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數(shù)控銑床主軸的故障與維修
2024-04-11
數(shù)控銑床的主軸準(zhǔn)停功能又稱作主軸定向功能,，是精鏜孔等加工時(shí)所必須的功能,。通常主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)有機(jī)械式與電氣式兩種,，現(xiàn)代數(shù)控銑床采用電氣式準(zhǔn)停裝置方式定位的較多,，電氣式有磁傳感器型、編碼器型,、數(shù)控系統(tǒng)控制型三種方法,。
一、數(shù)控銑床主軸電氣準(zhǔn)停裝置
1.磁傳感器型主軸準(zhǔn)停裝置
磁傳感器主軸準(zhǔn)停裝置是利用磁性傳感器檢測(cè)定位,。在主軸上安裝一個(gè)發(fā)磁體,，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡1～2mm處固定一個(gè)磁傳感器，經(jīng)過放大器與主軸控制單元連接,。當(dāng)主軸控制單元接收到數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的準(zhǔn)停信號(hào)ORT時(shí),，主軸速度變?yōu)闇?zhǔn)停時(shí)的設(shè)定速度,，當(dāng)主軸控制單元接收到磁傳感器信號(hào)后，主軸驅(qū)動(dòng)立即進(jìn)入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制,，目標(biāo)位置即為準(zhǔn)停位置,。準(zhǔn)停后，主軸驅(qū)動(dòng)裝置向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出準(zhǔn)停完成信號(hào)ORE,。
2.編碼器型主軸準(zhǔn)停裝置
通過主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)置安裝的位置編碼器或在機(jī)床主軸箱上安裝一個(gè)與主軸1∶1同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)?？刂疲瑴?zhǔn)停角度可任意設(shè)定,。主軸驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部可自動(dòng)轉(zhuǎn)換,，使主軸驅(qū)動(dòng)處于速度控制或位置控制狀態(tài)。
3.數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停裝置
準(zhǔn)停的角度可由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定成任意值,，準(zhǔn)停由數(shù)控代碼M19執(zhí)行,。當(dāng)執(zhí)行M19或M19S××時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)先將M19送至PLC,，處理后送出控制信號(hào),，控制主軸電動(dòng)機(jī)由靜止迅速升速或在原來運(yùn)行的較高速度下迅速降速到定向準(zhǔn)停設(shè)定的速度nORT運(yùn)行，尋找主軸編碼器零位脈沖C,，然后進(jìn)入位置閉環(huán)控制狀態(tài),，并按系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定定向準(zhǔn)停,。若執(zhí)行M19無S指令,，則主軸準(zhǔn)停于相對(duì)C脈沖的某一缺省位置；若執(zhí)行M19S××指令,，則主軸準(zhǔn)停于指令位置,，即相對(duì)零位脈沖××度處。主軸定向準(zhǔn)停的具體控制過程,，不同的系統(tǒng)其控制執(zhí)行過程略有區(qū)別,，但大同小異。
二,、主軸準(zhǔn)停工作原理
主軸定位時(shí)的轉(zhuǎn)速曲線,，其工作過程為：①當(dāng)主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速n≥600r/min時(shí)，輸入定位指令,，主軸立即減速到定位基act準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(約600r/min)再旋轉(zhuǎn)1.5～3r/min后達(dá)到同步,，然后進(jìn)入位置控制，使主軸定位到預(yù)置點(diǎn)并保持位置閉環(huán),。②當(dāng)60r/min≤n≤600r/min時(shí),，輸入定位指令，主軸以現(xiàn)行轉(zhuǎn)速達(dá)到同步,，然后act進(jìn)入位置控制(下限60r/min為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速),。③當(dāng)主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速為0或＜60r/min時(shí),，輸入定位指令，主軸以60r/min的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)并達(dá)到同步,，再進(jìn)入位置控制,。
三、主軸準(zhǔn)停裝置的常見故障
1.主軸不能準(zhǔn)停
故障現(xiàn)象：某采用SIEMENS 810M的數(shù)控銑床,，配套6SC6502主軸驅(qū)動(dòng)器,，在調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速＞200r/min時(shí),，主軸不能定位的故障,。
分析與處理：為了分析確認(rèn)故障原因，維修時(shí)進(jìn)行了如下試驗(yàn)：①輸入并依次執(zhí)行“S100M03,；M19”指令,，機(jī)床定位正常。②輸入并依次執(zhí)行“S100M04,；M19”指令,，機(jī)床定位正常。③輸入并依次執(zhí)行“S200M03,；M05,；M19”指令，機(jī)床定位正常,。④直接輸入并依次執(zhí)行“S200M03,；M19”指令，機(jī)床不能定位,。
根據(jù)以上試驗(yàn),，確認(rèn)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器工作正常,，考慮引起故障的可能原因是編碼器高速特性不良或主軸實(shí)際定位速度過高引起的,。因此，檢查主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速,，發(fā)現(xiàn)與指令值相差很大,，當(dāng)執(zhí)行指令S200時(shí)，實(shí)際機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為300r/min,，調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù),，使主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令值相符后，故障排除,。
2.主軸準(zhǔn)停位置不穩(wěn)定
故障現(xiàn)象：某采用SIEMENS 810M的數(shù)控銑床,，配套6SC6502主軸驅(qū)動(dòng)器，在調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)主軸定位點(diǎn)不穩(wěn)定的故障,。
分析與處理：通過反復(fù)試驗(yàn)多次定位,，確認(rèn)故障的實(shí)際現(xiàn)象為：①該機(jī)床可以在任意時(shí)刻進(jìn)行主軸定位，定位動(dòng)作正確,。②只要機(jī)床不關(guān)機(jī),，不論進(jìn)行多少次定位，其定位點(diǎn)總是保持不變,。③機(jī)床關(guān)機(jī)后,，再次開機(jī)執(zhí)行主軸定位，定位位置與關(guān)機(jī)前不同,，在完成定位后,，只要不關(guān)機(jī)，以后每次定位總是保持在該位置不變,。④每次關(guān)機(jī)后,，重新定位，其定位點(diǎn)都不同,，主軸可以在任意位置定位,。
主軸定位的過程，是將主軸停止在編碼器“零位脈沖”位置的定位過程,，并在該點(diǎn)進(jìn)行位置閉環(huán)調(diào)節(jié),。根據(jù)以上試驗(yàn)，可以確認(rèn)故障是由于編碼器的“零位脈沖”不固定引起的,。分析可能引起以上故障的原因有：①編碼器固定?良,，在旋轉(zhuǎn)過程中編碼器與主軸的相對(duì)位置在不斷變化。②編碼器不良,，無“零位脈沖”輸出或“零位脈沖”受到干擾,。③編碼器連接錯(cuò)誤,。
逐一檢查上述原因,，排除了編碼器固定不良、編碼器不良的原因,。進(jìn)一步檢查編碼器的連接,，發(fā)現(xiàn)該編碼器內(nèi)部的“零位脈沖”Ua0與*Ua0引出線接反，重新連接后,，故障排除,。
3.主軸準(zhǔn)停時(shí)出現(xiàn)振蕩
現(xiàn)象：某采用SIEMENS810M的數(shù)控銑床，在更換了主軸器后,，出現(xiàn)主軸定位時(shí)不?振蕩,，無法完成定位的。
分析與處理：由于該機(jī)床更換了主軸器，機(jī)床在執(zhí)行主軸定位時(shí)減速動(dòng)作正確,，分析原因應(yīng)與主軸反饋極性有關(guān),，當(dāng)位置反饋極性設(shè)定錯(cuò)誤時(shí)，必然會(huì)引起以上現(xiàn)象,。更換主軸器極性可以通過交換器的輸出信號(hào)Ual/Ua2,，*Ua1/*Ua2進(jìn)行，當(dāng)器定位由CNC控制時(shí),，也可以通過修改CNC機(jī)床參數(shù)進(jìn)行,，在本機(jī)床上通過修改810M的主軸反饋極性參數(shù)（MD5200bitl），主軸定位恢復(fù)正常,。
四,、結(jié)束語
（1）在進(jìn)行數(shù)控銑床的維修時(shí)，首先要依據(jù)故障現(xiàn)象,，列出各種可能造成故障的原因,，并按主次之分?jǐn)M定切實(shí)可行的排障方案。其次,，依據(jù)維修部位的原理,，對(duì)這一部位的原理圖進(jìn)行逐步的分析，確定大體故障部位后,，才可動(dòng)手維修,。
（2）對(duì)于不明確的故障，維修者要遵循先機(jī)械,、后液壓,、再電子的途徑進(jìn)行維修。當(dāng)然,，要以不出現(xiàn)危險(xiǎn),、不加大故障為前提。
（3）對(duì)于數(shù)控銑床準(zhǔn)停裝置的維修,，要先分清本機(jī)床使用的是哪一種準(zhǔn)停方式,，然后再進(jìn)行維修。因?yàn)槊恳活悳?zhǔn)停裝置中,，又有不同的形式,，要做到有的放矢。
（來源：優(yōu)勝模具培訓(xùn)學(xué)校）
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