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1、数控机床调试与维修主编:张洪强,人项目三:主轴传动系统的故障维护与保其【学习目标】(一专业能力目标个清楚变频主轶的组成2、清楚主轶的机械结构及变频器的拳线、主要参数意义及设置方法;3、能进行变频主轶常见故障维修(万)社会能力目标0具有良好的职业道镳和渤血晴神|死朗52.具有较强的火任意;:|3.具有团结协作精神;4具有良好的心理素质和身体素质;(三)方法能力目标1.具有通过电教片、网络等现代途径学习和图书查询等自学能力2.具有综合运用知识与技术从事程度较复杂的技术工作的能力。【相关知识】任务1:变频主轴常见故障维修及保养一、主粒常识数控机床主轻驱动系统是数控机床的大功率执行机构,主轻部件是影响
2、机床加工精度的主要部件,回转精度影响工件的加工精度,功率与回转速度影响加工效率,自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程序。主轻的功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指仝,驱动主轴进行切削加工。对主轴驱动的要求,足够的转速范围足够的功率和扭矩,各零部件应具有足够的精度、强度刚洁和抓振恒;嘿育低运行平程与进络同武功能:为了使数控车床具有螺纹切削功能,要求主释能与进给驱动实行同步控制;准停功能,在加工中心上,为了自动换刀,还要求主轻具有高精度的准停功能。主轴驱动系统包括主轶驱动装置、主轶电动机、主轶位置检测装置、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
3、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。.、叠疃控机床的主传动系统大多采用无级变速目前,无级变途系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和何服主轶系统两种,一舫采用交流主终电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主轴箱内的凑速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。新兴的电主轴(一体化主轴最高转速可达150000转/分钟,额定功率可达100千瓦,可实现恒转矩调速和恒功率调速。木(用招计图8-1主轲驱动装置根据主轴速度控制信号的不同可分为模抑量控制的主粗驱动装置和略行数字控制的主粒驱动装置两类。模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轶电动机控制,有通用变频器控制
4、通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应异步电机的形式,性价比很高,这时也可以将模拟主粗称为变频主轻。略行主轴驱动装置一舫由各数控公司自行研制并生产,如西门子公司的611系列,日本发那克公司的a系列等,如图3-1。控制关系,电机驱动主绅,变频器控制电机正反转和转途,变频器受数控系统控制,包括用模拟直洗电述0一IOY掉刍变频帝的频奉,用/5Li输出的开关信号控制变频器输出三相交流电的相序,数控系统根据操作者或程序s或n要求,以及由主轴速度传感器反馈信号确定主轶的控制输出。二、CK6136主轴传动系统CK6136数控车床主轴驱动系统采用
5、通用变频器控制普通三相交流异步电动机,实现主轴的变频无级调速,利用编码器实现主粒位置(速度)检测。.图9-2单轲无级调速主粗箱结构图个主籼带轮2、同步带轮3、主绅4、同步带5、编码器支架6、编码器.CK6136数控车床主轶驱动系统采用通用变频器控制普通三相交流异步电动机,实现主粗的变频无级调速,利用编码器实现主轴位置(速度检测。图3-2是单轴无级调速主轴箱结构图。图3-3是手动两档变频调速主轴箱以动示意图。主轶电机通过皮带传动使轴I获得旋转运动,经过轶I上的齿轮z1与轴厂的齿轮z2的齿轮传动,轴工转动,同时工轴上的齿轮双联潺移齿轮z3和z4开始旋转,滑移齿轮在左边位置时,轴工的运动经23/25
6、4齿轮副传到主轴II,获得高档区转速215-2500rmin;潺移齿轮在右边位置时,轴工的运动经z4/26齿轮剩任到主劾获得伴档区转违34-400rfmin-同时主轴尾部的同步带轮IV转动,通过同步带,把主轶的转动传递络编码春,检测主轴的转速。主轴箱变速手柄用来控制I轴滑移齿轮位置,位于机床前侧防护门内。按住门上的按钮并旋转90“可打开防护门。操作变速手柄,当手柄手把指向“L时,主轴在低档转速区,指向“H“时,主轴在高档转速区。.图8.8手动两档变频调逐主软箱.三、三相交流感应异步电动机三相交流异步电动机主要有定子和转子组成,见图3-4。定于绕组是三个匝数相同、节距相同、空间互差120电角度的
7、对称络组。转孔练组(鼠笼闭合。图8-4三相交流异步电动机的结构.在三相对称绕组中通入三相对称交流电,就产生沿定孔轴线旋转的旋转磁场,转子中的导体(导条切割磁力线产生感应电动势,感应电动势在闭合的转孔回路产生感应电流,感应电流和旋转磁场作用,产生电磁力,产生电磁转矩,该转矩如大于负载转矩,转子就转起来。转子的转向和旋转磁场的转向相同,可通过改变相序改变。转子的转速n=(1-s)ns=(1-8)60fp式中:ns=60f1p为旋转磁场的转速,也称为同步转速f交流电的频率;p:电动机的磁极对数,只和电机结构有关;s:转差率。正常运转时,s很小,约为0.02一一0.05结论:1主轴有正及转,史通汝改变驱动交流电肌的真序(谋指与项电源拳线中的任意两根线实现。2、实现主轴调速:三项交流电机调速比较困难一调速性能不好。通常有两个实用调速方法,变极调速和变频调速。变极调速改变电机的磁极对数P该方法只能实现有级调速,数控机床一般不采用;变频调速改变供电电源的频率f能实现无级调速,变频主轻采用的就是这种方法。代价是必须在电机之夕卜再增力口一个嘈不菲的变频器。
