【正文】 51 附錄： 空軍航空維修技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專(zhuān)業(yè) 0801 班 姓名 孟成龍 學(xué)號(hào) 46 指導(dǎo)老師： 黃登紅 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)控車(chē)床主軸速度控制及常見(jiàn)故障分析 設(shè)計(jì)題號(hào)： 21 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 1. 繪制并打印所在單位某數(shù)控車(chē)床上的 主軸傳動(dòng) 示意圖 一張（ 2 號(hào)圖紙）； 2. 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編制（不小于 8000 字）； 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容應(yīng)包括：對(duì)數(shù)控車(chē)床主軸速度控制（如正反轉(zhuǎn)、主軸停、主軸速度換擋控制和相關(guān)參數(shù)設(shè)置等）進(jìn)行介紹；寫(xiě)出并說(shuō)明主軸相關(guān)控制的 PMC 程序（梯形圖）； 數(shù)控車(chē)床上換擋控制中的常見(jiàn)故障及其處理方法。 再次我也十分感謝， 群中的各位朋友 ， 他們對(duì)于我遇到的困難提供了很多實(shí)際性的建議。 在以后的工作和 學(xué)習(xí)中，我會(huì)堅(jiān)持認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，把該做的事情做到最好！ 49 參考文獻(xiàn) 【 1】 劉永久，數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)（ FANUC 系統(tǒng)）。 因?yàn)槲抑?，現(xiàn)在我寫(xiě)的不是百無(wú)一用的高考官樣作文。 其次， 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的苦苦查詢，我發(fā)現(xiàn)中國(guó)數(shù)控技術(shù)還是不夠發(fā)達(dá)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的前后中， 我很幸運(yùn)的是每天能聯(lián)系到 黃登紅老師和宋福林老師 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合利用了以前所學(xué)的一些知識(shí)，并將它們與實(shí)際應(yīng)用靈活結(jié)合。 車(chē)床自動(dòng)換擋的接近開(kāi)關(guān)一般為電磁接近開(kāi)關(guān)， 需要換擋的齒輪軸距離接近開(kāi) 關(guān)幾毫米的距離才能感知。 46 （ 2）、主軸換擋不能完成（主軸一直在擺動(dòng)）而發(fā)出換擋超時(shí)報(bào)警 ① 電磁離合器線圈或控制電路故障。如： 原本是電磁離合器 1 的線圈輸出點(diǎn)，但是接線時(shí)卻錯(cuò)誤的接到了電磁離合器 2 的線圈（或者接近開(kāi)關(guān)的輸入 點(diǎn) 接錯(cuò)） ，這樣造成了機(jī)床實(shí)際檔位和系統(tǒng)檢測(cè)檔位不同。如果以上故障排除后還亂扣，則需要檢查系統(tǒng)是否良好或參數(shù)設(shè)置。 分析與處理過(guò)程： 一般的螺紋加工要經(jīng)過(guò)幾次切削才能完成，每次重復(fù)切削時(shí)，開(kāi)始進(jìn)刀的位置若不相同，則勢(shì)必會(huì)造成亂扣現(xiàn)象。 在本機(jī)床上，檢查發(fā)現(xiàn)該位設(shè)定為 “1” ，因此只有 “ 主軸速度到達(dá) ”信號(hào)為 “1” 時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。 44 經(jīng)查主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器的連接正常，故可以排除第 1 項(xiàng)；且通過(guò) CRT 的顯示，可以正常顯示主軸轉(zhuǎn)速，因此說(shuō)明主軸編碼器的PA、 *PA、 PB、 *PB 信號(hào)正常；再利用示波器檢查 PZ、 *PZ 信號(hào)，可以確認(rèn)編碼器零脈沖輸出信號(hào)正確。主軸的角度位移是通過(guò)主軸編碼器進(jìn)行測(cè)量的。 （ 3）電機(jī)過(guò)負(fù)荷斷路（電子過(guò)流保護(hù)） THM 故障原因：主軸電機(jī)過(guò)負(fù)荷。 變頻器報(bào)警的故障現(xiàn)象及解決方法： （ 1）、加速中過(guò)電流斷路 OC1 故障原因： 加速運(yùn)行中，當(dāng)變頻器輸出電流 達(dá)到或超過(guò)變頻器的額定電流的 200%時(shí)，保護(hù)回路動(dòng)作，停止變頻器輸出。需要機(jī)床生產(chǎn)廠家的專(zhuān)業(yè)人員對(duì)軸承進(jìn)行檢查、維修或更換。需要機(jī)床生產(chǎn)廠家的專(zhuān)業(yè)人員對(duì)所有主軸部件重新進(jìn)行動(dòng)平衡檢查 42 與調(diào)試。 C、 加減速不平衡 出現(xiàn)加減速不平衡的故障時(shí)，可檢查以下方面：變頻器加減速時(shí)間設(shè)定是否太短；負(fù)荷是否過(guò)重；轉(zhuǎn)矩提升設(shè)定值是否太大。 41 主軸 實(shí)際 速度與設(shè)定值相差很大 A、 數(shù)控系統(tǒng)方面的可能原因 ① 主軸速度參數(shù)是否設(shè)置合理。 主軸電機(jī)只能正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn) （ 1）、變頻器反轉(zhuǎn)控制端子外圍電路故障 。 。如果主軸倍率由 PMC（ =1） 給出，而 ～ （ PMC控制主軸倍率）為 0，則 系統(tǒng)的輸出模擬電壓為 0。 （ 3）、 PMC 主軸停止信號(hào)。 通過(guò)梯形圖排故的方法，得知 得電是有 （伺服 準(zhǔn)備結(jié)束信號(hào)）直接控制 。 設(shè)備使用出現(xiàn)故障在所難免，下面介紹數(shù)控車(chē)床主軸的 常見(jiàn) 故障及解決辦法。 對(duì)于數(shù)控機(jī)床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠(yuǎn)離震動(dòng)較大的設(shè)備（如沖床）和有電磁干擾的設(shè)備 ； （ 2） .數(shù)控機(jī)床應(yīng)有操作規(guī)程 。 38 數(shù)控車(chē)床主軸 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 常見(jiàn)故障 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高，具有很多的優(yōu)點(diǎn)。主軸電機(jī)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)帶（ Φ130/Φ230）傳到主軸 I，軸I 上的齒輪 2（ Z28）和軸 Ш上的齒輪 4（ Z80）嚙合，把主軸電機(jī)的動(dòng)力傳到了機(jī)床軸 Ш；軸 Ш上的齒輪 5（ Z47） 和 軸 VI 齒輪 6（ Z38）嚙合，發(fā)出 中 速檔位信號(hào)到系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸的 中 速控制。 圖 為 CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床 主軸換擋傳動(dòng)示意圖 （圖示為高速檔位）。 這里主要用來(lái)檢測(cè)主軸換擋是否到位。 主軸 傳動(dòng) 的機(jī)械結(jié)構(gòu) CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床主軸傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)還是比較簡(jiǎn)單的，在前面第 3 章的 齒輪變速箱調(diào)速控制中我們已經(jīng)有了一定了解。 其中主軸編碼器的作用：（ 1）、實(shí)現(xiàn)主軸位置，速度和一轉(zhuǎn)信號(hào)的控制；（ 2）、實(shí)現(xiàn)主軸與進(jìn)給軸的同步控制，即主軸每轉(zhuǎn)一周，刀具精確的移動(dòng)一個(gè)螺距 。 （ 6）、主軸點(diǎn)動(dòng)參數(shù) 參數(shù) P15 為點(diǎn)動(dòng)頻率，出廠時(shí)設(shè)置 5Hz； P16 為點(diǎn)動(dòng)加減速時(shí)間，出廠時(shí)設(shè)置 。該參數(shù)為設(shè)定主軸電機(jī)啟動(dòng)頻率 。其中 P20 為加減速基準(zhǔn)頻率， P44和 P45 分別為第二加速時(shí)間和 第二減速時(shí)間。該參數(shù)為設(shè)定變頻器最低輸出工作頻率。 U、 V、 W 在實(shí)地接線時(shí)對(duì)相續(xù)沒(méi)有要求。 B、 C 接線口部分其實(shí)還有一個(gè) A 接線口，不過(guò)在 變頻器內(nèi)部。 加工程序中的 M03 、 M0 M05 和 S 代碼經(jīng)譯碼交給PMC 程序或者直接由 Y 點(diǎn)輸出。 圖中 5 號(hào)接線口，就是變頻器 用 來(lái)接受 CNC 系統(tǒng)輸出的 控制電機(jī)轉(zhuǎn)速模擬信號(hào) ，一般為 0~10V 的電壓 。而在 PMC 程序中 的線圈是由 常開(kāi)觸點(diǎn)直接控制， 也就是伺服準(zhǔn)備結(jié)束信號(hào) 。所謂 “通用 ”包含著兩方面的含義：一是可以和通用的籠型異步電動(dòng)機(jī)配套應(yīng)用；二是具有多種可供選擇的功能，可應(yīng)用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。 主軸 PMC 控制 PMC控制主軸極性 進(jìn)行檔位比較 21 M40 選通脈沖 檔位檢測(cè) 1 檔位檢測(cè) 2 檔位檢測(cè) 3 齒輪選擇信號(hào) （輸入） 電磁離合器 1 線圈 電磁離合器 2 線圈 換擋錯(cuò)誤 M41 換擋 22 M42 換擋 M43 換擋 主軸換擋離合器 1 M43 到 M40 換擋 23 空擋延遲 主軸變檔離合器 2 24 換擋保持 2 變檔應(yīng)答延時(shí) 變檔啟動(dòng)延時(shí) 變檔保持 1 M40 到位后延時(shí) M41 到位后延時(shí) M42 到位后延時(shí) 25 M43 到位后延時(shí) M 檔位保持 26 變檔時(shí) YC2 延時(shí)斷電 主軸反轉(zhuǎn) 主軸反轉(zhuǎn)信號(hào)保持 主軸正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)繼電器 反轉(zhuǎn)繼電器 主軸正轉(zhuǎn)信號(hào)保持 27 上述為 主軸自動(dòng)換擋的 PMC 程序，其中 G033 G035G0377 為主軸 電機(jī)速度指令選擇信號(hào)； G033 G035 G0376為主軸電機(jī)指令極性選擇信號(hào)； F0072 為主軸速度選通信號(hào)；G028 2 齒輪選擇信號(hào)（輸入）； F0011 為復(fù)位中的信號(hào)； G0084和 X00084 為緊急停止信號(hào) 。 數(shù)控車(chē)床主軸齒輪自動(dòng)換擋控制流程： CNC 系統(tǒng)讀取自動(dòng)換擋 M 代碼，轉(zhuǎn)化成主軸換擋信號(hào)輸出；通過(guò)系統(tǒng) PMC 檔位信號(hào)的檢測(cè)，比較換擋信號(hào)與當(dāng)前檔位是否一致來(lái)判別是否執(zhí)行； 當(dāng) CNC 系統(tǒng)發(fā)出換擋請(qǐng)求后 ，系統(tǒng) PMC 發(fā)出換擋控制信號(hào)，控制相應(yīng)的電磁離合器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主軸檔位切換，同時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)控制（便于嚙合齒輪，利于換擋）； 當(dāng)換擋信號(hào)與實(shí)際檔位信號(hào)檢測(cè)一致是，發(fā)出主軸檔位切換完成信號(hào)，電磁離合器線圈斷電，同時(shí)停止主軸電機(jī)的擺動(dòng)；通過(guò)系統(tǒng) PMC 程序，輸入機(jī)床主軸新的檔位確定信號(hào)（ 和 ），同時(shí)發(fā)出自動(dòng)換擋輔助功能代碼完成信號(hào)；當(dāng)換擋輔助功能代碼完成信號(hào)發(fā)送后，系統(tǒng)根據(jù)主軸速度指令及系統(tǒng)檔位最高速度參數(shù)（ 374 3742 和 3743），向主軸放大器發(fā)出主軸速度信號(hào)（向變頻器 5 號(hào)端子輸入 主軸速度模擬電壓）。用PMC 控制主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，該參數(shù)無(wú)效，不進(jìn)行 主軸轉(zhuǎn)速上限的限定。 18 （ 8） 齒輪檔位最高 轉(zhuǎn)速的設(shè)定 參數(shù) 374 374 374 3744，分別是齒輪檔位 4 的主軸最高轉(zhuǎn)速。該參數(shù)設(shè)定主軸速度模擬輸出的偏置電壓的補(bǔ)償值。但是，在剛性攻絲中，倍率固定為 100%，與此參數(shù)的設(shè)定無(wú)關(guān)。 （ 4） 主軸速度到達(dá)檢測(cè)功能參數(shù) 參數(shù) 37080： “ 0”為不檢測(cè)主軸到達(dá)信號(hào)，“ 1”為檢測(cè)主軸到達(dá)信號(hào)。雖然 ， 實(shí)地生產(chǎn)加工的機(jī)床這類(lèi)故障較少 ，但是對(duì)于新機(jī)床的安裝調(diào)試，研究 CNC 系統(tǒng) 參數(shù)的設(shè)定是很有必要的。 從 PMC 中可以得知， 是否得電與 、 、 、 均有關(guān)。 和 分別為模擬主軸正轉(zhuǎn)控制信號(hào)和反轉(zhuǎn)信號(hào)。 如何由觸點(diǎn)的組合判斷主軸倍率？ 如： 1 0 0 0 =0001（二進(jìn)制） =1 （十進(jìn)制） 由于組合由二進(jìn)制轉(zhuǎn)化的十進(jìn)制數(shù)值為 1 ， 則查看數(shù)據(jù)表中的第 1 個(gè)數(shù)字為 50，則上列組合主軸倍率為 50%。 其中 G30 為 FANUC0i 系統(tǒng)的主軸倍率信號(hào)（二進(jìn)制形式指定）， 通過(guò)機(jī)床系統(tǒng)面板的倍率開(kāi)關(guān)輸出 X 信號(hào)對(duì) PMC 發(fā)出指令。 FANUC 系統(tǒng)主軸控制的 PMC 程序 對(duì)于 CAK6150Di 數(shù)控車(chē)床 的主軸正反?？刂?，即可以在 MDI方式下輸入 M0 M0 M05 和 S 信號(hào)進(jìn)行直接控制；也可以在 EDIT（ 編輯 ） 方式中輸入整段的加工程序，在自動(dòng)方式下運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸狀態(tài)的控制。 按輸出模擬電壓（通常