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CNC數控機床主軸的故障與維修


文章出處:    作者:    發布時間:2018-12-29    瀏覽次數:78

數控銑床的主軸準停功能又稱作主軸定向功能,是精鏜孔等加工時所必須的功能。通常主軸準停機構有機械式與電氣式兩種,現代數控銑床采用電氣式準停裝置方式定位的較多,電氣式有磁傳感器型、編碼器型、數控系統控制型三種方法。


一、數控銑床主軸電氣準停裝置

1.磁傳感器型主軸準停裝置
磁傳感器主軸準停裝置是利用磁性傳感器檢測定位。在主軸上安裝一個發磁體,在距離發磁體旋轉外軌跡1~2mm處固定一個磁傳感器,經過放大器與主軸控制單元連接。當主軸控制單元接收到數控系統發來的準停信號ORT時,主軸速度變為準停時的設定速度,當主軸控制單元接收到磁傳感器信號后,主軸驅動立即進入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環控制,目標位置即為準停位置。準停后,主軸驅動裝置向數控系統發出準停完成信號ORE。

2.編碼器型主軸準停裝置
通過主軸電動機內置安裝的位置編碼器或在機床主軸箱上安裝一個與主軸1∶1同步旋轉的位置編碼器來實現準??刂?,準停角度可任意設定。主軸驅動裝置內部可自動轉換,使主軸驅動處于速度控制或位置控制狀態。

3.數控系統控制主軸準停裝置
準停的角度可由數控系統內部設定成任意值,準停由數控代碼M19執行。當執行M19或M19S××時,數控系統先將M19送至PLC,處理后送出控制信號,控制主軸電動機由靜止迅速升速或在原來運行的較高速度下迅速降速到定向準停設定的速度nORT運行,尋找主軸編碼器零位脈沖C,然后進入位置閉環控制狀態,并按系統參數設定定向準停。若執行M19無S指令,則主軸準停于相對C脈沖的某一缺省位置;若執行M19S××指令,則主軸準停于指令位置,即相對零位脈沖××度處。主軸定向準停的具體控制過程,不同的系統其控制執行過程略有區別,但大同小異。


二、主軸準停工作原理

主軸定位時的轉速曲線見圖4,其工作過程為:①當主軸實際轉速n≥600r/min時,輸入定位指令,主軸立即減速到定位基act準轉速(約600r/min)再旋轉1.5~3r/min后達到同步,然后進入位置控制,使主軸定位到預置點并保持位置閉環。②當60r/min≤n≤600r/min時,輸入定位指令,主軸以現行轉速達到同步,然后act進入位置控制(下限60r/min為可調節轉速)。③當主軸實際轉速為0或<60r/min時,輸入定位指令,主軸以60r/min的轉速啟動并達到同步,再進入位置控制。主軸準??刂屏鞒虉D見圖5。


三、主軸準停裝置的常見故障

1.主軸不能準停
故障現象:某采用SIEMENS 810M的數控銑床,配套6SC6502主軸驅動器,在調試時,出現當主軸轉速>200r/min時,主軸不能定位的故障。
分析與處理:為了分析確認故障原因,維修時進行了如下試驗:①輸入并依次執行“S100M03;M19”指令,機床定位正常。②輸入并依次執行“S100M04;M19”指令,機床定位正常。③輸入并依次執行“S200M03;M05;M19”指令,機床定位正常。④直接輸入并依次執行“S200M03;M19”指令,機床不能定位。
根據以上試驗,確認系統、驅動器工作正常,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際定位速度過高引起的。因此,檢查主軸電動機實際轉速,發現與指令值相差很大,當執行指令S200時,實際機床主軸轉速為300r/min,調整主軸驅動器參數,使主軸實際轉速與指令值相符后,故障排除。


2.主軸準停位置不穩定
故障現象:某采用SIEMENS 810M的數控銑床,配套6SC6502主軸驅動器,在調試時,出現主軸定位點不穩定的故障。
分析與處理:通過反復試驗多次定位,確認故障的實際現象為:①該機床可以在任意時刻進行主軸定位,定位動作正確。②只要機床不關機,不論進行多少次定位,其定位點總是保持不變。③機床關機后,再次開機執行主軸定位,定位位置與關機前不同,在完成定位后,只要不關機,以后每次定位總是保持在該位置不變。④每次關機后,重新定位,其定位點都不同,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,并在該點進行位置閉環調節。根據以上試驗,可以確認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編碼器固定不良,在旋轉過程中編碼器與主軸的相對位置在不斷變化。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。進一步檢查編碼器的連接,發現該編碼器內部的“零位脈沖”Ua0與*Ua0引出線接反,重新連接后,故障排除。


3.主軸準停時出現振蕩
現象:某采用SIEMENS810M的數控銑床,在更換了主軸器后,出現主軸定位時不斷振蕩,無法完成定位的。
分析與處理:由于該機床更換了主軸器,機床在執行主軸定位時減速動作正確,分析原因應與主軸反饋極性有關,當位置反饋極性設定錯誤時,必然會引起以上現象。更換主軸器極性可以通過交換器的輸出信號Ual/Ua2,*Ua1/*Ua2進行,當器定位由CNC控制時,也可以通過修改CNC機床參數進行,在本機床上通過修改810M的主軸反饋極性參數(MD5200bitl),主軸定位恢復正常。


四、結束語
(1)在進行數控銑床的維修時,首先要依據故障現象,列出各種可能造成故障的原因,并按主次之分擬定切實可行的排障方案。其次,依據維修部位的原理,對這一部位的原理圖進行逐步的分析,確定大體故障部位后,才可動手維修。
(2)對于不明確的故障,維修者要遵循先機械、后液壓、再電子的途徑進行維修。當然,要以不出現危險、不加大故障為前提。
(3)對于數控銑床準停裝置的維修,要先分清本機床使用的是哪一種準停方式,然后再進行維修。因為每一類準停裝置中,又有不同的形式,要做到有的放矢。





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