数控机床主轴驱动装置及维修_图文
数控机床主轴控制_图文
5.1.3高速主轴的设计
表5-1铝合金在切削实验中切削速度和表面粗糙度的关系
转速/r﹒min-1 进给量 /mm﹒min-1
10000 20000 30000 40000
1000 2000 3000 4000
切削速度 /m﹒min-1 785 1570 2356 3142
Ra/μm
0.56 0.46 0.32 0.32
5.2.1主轴直流电动机
图5-11
直流主轴电动机结构示意图
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
数控机床常用的直流主轴驱动系统的原理框图如图5-13所示。
（图5-13） 直流主轴驱动系统原理图
实际直流电机的电刷和换向片：
直流电机的基本结构
电机模型的各组成部件
固有机械特性
称为理想空载转速
V2 W1
n
U1
U2
W2 V1
三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势
交流电机三相对称绕组, 通入三相对称电流，磁动势是三相 的合成磁动势。
取U相绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序的方向作为 x的参考方向、U相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动 势为：
三相的合成磁动势：
可见：三相合成磁动势也是一个圆形旋转磁动势。
（4）励磁回路方程
（5）气隙磁通
。U 。
I Ia
M Ea
。 Uf 。
Φ
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
1调磁调速回路 图5-13的上半部分为励磁控制回路，由于主轴电动
机功率通常较大，且要求恒功率调速范围尽可能大 ，因此，一般采用他励电动机，励磁绕组与电枢绕 组相互独立，并由单独的可调直流电源供电。
2、交流主轴驱动系统
5.1.2主轴变速方式
数控机床主轴驱动系统与维修
数控机床主轴驱动系统与维修数控机床是现代机械加工工业中不可或缺的设备。
数控机床主轴驱动系统是数控机床排产和加工主要特点之一，是数控机床核心部件之一，主要由主轴电机、主轴装置、传动联轴器、变换机构及传感器等部件组成。
在数控机床的加工过程中，主轴驱动系统的状态和运行状况影响着机床的生产效率、产品精度和稳定性。
本文将从数控机床主轴驱动系统的构成、工作原理及常见故障的检修等方面进行分析和介绍。
一、数控机床主轴驱动系统构成1.主轴电机一般数控机床都采用交流电机或直流电机作为其主轴电机。
随着科技的发展，越来越多的数控机床开始采用交流无刷电机或同步电机作为主轴电机，以满足高速、高精度、低噪声等性能指标。
2.主轴装置主轴装置由主轴头、轴承、主轴套、锁紧装置、紧固装置等部件组成。
主轴头是主轴驱动的重要组成部分，其性能好坏决定了机床加工能力和精度。
轴承是支撑主轴转动的重要部件，其质量和性能直接影响数控机床的加工精度和可靠性。
3.传动联轴器传动联轴器是数控机床主轴驱动系统的连接部件，其功能是把主轴电机传递的动力通过联轴器传到主轴上，使加工件达到所需的转速。
4.变换机构变换机构在数控机床主轴驱动系统中十分重要，它的主要作用是在不同加工工艺和工件程序时实现主轴转速的变速和变向。
5.传感器传感器作为主轴驱动系统中的测量和监控装置，主要用于测量主轴的转速、温度、振动、负载等参数，并传递给数控系统进行监控和调整。
二、数控机床主轴驱动系统工作原理数控机床主轴驱动系统的工作原理主要是通过主轴电机的旋转，使得主轴旋转起来，从而完成加工件的加工工作。
具体来说，数控机床主轴驱动系统的工作过程可分为几个步骤：1. 加工工件信息输入首先，操作人员将加工工件的相关信息输入至数控系统中，包括加工轮廓、加工工艺、加工精度、主轴转速等。
2. 主轴电机启动经过数控系统内部计算后，形成相应的电机控制信号，启动主轴电机，主轴电机产生的强烈动力带动主轴旋转。
第2章数控机床机械结构的故障诊断和维修PPT课件
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2.2.5主轴的润滑与冷却
主轴轴承润滑和冷却是保证主轴正常工作的必要手段。
2.2.6主轴部件的维护
数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件， 它的回转精度影响工件的加工精度；它的功率大小和回 转速度影响加工效率；它的自动变速、准停和换刀等影 响机床的自动化程度。
2.2.7主传动链的维护 2.2.8主传动系统常见故障及排除方法
（一）传动原理 静压蜗杆—蜗轮齿条是一种精密传动副，用于将回转运
动转变为直线位移。如图2-31所示，蜗杆可看作长度 很短的丝杠，其长径比很小。蜗轮齿条则可以看作一 个很长的螺母沿轴向剖开后的一部分。与滚珠丝杠不 同，蜗轮齿条能无限接长，因此，运动部件的行程可
以很长。
（二）传动方案
蜗杆—蜗轮齿条机构常用传动方案有以下两种：
(4)刀具交换时掉刀 换刀时主轴箱没有回到换刀点或 换刀点漂移，机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀， 都会导致换刀时掉刀。
(5)机械手换刀速度过快或过慢 可能是因气压太高或 太低和换刀气阀节流开口太大或太小。
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2.4.7加工中心自动换刀装置常见故障分析
① 刀库乱刀故障处理方法
故障原因：
2.5.3回转工作台的常见故障及排除方法
回转工作台的常见故障及排除方法如表2-6所示。
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2.6 数控机床的液压与气动装置
现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控 系统外，还需要配备液压和气动装置来辅助实现整机的 自动运行功能。液压传动装置使用工作压力高的液体介 质，机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠， 易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液 渗漏时污染环境。气动装置的气源容易获得，机床可以 不必单独配置动力源，装置结构简单，工作介质不污染 环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁起动 的辅助动作。过载时比较安全，不易发生过载损坏机件 等事故。
数控机床主轴驱动装置及维修
5．功能参数设定错误报警
OPE01：变频器容量设定不当。 OPE02：参数设定不当（参数设定超过设定范围）。 OPE03：多功能输入设定不当（多功能输入有2个以上相 同的值）。 OPE06：控制方式参数选择错误（参数A1—02设定与变 频器实际控制方式不符）。 OPE10：U/F参数设定不当（最高频率、基本频率、中间 频率、最低频率之间设定矛盾）。 首先进行变频器初始化操作．如果故障解除，则为变频 器参数设定不当．如果故障还存在，则需更换变频器．
（3）输出侧短路故障SC（Short Circuit）
产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机短路； 变频器电流检测电路不良。
（4）主回路熔断器故障PUF（DC Bus Flues Open）
产生故障的可能原因有：变频器的逆变块击穿短路；电动机相间短 路。
3．散热板片过热故障OH（Heat sink Over Tmp）
2.FANUC系统α系列主轴模块的连接
CX1A：交流200V电压输入 连接到电源模块的CX2B
CX2A：DC24V输入接口 与电源模块的CX2B相连
JX1A ： 模 块 之 间 信 息 接 口 连接到电源模块的JX1B
JY2：主轴电动机内装传感 器信号及定子绕组温度开关 信号
DC Link：DC300V输入，连接 到电源模块的直流电压输出
663 4133 4133 3
651 4019#7 4019#
9#7
7
650 4001.2 4002.1
1#2
6577 4077
4077
电机代码
初始化位
是否使用位置 27# 编码器 主轴定向位置 偏移量
4003#2 /3
主轴定向旋转 方向
数控机床机械系统装调与维修22数控车床主传动系统装调与维修PPT课件
三位液压拨叉工作原理图 1、5—液压缸2—活塞杆3—拨叉4—套筒
当液压缸5通压力油， 而液压缸1卸压时， 活塞2和套筒4一起 向右移动，在套筒4 碰到油缸5的端部后， 活塞杆2继续右移到
极限位置，此时， 三联齿轮块被拨叉3 移动到右端。
(2)通过带传动的主传动 主要用在转速较高、变速范围不大的机床。适用于高速、低转矩特性的 主轴。常用的是同步齿形带。
控机床
适用于中等精度、 低速与重载的数
控机床主轴。
2.滑动轴承支承
静压轴承 1—进油孔 2—油腔 3—轴向封油面4—周向封油面5—回油槽
磁悬浮轴承
磁悬浮轴承 l—基准信号2—调节器3—功率放大器4—位移传感器5—定子6—转子
磁悬浮轴承的高速主轴部件
磁悬浮轴承的高速主轴部件 l-刀具系统2、9-捕捉轴承3、8-传感器4、7-径向轴承5-轴向推力轴承
轴承内圈移动
2.修磨座圈或隔套
修磨座圈
隔套3Βιβλιοθήκη 自动预紧用沿圆周均布的弹簧来对轴承预加一个基本不变的载荷，轴承磨 损后能自动补偿，且不受热膨胀的影响。缺点是只能单向受力。
自动预紧
：您对所在学校的数控机床主轴支承预紧时遇到 了什么情况？您是怎样解决的？
二、主轴的密封
：在教师的带领下，到工厂中看一下主轴的密封。
圆弧齿
结构图
实物图
同步齿形带
同步齿形带型号选择图
应用齿形带的注意事项
1.带轮由密度小的材料制成。带轮所允许的最小直径，根据有效 齿数及平带包角，由齿形带厂确定。
2.在驱动轴上的带轮应直接安装在电动机轴上。 3.同步齿形带必须预加载。预加载的方法可以是电动机的径向位 移或是安装张力轮。 4.地较长的自由齿形带(大于带宽9倍)，为衰减带振动常用张力轮 。 张力轮可以是安装在齿形带内部的牙轮，但是更好的方式是在齿形 带外部采用圆筒形滚轮，
数控机床主轴驱动系统与维修
第五章数控机床主轴驱动系统与维修数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统,它的性能直接决定了加工工件的表面质量,因此，在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得很重要。
本章主要内容:——介绍数控机床主轴驱动系统组成及特点、分类等;——介绍了通用变频器及典型系统变频主轴的连接线路、相关参数等；——简介了通用变频主轴、伺服主轴的主要故障及处理方法,并介绍了一些维修实例。
5.1 概述数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，其功能是接受数控系统(CＮC）的S码速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工。
它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。
通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类;主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。
5.１.1 数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。
机床主轴的工作运动通常是旋转运动,不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。
数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。
在20纪60－70年代,数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。
随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展,上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。
现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：１、调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心,为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速,并减少中间传动环节，简化主轴箱。
目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达１∶１00，恒功率调速范围也可达1∶30,一般过载1.５倍时可持续工作达到30min。
主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床,大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。
CNC主轴驱动及控制.pdf
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四．有级调速、无级调速、分段无级调速
1.有级调速是仅提供有限级别的速度，无级 调速是在速度范围可以任意指定速度。 2.控制主轴的信号电压种类： CNC→主轴 a、0±10V的模拟电压； b、单向性：0—10V、提供方向控制； c、12位BCD； d、全数字。
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三．主轴驱动装置的原理：
1.直流驱动
工作状态
(1).额定转速以下、恒磁，调电枢 电压，此时恒转矩。 (2).超过额定转速、电枢电压恒定、 弱磁工作，恒功率。
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控制方案:
方案1：适用于中、高档数控机床，电机为变频电 机，具有转子位置检测及测速。可相应开发出c轴功能 方案2：采用变频器可控制普通异步电机，这种方 案也可实现无级调速。
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五.主轴准停功能
1.定义：主轴准停是指能主轴按指令要求准确停在指定 位置,也称作主轴定向。 2.作用：换刀和镗孔时定向、确定反向退刀方向。
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3.准停的实现
1）.机械准停
早期的机床 使用过，现在很 少使用。 缺点是：高 速时动平衡不 好，调试不方便。
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3.分段无级调速 a、当低速时为恒转矩，当需要低速强力切削时需要提 高其转矩。措施是通过换挡，降低主轴速度，增大转 矩。 b、一般变挡为两到三级。
数控机床维修及维护基础PPT课件
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PLC装置部分
1、 PLC装置及其编程器的连接、编程、操 作方面的技术说明书.
2、 PLC用户程序清单或梯形图. 3、 I/O地址及意义清单. 4、 报警文本以及PLC的外部连接图。
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第29页/共84页
伺服单元
1、进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书.其中包括伺 服单元的电气原理框图和接线图，主要故障的报警显示，重要的调整点和测试 点。
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•5、按加工方式分类
1）金属切削类机床。 如数控车床、数控铣床、加工中心、数控钻床、数
控磨床、数控镗床等。 2）金属成型类机床。
如数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。 3）数控特种加工机床。
如数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光 切割机床等。 4）其他类型的数控机床。
维修工作做得好坏，排除故障的速度 快慢，主要决定于维修人员对系统的熟悉 程度和运用技术资料的熟练程度。
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数控装置部分
1、数控装置安装、使用（包括编程）、 操作和维修方面的技术说明书，
2、系统参数的意义及其设定方法， 3、装置的自诊断功能和报警清单， 4、装置接口的分配及其含义等等。
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第8页/共84页
机床本体
• 机床本体即数控机床的机械部件，包括: 主运动部件; 给进运动执行部件（工作台、拖板及其传动部件）; 支承部件（床身立柱等）.
辅助装置: 具有冷却、润滑、转位和夹紧等功能的装置。 加工中心类的数控机床还有存放刀具的刀库、交换
《数控机床故障诊断与维修》第四章主轴驱动系统故障诊断与维修
项目描述
随着SPWM变频调速系统的发展，部分数控机床主轴驱动采用 通用变频器控制。所谓“通用”包含着两方面的含义：一是可以和 通用的笼型异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能， 可应用于各种不同性质的负载。变频器故障是常见的数控机床主轴 系统故障之一。
任务二 变频器故障诊断与维修
知识链接
（1）安川变频器的常见故障。 （2）主轴通用变频器常见报警及故障处理。
任务二 变频器故障诊断与维修
一、安川变频器控制的主轴在换刀时出现旋转
1.故障分析
任务实施
（1）通过查询安川变频器对输入信号的干扰资料，初步确认故障 原因与线路有关。 （2）再次检查机床的主轴驱动器、刀架控制的原理图与实际接线， 可以判定在线路连接、控制上两者相互独立，不存在相互影响。 （3）进一步检查变频器的输入模拟量，屏蔽电缆布线与屏蔽线连接， 发现该电缆的布线位置与屏蔽线均不合理。
本项目包括FANUC主轴系统的连线、主轴驱动单元参数设置、 FANUC α系列主轴的常见故障诊断方法和FANUC直流主轴驱动系统 常见故障诊断及处理。
项目描述
通过本项目的学习，学生应达到相应的能力目标，包括能够根 据电气原理图连接FANUC α主轴驱动系统；能够设定驱动单元参数 ；能够诊断常见的FANUC α主轴系统故障，并作相应处理；能够诊 断常见的FANUC直流主轴系统故障，并作相应处理。
2.故障处理
（1）切断驱动器电源，将设定端S1置“TEST”。 （2）接通驱动器电源。 （3）按组合键【MODE】、【UP】、【DOWN】和【DATASET】。 （4）当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键, 并保持1 s以上。 （5）按组合键【MODE】和【UP】，使参数显示“FC-22”。 （6）按软键【DATASET】1 s以上，显示器显示“GOOD”，标准参数写入完成。 （7）切断驱动器电源，将S1（SH）重新置“DRIVE”。