【正文】 ..........................................264 典型維修案例 .............................................................27結 論 .....................................................................28謝 詞 .....................................................................29參考文獻 ...................................................................30緒 論1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，它為人類信息社會奠定了基礎。為了更具體的了解數控車床主軸及驅動故障與維修，我們以華中數控星世紀車床為例進行說明。 分析故障時原因應注意，無論是數控系統(tǒng)、強電部分、還是機、液、氣等，只要將有可能引起故障的原因以及每一種可能解決的方法全部列出來，進行綜合、判斷和篩選。對惡性的破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電，在運行正常下進行動態(tài)診斷。 公用性的問題往往影響全局，而專用性的問題只影響局部。（1）問 機床開機時的異常？比較故障前后工件的精度和傳動系統(tǒng)、走刀系統(tǒng)是否正常？出力均勻？切深和走刀量減?。繚櫥团铺?、用量？機床何時進行過保養(yǎng)檢修？（2）看 就是用肉眼看，仔細檢查有無保險絲燒斷、元器件燒焦、煙熏、開裂現象，有無異物斷路現象，以此判斷板內有無過流、過壓、短路等問題。如不能可靠地執(zhí)行各加工指令，可連續(xù)循環(huán)執(zhí)行功能測試程序來診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。拔插法是通過監(jiān)視插件板或組件拔出再插入的過程，確定拔出插入的連接界面是否為故障部位。如圖 21c 所示為外圓磨床砂輪主軸的端部，如圖 217d 所示為內圓磨床砂輪主軸端部，如圖 217e 所示為鉆床與普通鏜床錘桿端部，刀桿或刀具由莫氏錐孔定位，用錐孔后端第一扁孔傳遞扭矩，第二個扁孔用于拆卸刀具。本車床可按用戶要求增加液壓卡盤、液壓尾架等，也可按用戶要求選配其它數控系統(tǒng)。（1）數控機床主傳動要有寬的調速范圍及盡可能實現無級變速；（2）功率大；（3）動態(tài)響應性要好；（4）精度高；（5）旋轉軸聯動功能；（6）恒線速切削功能；（7）加工中心上，要求主軸具有高精度的準?？刂啤Ｖ鬏S驅動系統(tǒng)是在數控系統(tǒng)中完成主運動的動力裝置部分。要求主軸在正、反向轉動時均可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。 直流主軸控制系統(tǒng)從原理上說，直流主軸驅動系統(tǒng)與通常的直流調速系統(tǒng)無本質的區(qū)別，但因為數控機床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅動系統(tǒng)具有以下特點： 調速范圍寬。 ，進行重新安裝時，要遵循下列原因：（1）電動機安裝面要平，且有足夠的剛性。（2）觸發(fā)脈沖電路故障，晶閘管無觸發(fā)脈沖產生（3）機床未給出主軸旋轉信號、電動機動力線電線或主軸控制單元與電動機連線不良。（5）電動機軸承故障、主軸電動機和主軸之間離合器故障。 。（3）電刷上有切削液進入。（4）電機風扇故障。 三相 200V 交流電經整流橋整流到直流 300V，經過一個保險后給晶體管模塊，控制板檢測此保險兩端電壓，如果太大，則產生此報警。（1）觀察是否和時間有關，如果是長時間開機后出現，而停機一段時間后再開無報警，則是電機負載太大，應檢查機械負載或電機以及觀察是否切削量太大。（1）參數設置錯誤(方向信號參數)。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。如果主軸勵磁電流過低或無勵磁電流，為防止飛車，驅動器將產生報警并進行保護。電源缺相電源缺相連接的三相輸入電源 L1/R、L2/S、L3/T 中任何一相缺時有點變頻器能在三相電壓不平衡狀態(tài)下運行，但可能造成某些器件（如:主電路整流二極管和主濾波電容器損壞） ，這種情況下，變頻器會報警和停止運行。因為變頻器在運行時，同一橋臂的上、下兩晶體管總是處于交替接通狀態(tài)，在交替導通的過程中，必須保證只有在一只晶體管完全截止后，另一只晶體管才能開始導通。一般來講主軸產生噪聲的噪聲源有：（1）齒輪在嚙合時的沖擊和摩擦產生的噪聲；（2）主軸潤滑油箱的油不到位產生的噪聲；（3）主軸承的不良引起的噪聲。結 論通過這次畢業(yè)設計—《數控車床主軸及驅動故障與維修》，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。 感謝我的父母，沒有你們，就沒有我的今天，你們的支持與鼓勵，永遠是支撐我前進的最大動力。謹以此文獻給我的父母親和老師們，感謝你們長久以來對我的支持和鼓勵。青春散場，時光依然，有些悵然若失，卻又收獲滿載。分析與處理：由于該機床主軸采用的是變頻器調速，在自動方式下運行時，主軸轉速時通過系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。進一步檢查變頻器的輸入模擬量屏蔽電纜布線與屏蔽線連接，發(fā)現該電纜的布線位置與屏蔽線均不合理，將電纜重新布線并對屏蔽線進行重新連接后，故障消失。電源電壓低于額定值電壓 10%。加速時過電壓減速時過電流過電壓恒速時過電流由于在生電流增加，使主電路直流電壓達到過電壓檢出值（有些變頻器為 800VDC）時，保護動作。當測速發(fā)電機出現信號斷線或短路時，驅動器將產生報警并進行保護。主軸自動換檔通過 PLC 控制完成, 標準銑床 PLC 程序和標準車床 PLC 程序中關于主軸換檔控制的信號如下表所示。（3）未給主軸正轉與反轉指令。（2）如果是給速度指令后，有飛車現象才發(fā)生的報警，要線檢查飛車故障。如果有電壓，則更換接觸器；如果正常吸合，可測量直流母線電壓是否正常；若無電壓，則可能是接觸器或整流橋有故障。等電機溫度降低后再開機，看是否有報警，如果報警消失，則可能界些負載太大，檢查主軸機械負載或切削量是否過大。（3）加/減速回路時間常數設定不當或電動機/負載間的慣量不匹配。（2）電動機不良，如：電樞線短路、電樞繞組短路或局部短路，電樞線對地短路等等。 ：（1）系統(tǒng)電源或相序不對（缺相、相序不正確或電壓不正常） 。（3）建議操作人員每天都應注意主軸電動機的旋轉速度、異常振動、異常聲音、通風狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。為了防止電柜內溫度過高，電柜設計時應將溫升控制在 15176。數控機床加工時，可能由持續(xù)切削﹑加工余量不均勻﹑運動部件不平衡以及切削過程中的自振等引起沖擊力和交變力，使主軸產生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時甚至可能損壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無法工作。在無級變速中，變頻調速主軸一般用于普及型數控機床，交流伺服主軸則用于中、高檔數控機床。最簡單的二位液壓缸實現雙聯齒輪變速。6. 耐磨性：只有具備足夠的耐磨性，才能長期保持精度。本機床采用高性能的 HNC—21T 數控系統(tǒng)，通過發(fā)出和接收信號控制伺服電機、車床的主軸、剎車和轉位刀架。如圖 21a 所示為數控車床主軸端部，卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，用拔銷傳遞力矩，卡盤裝有固定螺栓，卡盤裝于主軸端部時，螺栓從凸緣上的孔穿過，轉動快卸卡板將數個螺栓同時卡主，再擰緊螺母將卡盤固定在主軸端部。有時還可以將正常部分試驗性地造成“故障”或報警（如斷開連線，拔去組件），看其是否和相同部分產生的故障現象相似，以判斷故障原因。進一步利用系統(tǒng)的自診斷功能，還能顯示系統(tǒng)與各部分之間的接口信號狀態(tài)，找出故障的大致部位，它是故障診斷過程中最常用、有效的方法之一。因此，要迅速診斷故障原因，及時排除故障，很有必要總結出一些行之有效的故障檢查方法：1. 直觀法（常規(guī)檢查法）就是利用人的手、眼、耳、鼻等感覺器官來尋找故障原因。一般來講，機械故障較易察覺，而數控系統(tǒng)故障的診斷則難度要大些。（或先靜后動） 維護維修人員碰到機床故障后,先靜下心來,考慮出分析方案再動手。在充分調查現場掌握第一手材料的基礎上，把故障問題正確地列出來。進人 21 世紀，軍事技術和民用工業(yè)的發(fā)展對數控機床的要求愈來愈高，應用現代設計技術﹑測量技術﹑工序集約化新一代功能部件以及軟件技術的發(fā)展，使數控機床的加工范圍﹑動態(tài)性能﹑加工精度和可靠性有了極大的提高。1959 年，晶體管元件印制電路板的問世，使數控裝置進人了第二代，體積縮小，成本有所下降。特別是在數控車床主軸及驅動故障與維修這方面很重要。數控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變得容易，或者在排除簡易故障時受到啟發(fā)，對復雜故障的認識更為清晰，從而也有了解決辦法。所以，任何一處的虛焊或接觸不良，就會成為產生故障的主要原因。4. 交換法（備件替換法） 現代數控系統(tǒng)大都采用模塊化設計，按功能不同劃分為不同的模塊，隨著現代數控技術的發(fā)展，電路的繼承規(guī)模越來越大，技術也越來越復雜，按照常規(guī)的方法，很難把故障定位在一個很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障利用此方法可縮短停機時間，快速找到故障板。而且在結構上必須很好地解決刀具和工具的裝夾軸承的配置﹑軸承間間隙調整和潤滑密封等問題。前支承采用雙列圓錐子滾動軸承。這個精度通常與低速回轉精度有較大差別，運動狀態(tài)下的旋轉精度取決于主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。用于主軸驅動的調速電動機主要有直流電動機和交流電動機兩大類：（1）直流電動機主軸調速 ；（2）交流電動機主軸調速 。數控機床主軸的工作運動通常是旋轉運動，不像進給驅動系統(tǒng)需要絲杠或其它直線運動裝置作往復運動。為了提高傳動件的制造精度與剛度，采用齒輪傳動時齒輪齒面應采用高頻感應加熱淬火工藝以增加耐磨性。 直流主軸驅動器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實現四象限的運行。 在對主軸驅動系統(tǒng)進行維修前，應進行如下驅動系統(tǒng)工作前的檢查：（1）檢查速度指令與電動機轉速是否一致，負載指示是否正常。（2）速度指令電壓不良或錯誤。（4）驅動器的控制電源（+/15v 或 0～15v 電壓）存在故障。 80%。主軸電機的實際速度與指令速度的誤差值超過允許值，一般是啟動時電機沒有轉動或速度上不去。（1）用萬用表檢查電源輸入三相交流是否有缺相。 首先要區(qū)別噪聲及振動發(fā)生在主軸機械部分還是電氣部分。（3）主軸電流限定值設置過小，負載重時，速度下降。（2）過載保護。驅動出現保護性的故障時（也稱報警） ，首先通過驅動器自身的指示燈以報警的形式反映出內容，具體說明見表 371。電動機過負載 當電動機所拖動的負載過大使超過電子熱繼電器的電流超過設定值時，按反時限性保護動作。當加/減速時間設定不當時，如主起/制動頻繁或時間設定太短，變頻器的加/減速無法在規(guī)定時間內完成，則通常容易產生過電壓報警。案例 2 螺紋亂牙。在設計過程中有些東西讓我很頭痛，例如數控機床主軸控制系統(tǒng)故障與維修和數控車床相關變頻器參數設置過程及優(yōu)化這兩大部分。 在這里要特別感謝我的指導老師黃國祥、毛偉老師，感謝您在整個畢業(yè)論文的創(chuàng)作過程對我的幫助和指導，感謝您在我懈怠散漫時的督促與教誨；感謝曾在我的畢業(yè)設計中予以我?guī)椭乃型瑢W，在大學的三年里，讓我脫胎換骨，讓我化蛹成蝶。寫到這里，我的心里充滿了希望與力量。通過這次畢業(yè)設計，我能力得到了很大提升。分析與處理過程：數控車床加工螺紋，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。例 2：安川變頻主軸在換刀時出現旋轉的故障維修。通訊錯誤RS 通訊錯誤 當通信時出錯，則保護動作。30KW） 。（3）速度偏差過大報警。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