主軸驅(qū)動系統(tǒng)常見故障及處理

1、主軸驅(qū)動系統(tǒng)常見故障及處理作者：佚名文章來源：本站原創(chuàng)點(diǎn)擊數(shù)：更新時間：2010101215:27:33數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)也就是主傳動系統(tǒng)，它的性能直接決定了加工工件的表面質(zhì)量，因此，在數(shù)控機(jī)床的維修和維護(hù)中，主軸驅(qū)動系統(tǒng)顯得很重要。5.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動的動力裝置部分。主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動，加工出理想的零件。它是零件

2、加工的成型運(yùn)動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。5.1.1數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求機(jī)床的主軸驅(qū)動和進(jìn)給驅(qū)動有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，不像進(jìn)給驅(qū)動需要絲杠或其它直線運(yùn)動裝置作往復(fù)運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運(yùn)動。在20紀(jì)6070年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動機(jī)配上多級齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級變速的驅(qū)動方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的

3、不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸傳動提出了更高的要求：（1）調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速為保證加工時選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對于具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。目前主軸驅(qū)動裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達(dá)1∶1

4、00，恒功率調(diào)速范圍也可達(dá)1∶30，一般過載1.5倍時可持續(xù)工作達(dá)到30min。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式，其中有級變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無級變速或分段無級變速。在無級變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。（2）恒功率范圍要寬主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動機(jī)的最大功率。由于主軸電動機(jī)與驅(qū)動裝置的限制，主軸在

5、低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要，常采用分級無級變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。（3）具有4象限驅(qū)動能力要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。目前一般伺服主軸可以在1秒內(nèi)從靜止加速到6000rmin。（4）具有位置控制能力即進(jìn)給功能（C軸功能）和定向功能（準(zhǔn)停功能），以滿足加工中心自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。（5）具有較

6、高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動件的制造精度與剛度，采用齒電主軸是主軸電動機(jī)的一種結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動器可以是變頻器或主軸伺服，也可以不要驅(qū)動器。電主軸由于電機(jī)和主軸合二為一，沒有傳動機(jī)構(gòu)，因此，大大簡化了主軸的結(jié)構(gòu)，并且提高了主軸的精度，但是抗沖擊能力較弱，而且功率還不能做得太大，一般在10KW以下。由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電主軸主要向高速方向發(fā)展，一般在10000rmin以上。安裝電

7、主軸的機(jī)床主要用于精加工和高速加工，例如高速精密加工中心。另外，在雕刻機(jī)和有色金屬以及非金屬材料加工機(jī)床上應(yīng)用較多，這些機(jī)床由于只對主軸高轉(zhuǎn)速有要求，因此，往往不用主軸驅(qū)動器。5.1.3常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹1.FANUC（法那科）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)從80年代開始，該公司已使用了交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)，直流驅(qū)動系統(tǒng)已被交流驅(qū)動系統(tǒng)所取代。目前三個系列交流主軸電動機(jī)為：S系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍

8、1.5～22KW；P系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍3.7～37KW。該公司交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)為：①采用為處理器控制技術(shù)，進(jìn)行矢量計算，從而實(shí)現(xiàn)最佳控制。②主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動機(jī)電流非常接近正弦波性。③具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。2.SIEMENS（西門子）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動機(jī)有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列，與這四個系列電動機(jī)配套的6RA24、6RA27

9、系列驅(qū)動裝置采用晶閘管控制。80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個系列的交流主軸電動機(jī)，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置或6SC611A（SIMODRIVE611A）主軸驅(qū)動模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動功能。另外，采用為處理器80186可進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場計算，從而完成矢量控制。同過選件實(shí)現(xiàn)C軸進(jìn)給控制，在不需要CNC的幫助下，實(shí)現(xiàn)主軸的定位控

10、制。3.DANFOSS（丹佛斯）公司系列變頻器該公司目前應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上的變頻器系列常用的有：VLT2800，可并列式安裝方式，具有寬范圍配接電機(jī)功率：0.37KW7.5KW200V400；VLT5000，可在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行精確的滑差補(bǔ)償，并在3ms內(nèi)完成。在使用串行通訊時，VLT5000對每條指令的響應(yīng)時間為0.1ms，可使用任何標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)與VLT5000匹配。4.HITACHI（日立）公司系列變頻器HITACHI公司的主軸變頻器應(yīng)

11、用于數(shù)控機(jī)床上通常有：L100系列通用型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW7.5KW，Vf特性可選恒轉(zhuǎn)矩降轉(zhuǎn)矩，可手動自動提升轉(zhuǎn)矩，載波頻率0.5HZ16HZ連續(xù)可調(diào)。日立SJ100系列變頻器，是一種矢量型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW7.5KW，載波頻率在0.5HZ16HZ內(nèi)連續(xù)可調(diào)，加減速過程中可分段改變加減速時間，可內(nèi)部外部啟動直流制動；日立SJ200300系列變頻器，額定輸出功率范圍為0.75KW132KW，具有2臺電機(jī)同時

12、無速度傳感器矢量控制運(yùn)行且電機(jī)常數(shù)在離線自整定。5.HNC（華中數(shù)控）公司系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)HSV20S是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的全數(shù)字交流主軸驅(qū)動器。該驅(qū)動器結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、可靠性高。采用的是最新專用運(yùn)動控制DSP、大規(guī)?，F(xiàn)場可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率模塊（IPM）等當(dāng)今最新技術(shù)設(shè)計，具有025、050、075、100多種型號規(guī)格，具有很寬的功率選擇范圍。用戶可根據(jù)要求選配不同型號驅(qū)動器和交流主軸電機(jī)，形成高可靠、