磨削技術
數控機床主軸驅動系統故障及診斷 |
| 發布時間：2020/6/8 |
| 數控機床主軸驅動系統故障及診斷 數控機床主軸伺服系統主要完成切削加工時主軸刀具旋轉速度的控制，要求在很寬范圍內轉速連續可調，恒功率范圍寬。當要求機床有螺紋加工功能、準停功能和恒線速度加工等功能時，就要對主軸提出相應的進給控制和位置控制要求。此時，主軸驅動系統也可稱為主軸伺服系統，相應的主軸電機裝配有編碼器作為主軸位置檢測；另一種方法就是在主軸上直接安裝外置式的編碼器，這在機床改造和經濟型數控車床中用得較多。 主軸驅動變速目前主要有兩種形式： ①主軸電機帶齒輪換擋，目的在于降低主軸轉速，增大傳動比，放大主軸功率以適應切削的需要； ②主軸電機電氣調速。主軸電機通過同步齒形帶或皮帶驅動主軸，該類主軸電機又稱寬域電機或強切削電機，具有恒功率寬的特點。由于無需機械變速，主軸箱內省去了齒輪和離合器，主軸箱實際上成為主軸支架，簡化了主傳動系統，從而提高了傳動鏈的可靠性。 主軸伺服系統分為直流主軸系統和交流主軸系統。 直流主軸電機的結構和永磁式電機不同，由于要輸出較大的功率，所以一般采用他勵式。直流主軸控制系統要為電機提供勵磁電壓和電樞電壓，在恒轉矩區勵磁電壓恒定，通過增大電樞的電壓來提高電機的速度；在恒功率區，保持電樞電壓恒定，通過減少勵磁電壓來提高電機轉速。為了防止直流主軸電機在工作中過熱，常采用軸向強迫風冷或采用熱管冷卻技術。直流電機的功率一般比較大，因此直流主軸驅動多半采用三相全控晶閘管調速。 交流主軸伺服電機大多數采用感應異步電機的結構形式，這是因為永磁式電機的容量還不能做得很大，對主軸電機的性能要求還沒有對進給伺服電機的性能要求那么高。 感應異步電機是在定子上安裝一套三相繞組，各繞組之間的角度相差是120°，其中轉子是用合金鋁澆鑄的短路條與端環。這樣的結構簡單，與普通電機相比，它的機械強度和電氣強度得到了加強。在通風結構上已有很大的改進，定子上增加了通風孔，電機外殼使用成形的硅鋼片疊片，有利于散熱。電楓尾部安裝了脈沖編碼器等位置檢測元件。 交流主軸伺服最早采用的是矢量變換來控制感應異步電機，矢量變換主要包括：三相固定坐標系變換為兩相固定坐標系，兩相固定坐標系變換成兩相旋轉坐標系，直角坐標系變換成援坐標系以及這些變換的反變換。通過坐標變換，把交流電機模擬成直流電機來控鍘。現在交流主軸伺服正發展為直接轉矩控制，主回路脈寬調制技術(PWM)從正弦 PWM技術發展弼優化PWM技術和隨機PWM技術，功率元器件從可關斷晶閘管(GTO)、電力菇體管(GTR),絕緣櫥雙掇型晶體管(IGBT)發展到IPM等智能模塊。 數控機床對主軸一般有如下要求： (1)輸出功率大。 (2)在整個調速范圍內速度穩定，盡可能在全速度范圍內提供主軸電機的最大功率，即恒功率范圍要寬。 (3)加減速時間短，主軸要具有四象限驅動能力。 (4)振動、噪聲小。 (5)電機可靠性高，壽命長，容易維護。 (6)系統有螺紋加工、準停和線速度加工等功能時，主軸要具有進給軸控制和位置控制功能。 |
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