不高的場所，環(huán)境溫度應在 40℃以下。 維修過程中，必須保證以上部分的完好，確保機床長期可靠工作。 安裝驅動器的電柜必須密封。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 轉換器、“使能”信號輸入、 “準備好”輸出、速度/轉矩顯示輸出等信號接口。主軸電動機通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。 主軸電機工作特性交流主軸電機的特性曲線與直流主軸電機類似：在基速以下為恒轉矩區(qū)域 1，而在基速以上為恒功率區(qū)域 2。側面定心的花鍵對降低噪聲更為有利，因為這種定心方式傳動間隙小，接觸面大，但需要采用專門的刀具和花鍵磨床加工。采用帶傳動時應采用齒型帶。、傳動平穩(wěn)、噪音低。為滿足數(shù)控機床低速、強力切削的需要，常采用分段無級變速的方法（即在低速段采用機械減速裝置） ，以擴大輸出轉矩。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式，其中有級變速僅用于經(jīng)濟型數(shù)控機床，大多數(shù)數(shù)控機床均采用無級變速或分段無級變速。在 20 世紀 6070 年代，數(shù)控機床的主軸一般采用三相感應電動機配上多級齒輪變速箱實現(xiàn)有級變速的驅動方式。數(shù)控車床主軸驅動控制系統(tǒng)一般分為直流主軸驅動系統(tǒng)和交流主軸驅動系統(tǒng)。3 數(shù)控車床主軸驅動控制系統(tǒng) 主軸驅動控制系統(tǒng)的概述主軸驅動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng),它的性能直接決定了加工工件的表面質量，因此，在數(shù)控機床中，主軸驅動系統(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齒輪移動的變速機構。采用機械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴大了調(diào)速范圍。 主軸調(diào)速方法數(shù)控機床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，為了能同時滿足對主傳動的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機床常用機電結合的方法，即同時采用電動機和機械齒輪變速兩種方法。隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅動已不能滿足要求，現(xiàn)代數(shù)控機床對主軸驅動提出了更高的要求。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。目前我國在生產(chǎn)中大都還是運用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量。本機床可加工內(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、結構緊湊、外型美觀、性能穩(wěn)定、精度高、噪音低等特點。如圖 22 數(shù)控機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。主軸部件的結構形狀都已標準化，如圖 21 所示為幾種機床上通用的結構形式。一般小規(guī)格數(shù)控機床的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承，重型數(shù)控機床則采用靜壓導軌，高速主軸常采用氮化硅材料的陶瓷滾動軸承。2 數(shù)控機床主軸機械控制系統(tǒng) 數(shù)控機床主軸的結構在數(shù)控機床中，主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉精度影響工件的加工精度，它的功率大小與回轉速度影響加工效率，它的自動變速﹑準停和換刀等功能影響機床的自動化程度。 有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)電壓波動有關，當機床出現(xiàn)此類故障時，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)長期不通電或外部干擾會使參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作。功能程序測試法常應用于以下場合：（1）機床加工造成廢品而一時無法確定是編程問題、操作不當、還是數(shù)控系統(tǒng)故障時；（2）數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，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。如果確實是因虛焊或接觸不良而引起的故障，則該故障會重復出現(xiàn)。（4）觸 當 CNC 系統(tǒng)出現(xiàn)時有時無的故障時，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不少時間，甚至一時解決不了。而使人難以下手。例如：當數(shù)控車床 Z 軸回零不準時，常常是由于降速擋塊位置走動所造成?？傊?，只有先解決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，首先逐一排除機械性的故障，往往可以達到事半功倍的效果。 由于數(shù)控機床是一種自動化程度高、技術較復雜的先進機械加工設備。 比如：數(shù)控機床中，外部的行程開關、按鈕開關、液壓氣動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電設備之間的連接部位，因其接觸不良造成信號傳遞失靈，是產(chǎn)生數(shù)控機床故障的重要因素。切忌一上來就大拆大卸，以免造成更大的后果。 確定方案后，對有故障的機床仍要秉著先靜后動的原則，先在機床斷電的靜止狀態(tài)，通過觀察測試、分析，確認為非惡性循環(huán)性故障，或非破壞性故障后，方可給機床通電，在運行正常下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。同時還應靈活應用數(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)預測的故障原因和預先確定的排除方案，用試驗的方法驗證，逐級定位故障部位。分析故障時，維修人員不應局限于 CNC 部分，而是要 對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細的檢查，并進行綜合判斷，制定出故障排除的方案，達到快速確診和高效率排除故障的目的。，明確故障的復雜程度并列出故障部位的全部疑點。此畢業(yè)設計的內(nèi)容包括根據(jù)故障狀態(tài)進行系統(tǒng)分析，將故障進行分類；對數(shù)控機床主軸控制系統(tǒng)的機械裝置進行分析，列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實施過程；對數(shù)控機床主軸控制系統(tǒng)的電氣裝置進行分析，列出可能出現(xiàn)的原因，并擬定解決方案和實施過程；全面了解數(shù)控維修的方法和相關變頻器參數(shù)設置過程及優(yōu)化，查閱與數(shù)控機相關資料，如數(shù)控機床，數(shù)控故障診斷，數(shù)控維修等。在很多行業(yè)中數(shù)控車床設備處于關鍵的工作崗位，若出現(xiàn)故障后不能及時維修及排除故障，就會造成較大的經(jīng)濟損失。進給運動部件快速移動速度達 60—120m/min，切削進給速度達 60m/min,最高加速度達到 10g。90 年代，數(shù)控機床技術進一步發(fā)展柔性單元﹑柔性系統(tǒng)。20 世紀 60 年代末，