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数控机床主轴系统常见故障分析

发表在 ug免费学习 2018-12-18 23:16 [复制链接] 0 229

8.1数控机床的主轴控制系统
  许多数控机床使用主轴作为辅助装置,如数控车床主轴带动工件旋转,利用不能旋转的车刀加工旋转体的工件;数控加工中心或数控铣床利用主轴带动的旋转刀具加工工件;数控磨床有些会更复杂一些,砂轮主轴带动旋转的砂轮对工件主轴带动的旋转的工件进行磨削。所以,数控机床主轴故障的维修方法和技巧也是数控机床维修人员必须掌握的知识。

  8.1.1数控机床主轴分类
  虽然不同种类的数控机床采用的主轴类型不同,但总的来说,数控机床的主轴系统有如下四种类型。

  1.带有变速齿轮的主传动
  主轴电动机的旋转通过变速齿轮降速,增大了输出扭矩,以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。滑移齿轮的移动大多采用液压缸加拔义,或直接由液压缸来实现。

  2.通过皮带传动的主传送
  主轴电动机通过皮带或同步齿带传动,不用齿轮传动,从而避免齿轮传动引起的振动和噪声。此类型适用于有高速、低转矩等特性要求的主轴。

  3.双电动机分别驱动主轴
  高速时通过皮带直接驱动主轴旋转;低速时,由另一个电动机通过齿轮传动驱动主轴旋转,齿轮起降速和扩大变速范围的作用。这样使得恒功率区增大,同时克服了低速时扭矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。

  4.电动机与主轴一体化的传动
  这种类型的主轴通常也称电主轴,电动机本身就是主轴。这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构,提高了主轴部件的刚度,但主轴输出扭矩小,电动机发热对主轴影响较大。数控磨床的许多主轴都是采用这种方式,速度可以达到数万转每分钟,一般这种主轴
电动机都采用循环水冷却系统进行冷却。

  8.1.2数控机床主轴的调速方式
  现代的大部分数控机床的主轴都具有调速功能,主轴调速是按照数控系统的控制指令白动执行的。为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求,数控机床常采用机电结合的方式,即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方式。其中齿轮减速以增大输出扭矩,并利用齿轮换挡来扩大调速范围。

  1.电动机调速
  用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。
   (1)直流电动机主轴调速由于主轴电动机要求输出较大的功率,所以主轴直流电动机在结构上不适用永磁式,一般使用它激式。为缩小体积,改善冷却效果,以免电动机过热,常采用轴向强迫风冷或采用热管冷却技术。

  直流主轴电动机一般都采用转速、电流双闭环调速系统控制,可以保证主轴旋转速度的稳定。

   (2)交流电动机主轴调速近年来,交流主轴电动机调速系统日益增多。主轴交流电动机多采用鼠笼式感应电动机,使用交流变频控制主轴转速。使用这种调速方式使主轴系统的维护要求和故障率都大大降低。

   2.机械齿轮变速
  用此种变速方式的机床通常采用电动机无级调速,使主轴齿轮箱的结构大大简化,但其低速段的输出扭矩常常无法满足机床强力切削的要求。因此数控机床常采用1 ^-4挡齿轮变速与电动机无级调速相结合的方式,即所谓分段无级变速。采用机械齿轮减速,增大了输出扭矩,并利用齿轮换挡扩大了调速范围。

  机械齿轮白动换挡执行机构是一种电一机转换装置,常采用如下两种方式:
  1)液压缸拨义换挡。
  2)电磁离合器换挡。
  两种方式都是通过数控机床的PLC控制,白动进行换挡。

  8.1.3数控机床主轴系统的常见故障
  数控机床的主轴系统是一些机床(如数控车床、数控加工中心以及数控磨床等)的主要辅助装置,主轴系统的故障也是数控机床的常见故障。当主轴系统出现故障时,通常有以下三种表现形式:

  1)在数控系统显示器上显示报警号和报警信息。
  2)在主轴驱动装置上用报警灯或数码显示器显示主轴驱动装置的故障。
  3)主轴工作不正常,但无任何报警。

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