【正文】 觸不良等故障。 (3)主軸不轉(zhuǎn)還可能是由于主軸位置傳感器安裝有誤。若有，可按報警提示的內(nèi)容采取相應(yīng)措施，若無．則應(yīng)檢查速度指令信號是否正常，若不正常，則為系統(tǒng)側(cè)輸出有問題或數(shù)／模轉(zhuǎn)換器存在故障。若無關(guān)，故障 多數(shù)是由于速度控制回路調(diào)整不當(dāng)引起的，或連接器接觸不良，或電機內(nèi)部存在機械故障 。③若反饋電壓不正常，則進一步檢查振動周期是否與速度有關(guān)。 (1)機械系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲可以從以下幾個方面進行檢查① 檢查主軸軸承的潤滑情況，是否缺少潤滑脂，如果缺少應(yīng)按量補充；② 主軸驅(qū)動皮帶輪是否存在轉(zhuǎn)動不平衡狀況；檢查動平衡塊是否松動或脫落，如需要，應(yīng)對平衡塊進行適當(dāng)調(diào)整； (2)對于交流主 17 軸電機旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的異常噪聲及振動，維修時可以從以下幾個方面進行處理：①首先確定異常噪音或振動是在什么狀態(tài)下發(fā)生的 ，如在減速過程中發(fā)生，則是再生回路故障，應(yīng)重點檢查再生回路的晶體管模塊是否損壞，保險是否熔斷；②若在等速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪音或振動，則先檢查反饋電壓是否正常，然后在突然切斷指令的情況下，觀察電機自由停車過程中是否有異常噪音或振動。 主軸出現(xiàn)異常噪音或振動 在主軸等速旋轉(zhuǎn)過程中，常會出現(xiàn)異常噪音或振 動，這種情況可能來自于主軸電機或是機械系統(tǒng)。若不盡快散熱、強制冷卻，控制其溫升，會使主軸發(fā)生熱變形，影響加工精度。按電氣圖重新接線，更換新主軸單元后，機床恢復(fù)正常 [3]。電阻與扼流圈 L 得作用是在啟動時防止浪涌電流對主軸單元的沖擊。檢查該單元供電線路，發(fā)現(xiàn)供電線路實際接線與電氣圖不符，如圖 22 所示。 分析與處理過程：打開主軸伺服單元電箱，發(fā)現(xiàn)伺 服單元無任何顯示。于是 ,可控硅輸出的正向電壓與電動機電勢迭加 ,產(chǎn)生很大的電流 ,此時產(chǎn)生的逆變顛覆 ,輕則燒壞保險絲 ,重則燒壞可控硅。但若在停車降速的情況下 (即逆變狀態(tài) ),可控硅在關(guān)斷時有很長一段時間處于正向阻斷狀態(tài)。燒可控硅的原因分析 :機床在停車降速情況下燒可控硅或燒保險是由于缺相造成逆變失敗。發(fā)現(xiàn)觸發(fā)電路中的放大復(fù)合管 T3 性能不好造成。機床調(diào)速系統(tǒng)的可控硅整流部分為三相半波反并聯(lián)控制 ,檢查發(fā)現(xiàn)一只可控硅燒壞。 分析與處理過程：通過對供電系統(tǒng)進行檢修發(fā)現(xiàn) :(1)原自動空氣斷路器已損壞 , 15 其中一相觸頭接觸面太?。?(2)車間供電變壓器容量小 ,處于超負荷運行。經(jīng)重新安裝后，機床恢復(fù)正常。檢查高速檔電磁閥已經(jīng)得電，但高速檔到位信號為“ 0”，由此判定故障原因在機床的機械或液壓部分。在此條件下再次啟動主軸，機床恢復(fù)正常。對照系統(tǒng)的接口信號，通過對 PLC 程序梯形圖的分析發(fā)現(xiàn)： PLC 程序中主軸的高 /低速換檔的標(biāo)志位、機床的高 /低速檔檢測開關(guān)輸入信號均為“ 0”，這與實際情況不符。 分析與處理過程：測量主軸驅(qū)動器的速度指令 Vcdm 信號，發(fā)現(xiàn)在 0~4500r/min的任何 S 指令下， Vcmd 總是為 0，進一步測量 CNC 的 S 模擬輸出，其值亦為“ 0”，表明 CNC 的主軸速度控制指令未輸出 。 進一步檢查發(fā)現(xiàn)，該信號連接線斷開；重新連接后，螺紋加工動作恢復(fù)正常。 在本機床上，檢查發(fā)現(xiàn) 該位設(shè)定為“ 1”，因此只有“主軸速度到達”信號為“ 1”時，才能實現(xiàn)進給。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的說明書，進一步分析螺紋加工功能與信號的要求，可以知道螺紋加工時，系統(tǒng)進行的是主軸每轉(zhuǎn)進行動作，因此它與主軸到達的信號有關(guān)。 經(jīng)檢查主軸編碼器與主軸驅(qū)動器之間的連接正常，故可以排除第一項；且通過CRT 的顯示，可以正 常顯示主軸轉(zhuǎn)速，因此說明主軸編碼器的 A、 *A、 B、 *B 信號正常；在利用示波器檢查 Z、 *Z 信號，可以確認編碼器零脈沖輸出信號正確。 (2)主軸編碼器故障。主軸的角度位移是通過主軸編碼器進行測量的。 13 主軸變頻器系統(tǒng)復(fù)位主軸使能+主軸電機17 13 主軸 指令12 屏蔽11 公共 端子4 內(nèi)部 故障輸入3 外部 故障輸入2 反轉(zhuǎn)1 正轉(zhuǎn)故障輸出圖 11 主軸驅(qū)動部分的電器原理圖 在自動加工時，發(fā)現(xiàn)機床不執(zhí)行螺紋加工程序。 檢查機床機械傳動系統(tǒng)的安裝與連接，未發(fā)現(xiàn)異常，而在脫開主軸電動機與主軸機床的連接后，從控制面板上觀察主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩顯示，發(fā)現(xiàn)其值有較大的變化，因此初步判定故障在主軸驅(qū)動系統(tǒng)的電器部分。 分析與處理過程 :數(shù)控機床的振動與機械系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)整以及機械系統(tǒng)的固有頻率、主軸系統(tǒng)的固有頻率等因數(shù)有關(guān)，其原因通常比較復(fù)雜。 在確認主軸驅(qū)動器模擬量輸入正確的前提下，進一步檢查主軸轉(zhuǎn)向信號，發(fā)現(xiàn)其輸入模擬量的極性與主軸轉(zhuǎn)向的輸入信號不一致；交換模擬量的極性后重新開機，故障排除，主軸可以正常旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)故障現(xiàn)象，為了確定故障部位，利用萬用表測量系統(tǒng)的主軸模擬量輸出，發(fā)現(xiàn)在不同的 S**指令下，其值改變，由此確認數(shù)控 系統(tǒng)工作正常。 分析與處理過程：在數(shù)控機床上，主軸轉(zhuǎn)速的控制，一般是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)不同的 S 代碼，輸出不同的主軸轉(zhuǎn)速模擬量值，通過主軸驅(qū)動器實現(xiàn)主軸變速的。對于有些要求較高的機床可將主軸水冷卻和切削液分為兩個不 同的系統(tǒng)，當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)只能應(yīng)用到單元式主軸上。在主軸設(shè)計中除了正確地選擇主軸組件，減少系統(tǒng)熱源強度外，對主軸要進行水冷卻，以降低溫升和減少系統(tǒng)熱位移。大量的熱能會造成主軸嚴(yán)重的熱變 形，不僅影響主軸回轉(zhuǎn)精度，而且還會抑制主軸轉(zhuǎn)速的提高，速度愈高這種現(xiàn)象愈明顯。另外，為了提高刀具重復(fù)安裝精度 ，減少刀具錐柄和主軸錐孔非正常接合，在自動裝刀系統(tǒng)中必須設(shè)置主軸準(zhǔn)停機構(gòu)和用以清潔刀具錐柄、主軸錐面的吹氣或噴液的機構(gòu)。由預(yù)緊彈簧控制軸向拉力，再由氣壓、液壓或機械螺桿等執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)松刀和夾刀動作的拉桿機構(gòu) ( 如圖 5) 。在高速加工中為了提高主軸軸承的壽命和確保軸承的旋轉(zhuǎn)精度，必須采取嚴(yán)格的密封措施，然而密封效果較好的接觸式密封又勢必影響到主軸轉(zhuǎn)速的提高，因此目前通 用的有主軸吹氣、迷宮密封等非接觸式密封方式，對于要求不高的可以采用間隙密封，但必須準(zhǔn)確地控制間隙的大小，一般是在 ～ 之間。 圖 (a) 圖 (b) 圖 普通螺母鎖緊時螺紋偏斜對軸承的影響 主軸軸承的密封和潤滑：由于高速機床主軸轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)速達 5000r/min 以上時脂潤滑已很難達到要求，而稀油潤滑在高速運動中潤滑油的多少明顯地影響到主軸運行的平穩(wěn)性。 如圖 2 所示，采用兩個角接觸球軸承背靠背組配，使支承點 A 、 B 兩點向外擴 展，縮短了主軸頭部的懸伸，大大地減少了主軸端部的撓曲變形，提高了主軸剛度。 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 主軸軸承 主軸軸承的選擇：鑒于加工中心和高速數(shù)控銑床的大負荷、高轉(zhuǎn)速和高精密的要求，普通的主軸雙聯(lián)軸承結(jié)構(gòu)已滿足不了要求現(xiàn)在對于高速加工中心和數(shù)控銑床，大多采用角接觸軸承組合設(shè)計。目前，國際上工業(yè)發(fā)達國家生產(chǎn)的高速加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速高達 20210～100000r/min，國內(nèi)中小型加工中心、數(shù)控銑床的主軸最高轉(zhuǎn)速也達 4000～6000r/min 。現(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場新的技術(shù)革命 [1]。 電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā) 9 展。 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展 由于在加工自由曲 面時， 3 軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，進而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響，而 5 軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削 3 維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā) 5 軸、 6 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，隨著 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及， 5 軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。 柔性制造范疇的機床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。 8 當(dāng)前國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達 6000 小時以上，驅(qū)動裝置達 30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。此時數(shù)控 系統(tǒng)的 MTBF 就要大于 小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的 MTBF 就必須大于 10 萬小時。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16 小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在 P(t)＝ 99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間 MTBF 就必須大于 3000 小時。柔性自動化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，同時注重加強單元技術(shù)的開拓、完善，數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性 制造系統(tǒng)能方便地與 CAD、 CAM、 CAPP、 MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越