導(dǎo)語：如何才能寫好一篇車床主軸，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)分析；加工工藝；加工基準(zhǔn)；工藝路線；加工余量；切削用量

1 結(jié)構(gòu)分析

車床主軸的結(jié)構(gòu)特點為階梯式，用于安裝軸上齒輪和操縱機構(gòu)，主軸的內(nèi)部為空心，同時主軸需要傳遞扭矩和旋轉(zhuǎn)運動，所以主軸的材質(zhì)選用非常重要。常見的主軸材質(zhì)如表1。

車床主軸與軸上零件的示意圖如圖1，通過圖中的機構(gòu)可以看出，車床主軸結(jié)構(gòu)緊湊，每個零件都相互連接，軸承的結(jié)構(gòu)和、齒輪的位置，以及固定件，這些零件直接影響主軸最終的制造精度。

2 加工工

2.1 加工基準(zhǔn)

車床主軸加工制造過程中，需要對主軸進(jìn)行基準(zhǔn)確認(rèn)，而主軸的定位基準(zhǔn)選取分為以下幾個方面：在主軸毛坯加工時候，選取毛坯表面作為粗基準(zhǔn)；粗加工完成之后進(jìn)行精加工時候，選取加工后表面定為基準(zhǔn)，同時利用工藝基準(zhǔn)作為主軸加工的精基準(zhǔn)，這樣做的好處就是遵循“基準(zhǔn)重合”原則，提高主軸加工精度。

2.2 工藝路線

主軸加工路線如圖2。

主軸的加工工藝如圖2有3種不同方案，根據(jù)機械設(shè)計原理，加工工序要粗、精分開，先粗后精，所以最后一種的工藝路線最合理。

在對車床主軸加工時候，需要使用錐堵（圖3）。

錐堵是保證車床主軸加工精度的輔助零件之一，通過使用錐堵，可以增加主軸的同軸度、圓跳動等形位公差的精度。

2.3 加工余量、切削用量

車床主軸進(jìn)行加工的時候需要進(jìn)行加工余量確認(rèn)，保證最后精加工和研磨的尺寸，從而使加工后的主軸符合圖紙尺寸和技術(shù)要求。對于粗加工，為了將毛坯的缺陷切削下去，所以對于粗加工的余量比較大，一般為30～40mm，半精加工的余量為3mm，精加工為1～1.5mm，精磨加工余量0.1mm。

切削用量是指切削速度Vc、進(jìn)給量f、背吃刀量ap。它們?nèi)N因素中對主軸加工影響，切削速度影響最大，最小的是背吃刀量。

3 結(jié)束語

在當(dāng)今社會，制造是一個永恒的話題，制造業(yè)是國家發(fā)展的支柱，機床就是制造業(yè)的基礎(chǔ)，提高機床的質(zhì)量就是提高國家的發(fā)展水平，提高車床零部件的技術(shù)要求就會實現(xiàn)機床制造質(zhì)量的提高。主軸加工過程中除了結(jié)構(gòu)上、加工上需要注意，在材料的選擇，以及最后的熱處理等，都是需要設(shè)計分析的，從車床主軸自身尺寸、形狀、位置等方面全面優(yōu)化，從根本上提高主軸的精度和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]黃鶴汀.金屬切削機床設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]曹金榜.機床主軸/變速箱設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社.

篇2

在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動機。為滿足數(shù)控車床對主軸驅(qū)動的要求，必須有以下性能:(1)寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高;(2)在斷續(xù)負(fù)載下，電機的轉(zhuǎn)速波動要小;(3)加減速時間短;(4)過載能力強;(5)噪聲低、震動小、壽命長。

本文介紹了采用數(shù)控車床的主軸驅(qū)動中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運行模式，并闡述了無速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。

2數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運行模式

2.1主軸變頻控制的基本原理

由異步電機理論可知，主軸電機的轉(zhuǎn)速公式為:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—電動機的極對數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動機的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機過分磨損及過熱，一般可以通過設(shè)定最高頻率來進(jìn)行限定。

圖1所示為變頻器在數(shù)控車床的應(yīng)用，其中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括:(1)數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號;(2)數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號;(3)變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號。因此所有關(guān)于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。

2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成

不使用變頻器進(jìn)行變速傳動的數(shù)控車床一般用時間控制器確認(rèn)電機轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機床可按指令信號進(jìn)刀，這樣一來就提高了效率。如果被加工件如圖2(1)所示所示形狀，則由圖2(1)中看出，對應(yīng)于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對應(yīng)于BC段，電機拖動主軸成恒線速度移動，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實現(xiàn)高精度切削。

在本系統(tǒng)中，速度信號的傳遞是通過數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。

3無速度傳感器的矢量控制變頻器

3.1主軸變頻器的基本選型

目前較為簡單的一類變頻器是V/F控制(簡稱標(biāo)量控制)，它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對調(diào)頻過程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機水泵變轉(zhuǎn)矩)。

標(biāo)量控制的弱點在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10)，因此在車床主軸變頻使用過程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機像直流電機那樣具有優(yōu)秀的運行性能及很高的控制性能，通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

矢量控制相對于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點有:(1)控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機的電樞電流加勵磁電流調(diào)節(jié)相媲美;(2)能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場合;(3)調(diào)速范圍大(1:100);(4)可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。

當(dāng)然相對于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動機的參數(shù)。矢量控制分無速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車床中無速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無速度傳感器的矢量變頻器。

3.2無速度傳感器的矢量變頻器

無速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點，它們都具有以下特點:(1)電機參數(shù)自動辯識和手動輸入相結(jié)合;(2)過載能力強，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)。

無速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。圖3所示，為某品牌無速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時的轉(zhuǎn)矩測試數(shù)據(jù)(電機為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時同樣可以產(chǎn)生強大的轉(zhuǎn)矩。在實驗中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。

3.3矢量控制中的電機參數(shù)辨識

由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機參數(shù)。從圖4的異步電動機的T型等效電路表示中可以看出，電機除了常規(guī)的參數(shù)如電機極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。

參數(shù)辨識中分電機靜止辨識和旋轉(zhuǎn)辨識2種，其中在靜止辨識中，變頻器能自動測量并計算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對于基本頻率的漏感抗，并同時將測量的參數(shù)寫入;在旋轉(zhuǎn)辨識中，變頻器自動測量電機的互感抗和空載電流。

在參數(shù)辨識中，必須注意:(1)若旋轉(zhuǎn)辨識中出現(xiàn)過流或過壓故障，可適當(dāng)增減加減速時間;(2)旋轉(zhuǎn)辨識只能在空載中進(jìn)行;(3)如辨識前必須首先正確輸入電機銘牌的參數(shù)。

3.4數(shù)控車床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

從圖1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分:

(1)矢量控制方式的設(shè)定和電機參數(shù);

(2)開關(guān)量數(shù)字輸入和輸出;

(3)模擬量輸入特性曲線;

(4)SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。

4結(jié)束語

對于數(shù)控車床的主軸電機，使用了無速度傳感器的變頻調(diào)速器的矢量控制后，具有以下顯著優(yōu)點:大幅度降低維護(hù)費用，甚至是免維護(hù)的;可實現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度;實現(xiàn)低速和高速情況下強勁的力矩輸出。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；主軸；部件裝配工藝

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0100-01

數(shù)控車床的主軸部件是其部件的重要組成部分，也是機床運行的執(zhí)行件，可以直接帶動機床的旋轉(zhuǎn)。主軸部件不僅要滿足數(shù)控車床加工精度的要求，同時還應(yīng)該具有承受切削抗力的能力。數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)精度與其裝配質(zhì)量有直接的關(guān)系，如果裝配人員的裝配工藝存在問題，即使其他的部件精度都能夠滿足要求，也無法確保主軸部件裝配合格。在數(shù)控車床生產(chǎn)實踐過程中，為了確保機床主軸部件的裝配質(zhì)量，減少裝配數(shù)據(jù)和信息誤差，需要采用裝配檢測工具加以檢測，并且制定相應(yīng)的主軸裝配任務(wù)指導(dǎo)書作為指導(dǎo)文件。

1 數(shù)控車床的主軸結(jié)構(gòu)介紹

數(shù)控車削中心的主軸裝配中，與數(shù)控車床主軸裝配精度和壽命相關(guān)的零件有以下幾種：鎖緊螺母、前軸承、后軸承、主軸、隔套、主軸箱和壓蓋。在機床加工中，前軸承會受到兩種力度的影響，分別是軸向力和徑向力，為了保證機床的主軸精度，增強機床主軸的剛性，使其能夠抵御受力變形的影響，前軸承會受到主軸、隔套、壓蓋以及軸箱的作用，從而處于一種緊固的狀態(tài)。為了避免主軸受熱伸長，后軸承采取內(nèi)圈緊固的方式，同時對主軸進(jìn)行加熱處理，主軸隨著受熱會逐漸伸長，軸承外圈則會沿著主軸箱出現(xiàn)游動。

2 數(shù)控車床主軸部件裝配工藝分析

2.1 主軸裝配中的準(zhǔn)備工作

在實施數(shù)控車輛主軸裝配之前，需要做好相關(guān)零件的清理工作，由于主軸和相關(guān)零件的表面硬度較高，零件表面的毛刺以及碰傷等會直接反映在軸承滾道上，對軸承滾道造成損壞，甚至還會影響到軸承的生命。因此，需要對所有的零件進(jìn)行清洗，并且采用精細(xì)砂紙打磨，去除零件表面的碰傷以及毛刺等，同時清理干凈螺紋孔內(nèi)部的雜質(zhì)。

2.2 主軸裝配中前軸承的安裝工藝

前軸承的安裝同主軸相配合，為了避免對軸承精度造成影響，可以選擇熱套安裝的方式。采用專用電感應(yīng)軸承加熱器來加熱軸承。在軸承加熱過程中，需要確定具體的加熱溫度，例如，軸承的主軸跳動為0.003毫米，軸承內(nèi)圈最大徑向跳動和最大裝配過盈量分別為0.005毫米和0.004毫米，由此可以算出軸承加熱后的最小內(nèi)徑增大需求量為0.012毫米，通過相關(guān)數(shù)據(jù)還可以計算軸承的加熱溫度。考慮到軸承安裝過程中會受到一些不可控因素的影響，為減少軸承安裝中存在的困難，可以將軸承加熱溫度適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在加熱軸承的過程中，首先，將主軸垂直放置在安裝臺上，在主軸上套入前端壓蓋，在其表面涂抹一層油脂，然后將加熱好的軸承套在主軸上。為避免軸承在冷卻過程中出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，套上軸承之后，可以采用隔套壓緊軸承內(nèi)圈，待軸承冷卻到室溫，通過轉(zhuǎn)動隔套，找到合適的角度，從而確保軸承寬度滿足具體要求。

2.3 主軸裝配中后軸承的安裝工藝

后軸承的安裝相對容易。由于主軸箱和軸承外圈呈現(xiàn)間隙配合的現(xiàn)狀，在安裝中，為方便實際操作，可以將箱體加熱，但是要確保加熱溫度不能過高，一般保持在40℃即可。在加熱后的主軸箱內(nèi)壁涂抹一層防銹油脂，將預(yù)裝好的主軸插入箱體內(nèi)，直至前軸承完全進(jìn)入箱體內(nèi)孔。緊接著從包裝中取出后軸承，將其套在主軸之上，為了保證既定的旋轉(zhuǎn)精度，需要通過前期檢查標(biāo)定最大的跳動誤差點。由于軸承的內(nèi)圈側(cè)面具有軸承的制造商標(biāo)，為此，在安裝前后軸承時，需要保證相應(yīng)的標(biāo)記處于相反的位置上。

2.4 軸承的緊固和運轉(zhuǎn)檢測工藝

主軸的軸承安裝到位僅僅完成了裝配工藝的一部分，還需要施加合理的壓緊力實現(xiàn)軸承的緊固。完成預(yù)緊的軸承通常還沒有完全緊固，為此，可以向軸承施加一定的軸向力，最終完成軸承的緊固。完成主要零件的裝配之后，為確保軸承能夠正常運轉(zhuǎn)，需要磨合試運轉(zhuǎn)。在軸承試運轉(zhuǎn)的過程中檢查其運轉(zhuǎn)是否存在異音現(xiàn)象，軸承溫升是否正常，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時停止運轉(zhuǎn)并且進(jìn)行檢查，通過這樣的方式確保軸承運行質(zhì)量。

3 結(jié)語

由此可見，數(shù)控車床主軸部件的裝配是制造業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容，良好的主軸設(shè)計和裝配能夠提升主軸安裝的精度。為此，需要加強對主軸部件裝配工藝的重視。首先，主軸的裝配要求干凈、細(xì)致。其次，需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作順序進(jìn)行操作，在配裝中對主軸的精度進(jìn)行測量，通過主軸精度的把握，可以裝配出合格的主軸部件。只有遵循以上原則，才能優(yōu)化好數(shù)控車床主軸部件的裝配工作，促進(jìn)工藝的更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1]張曉東，黃裕民，李林等.數(shù)控車床主軸部件裝配工藝分析與制定[J].機械設(shè)計與制造，2011，（5）：154-156.

[2]黎炯宏.數(shù)控車床主軸箱裝配工藝的改進(jìn)[J].金屬加工（冷加工），2011，（1）：58-59.

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關(guān)鍵詞：PLC程序；自動換檔；主軸箱

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、主軸箱試車臺自動換擋的PLC控制程序

采用歐姆龍CP1E-E40DR-A作為控制器的主軸箱試車臺可以利用PLC程序控制完成自動換檔的調(diào)試，下面利用PLC程序?qū)Ω鱾€功能做一個簡要介紹。

自動換檔床頭箱如下圖所示：

（一）換檔電機控制程序

換檔電機控制程序見圖，以上程序中各個信號解釋如下：

程序段1：

“I:0.01” 為操作面板上“一檔” 按鈕連接PLC側(cè)的輸入信號；

“Q100.07”為控制面板上一檔信號燈的輸出信號，當(dāng)一檔換檔到位后，Q100.07由0變?yōu)?，一檔換檔到位信號燈點亮；

“Q100.00”、“Q100.01”、“Q100.02”、“Q100.03”分別為一檔至四檔按鈕燈。

“T2”為換檔超時定時器，如果在T2所設(shè)定的時間內(nèi)仍然沒有完成換檔，T2將由0變?yōu)?，在此處作用為切斷Q100.0信號。

程序段2：

“I:1.00” 為自動換擋推桿1上的LK2位置檢測開關(guān)信號，當(dāng)推桿1伸縮到位后，I:1.00信號由0變?yōu)?,說明第一個換檔推桿到位；

“I:1.02” 為自動換擋推桿2上的LK4位置檢測開關(guān)信號，當(dāng)推桿2伸縮到位后，I:1.00信號由0變?yōu)?,說明第二個換檔推桿到位；

只有當(dāng)信號I1.00和I1.02同時為1時，一檔信號燈Q100.07才由0變?yōu)?，說明一檔換檔完成。

程序段3：

“T2”為換檔超時定時器，當(dāng)換檔超時后T2將由0變?yōu)?；

“I:0.00”為操作面板上急停按鈕信號，當(dāng)遇到突發(fā)事件時，按下急停按鈕，停止主軸和換檔電機一切動作；

“W0.05”為為換檔電機1反轉(zhuǎn)輸出信號的中間繼電器線圈，當(dāng)W0.05由0變?yōu)?時，I0.01信號完成自鎖。

程序段4：

“T1”為主軸減速延時定時器，為了防止主軸高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下?lián)Q檔電機就開始動作；

“Q101.04”為換檔電機1反轉(zhuǎn)輸出信號，當(dāng)T1到達(dá)主軸減速延時時間后，T1由0變?yōu)?，換檔電機1開始反轉(zhuǎn)。

程序段5：

“W0.05”為為換檔電機2反轉(zhuǎn)輸出信號的中間繼電器線圈。

程序段6：

“Q101.06”為換檔電機2反轉(zhuǎn)信號輸出，當(dāng)Q101.06=1時，換檔電機2開始反轉(zhuǎn)。

（二）自動換檔控制程序詳細(xì)控制過程闡述

我們以換一檔為例詳細(xì)分析程序控制過程，此時有兩種情況，換一檔前已經(jīng)在一檔和在其它檔位換到一檔，下面我們針對這兩種情況分別進(jìn)行闡述。

1、換一檔前已經(jīng)在一檔

當(dāng)換一檔前已經(jīng)在一檔時，LK2檔位檢測信號I1.00=1，LK4檔位檢測信號I1.02=1，由程序段2得出一檔信號燈Q100.07=1，這時一檔檔位信號燈已經(jīng)是點亮狀態(tài)。

此時按下一檔按鈕，一檔按鈕PLC側(cè)輸入信號I0.01=1；

程序段1，由于一檔到位信號燈Q100.07=1,所以一檔按鈕燈Q100.00=0；

程序段3，由于LK2檔位檢測信號I1.00=1,所以W0.05=0，程序段4中換檔電機1反轉(zhuǎn)輸出信號Q101.04=0，換檔電機1不反轉(zhuǎn)；

程序段5，由于LK2檔位檢測信號I1.02=1所以W0.07=0，程序段6中換檔電機2反轉(zhuǎn)輸出信號Q101.06=0，換檔電機2不反轉(zhuǎn)；

綜上所述，當(dāng)機床換一檔前已經(jīng)在一檔時，而這時我換檔又恰好給出換一檔指令后，機床換檔電機沒有任何動作，見程序15、16段主軸此時若是先前轉(zhuǎn)動的話現(xiàn)在減速停止，若是靜止的話現(xiàn)在仍保持靜止?fàn)顟B(tài)。

2、在其它檔位換到一檔

當(dāng)按下一檔換檔按鈕時I0.01=1；

程序段1，一檔按鈕燈Q100.0=1；

程序段7，換檔開始信號Q101.07=1；

程序段8，主軸減速延時定時器T1開始計時，當(dāng)5S時間到時，T1=1導(dǎo)通；

程序段4，由于W0.05=1,所以換檔電機1反轉(zhuǎn)信號Q101.04=1，換檔電機1開始反轉(zhuǎn)；

程序段5，由于LK2到位檢測信號在此處串的為開點，所以只有當(dāng)換檔電機1換檔到位后，LK2到位檢測信號I1.00=1，W0.07才導(dǎo)通；

程序段6，W0.07=1時，換檔電機2反轉(zhuǎn)信號Q101.06=1，換檔電機2開始反轉(zhuǎn)；

程序段10，當(dāng)T1=1時，T3開始以1S為周期在0、1之間變換；

程序段11，W1.11也同時以1S為周期隨著T1在0、1之間變換；

程序段15、16，主軸開始以1S為周期進(jìn)行正反擺動，先開始正擺。

程序段2，當(dāng)I1.00=1,I1.02=1時，Q100.07=1，說明一檔換檔完成了。此時換檔開始信號Q101.07=0,主軸和換檔電機所有動作停止。

若一直沒有檢測到I1.00和I1.02同時等于1，并且時間超過了T2的換檔超時時間10S,由程序段17可得，Q100.06=1,報警信號燈亮，切斷主軸和換檔電機一切動作，只有重新按下?lián)Q檔按鈕進(jìn)行換檔，報警才會切除。

二、結(jié)束語

此篇論述是在主軸箱自動換檔的機械動作要求的基礎(chǔ)上，通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)了自動換檔中推桿電機的動作，主軸正反轉(zhuǎn)的擺動。與以往在生產(chǎn)線上調(diào)試主軸箱換檔相比，用PLC控制的主軸箱試車臺為現(xiàn)場的調(diào)試帶來方便，節(jié)省了時間，提高了效率。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：位置編碼器；模擬主軸；剛性攻絲；經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.045

0 引言

模擬主軸通常用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，剛性攻絲是車床的一個重要功能。剛性攻絲是指主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給之間保持同步，也就是說攻絲時株洲的旋轉(zhuǎn)不僅要實現(xiàn)速度控制，還要實現(xiàn)位置控制，從而實現(xiàn)特定的加工要求。如何實現(xiàn)模擬主軸的剛性攻絲呢？位置編碼器起著至關(guān)重要的作用。本文簡要介紹了這種控制實現(xiàn)的一些基本原理和要求，通過兩個實例介紹了位置編碼器在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的應(yīng)用。

1 位置編碼器的應(yīng)用

在數(shù)控系統(tǒng)中，位置檢測元件是閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中重要的組成部分，它檢測機床工作臺的位移，伺服電機的角位移和速度，將信號反饋給驅(qū)動裝置，與給定值比較得到差值再用于位置環(huán)閉環(huán)控制和速度環(huán)控制。檢測元件通常用光或磁的原理制成，精度既分辨率是最小單位，由檢測元件等級品質(zhì)決定。在數(shù)控裝置位置檢測接口電路中常對反饋信號進(jìn)行倍頻處理，以進(jìn)一步提高精度。

數(shù)控車床的位置編碼器是測量轉(zhuǎn)速的，反饋的是主軸的實際速度，當(dāng)車螺紋時要使轉(zhuǎn)速和進(jìn)給保持一定關(guān)系，如導(dǎo)程1.5的螺紋，車削時必須保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具軸軸向進(jìn)給1.5。

螺紋切削或每轉(zhuǎn)進(jìn)給必須裝有位置編碼器，位置編碼器檢測實際主軸轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)信號（用于螺紋切削時檢測主軸上固定點）理想編碼器必須與主軸相連（1：1）。如使用齒輪，選擇1：1，1：2，1：4，1：8的變化以降低位置編碼器的速度。當(dāng)主軸與位置編碼器之間使用齒輪時，參考NO.3706的第1位和0位定義齒輪比。

2 模擬主軸實現(xiàn)剛性攻絲的條件

2.1 主軸電機帶位置編碼器

通過位置編碼器對主軸實現(xiàn)位置控制。這樣在速度環(huán)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大到位置環(huán)，在剛性攻絲的過程中主軸與進(jìn)給都是位置控制，就可以形成互相插補的關(guān)系，能夠達(dá)到更嚴(yán)格的同步。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)的接口

數(shù)控系統(tǒng)必須有模擬主軸接口和模擬主軸編碼器的接口。模擬主軸接口既要要求系統(tǒng)能夠根據(jù)主軸速度準(zhǔn)確發(fā)出0～±10V的模擬電壓。為了提高模擬電壓的精度，要求D/A轉(zhuǎn)換器至少12位。模擬主軸編碼器的接口用來接收主軸的編碼器信號及時對主軸實行對主軸位置控制。

2.3 變頻器的接口

主軸變頻器必須具有編碼器接口，±10V的模擬電壓接口，并且能在速度控制和位置控制提供兩組參數(shù)對主軸進(jìn)行分別調(diào)整。此兩組參數(shù)來在速度控制時對速度控制參數(shù)對主軸進(jìn)行調(diào)整，在位置控制時，有位置控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以適合剛性攻絲時高增益、高系統(tǒng)的配置。

3 故障實例

CKS6163自動運行進(jìn)給軸不移動。數(shù)控車床CKS6163，系統(tǒng)型號FAUNC-0i-TA，程序在G00方式下可運行，當(dāng)執(zhí)行到G01時機床進(jìn)給軸不移動，但在JOG、REF、手輪方式下均可移動車床。因為機床坐標(biāo)軸可以移動，說明伺服放大器、電機、反饋等硬件都沒問題。

依據(jù)梯形圖，如圖1所示：

SF（F7.2）：主軸功能選通信號；MF（F7.0）：輔助功能選通信號；TF（F7.3）：刀具功能選通信號；MFIN（R450.1）：輔助功能結(jié)束信號；TFIN（R450.2）：刀具功能結(jié)束信號；GR：齒輪檔。

SAR（G29.4）主軸速度到達(dá)信號。當(dāng)主軸速度達(dá)到指定速度后（主軸速度反饋裝置將實際主軸速度信息傳送到CNC中），系統(tǒng)輸出（CNC至PMC）主軸速度達(dá)到信號F45.3=1（SARA），PMC再根據(jù)接收的信號進(jìn)行邏輯關(guān)系處理。參數(shù)（PARAM3708#0=1）時，該功能有效。

從PMC梯圖可以看出，在主軸速度沒有達(dá)到指令轉(zhuǎn)速時限制機床在G01方式運行，結(jié)合速度反饋結(jié)構(gòu)，檢查速度反饋裝置，該車床的速度反饋是依賴于電機編碼器，將編碼器拆開后發(fā)現(xiàn)與電機相連接的鍵脫落，這樣就導(dǎo)致主軸正常旋轉(zhuǎn)，但編碼器反饋的速度值則為0。

通過工藝角度分析此問題，發(fā)現(xiàn)G01是“進(jìn)給吃刀”的過程，此時主軸一定是遵循S指令旋轉(zhuǎn)的，假設(shè)由于主軸驅(qū)動環(huán)節(jié)出了故障，主軸轉(zhuǎn)速會下降，那么如果吃刀進(jìn)給，則會給工件及機床造成嚴(yán)重?fù)p傷。因此系統(tǒng)提供了一個制約功能，當(dāng)主軸速度設(shè)有達(dá)到指令轉(zhuǎn)速時，限制G01方式進(jìn)給，但G0，JOG＼REF以及手輪方式不受此限制。

4 結(jié)論

剛性攻絲時主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給軸進(jìn)給之間總是保持同步。也就是說，在剛性攻絲時，主軸的旋轉(zhuǎn)不僅要實現(xiàn)速度控制，而且要實現(xiàn)位置的控制，從而實現(xiàn)高精高效的加工要求。系統(tǒng)發(fā)出0～±10V模擬電壓到變頻器的模擬接口，控制模擬主軸的旋轉(zhuǎn)。位置編碼器的使用是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床實現(xiàn)剛性攻絲的必要條件，當(dāng)然此功能的實現(xiàn)還要對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行深入了解，及PMC程序的改編，此文意在對今后此類問題的研究提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋松.FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)維修診斷與實踐[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.

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    1內(nèi)圓弧曲面工件的工藝特點

    常見的內(nèi)圓弧曲面工件根據(jù)外形不同,可總結(jié)為3類:方形外形內(nèi)圓弧曲面工件、旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件和復(fù)雜外形內(nèi)圓弧曲面工件。其工藝特點及常用加工設(shè)備分析如表1所示[4-6]。由表1知,內(nèi)圓弧曲面工件的加工設(shè)備選用總體分兩類:復(fù)雜外形或方形外形內(nèi)圓弧曲面工件,在普通或數(shù)控的車床、銑床和加工中心加工,但需用專用夾具裝夾;而旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件主要在車床上加工,通用夾具裝夾即可。文中以加工旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件———電飯煲發(fā)熱盤為例,設(shè)計專用數(shù)控車床,實現(xiàn)高效率、高精度、低成本的加工目的。若要加工其余兩類內(nèi)圓弧曲面工件,則配用專用夾具裝夾,能達(dá)到同樣的加工效果。

    2內(nèi)圓弧曲面工件實例加工工藝分析

    以電飯煲發(fā)熱盤工件為例,分析旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件的加工工藝。

    2.1碗形發(fā)熱盤的結(jié)構(gòu)特點碗形發(fā)熱盤的結(jié)構(gòu)如圖1所示。碗形發(fā)熱盤是由兩內(nèi)圓弧面(R650和R40)組成碗形托面的旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件。加工的部位是兩內(nèi)圓弧面、兩內(nèi)孔面、外圓柱面及端面等。碗型發(fā)熱盤選用的毛坯是鋁材精鑄鑄件,各部分加工尺寸精度按IT7要求,各加工表面要求加工紋理清晰美觀,內(nèi)圓弧面粗糙度值要。

    2.2加工工藝分析由以上結(jié)構(gòu)分析知,此工件適合用車床類設(shè)備加工,加工難點是R650和R40兩內(nèi)圓弧面。根據(jù)工件特點,可選擇的常用設(shè)備有普通車床、專用液壓車床,數(shù)控車床。在普通車床上加工,需要靠模配合才能完成內(nèi)圓弧面的切削,換刀時間長,車床轉(zhuǎn)速低,加工效率不高,同時精度也低;在液壓專用車床上加工,具有針對性,設(shè)有復(fù)合專用刀架,換刀時間短,加工效率高,加工精度高,但加工穩(wěn)定性差,轉(zhuǎn)速低,且一套復(fù)合專用刀架只適合一種尺寸的工件加工,加工范圍小[2];使用數(shù)控車床加工,可用通用夾具,轉(zhuǎn)速高,加工精度高、穩(wěn)定,通用性好,但和專用車床比較,換刀時間長,效率低,因而加工成本高。因此需設(shè)計一種綜合液壓專用車床和數(shù)控車床優(yōu)點的專用數(shù)控車床,使其具有高轉(zhuǎn)速、高效率、高精度、穩(wěn)定性好等特點,適合高精度、大批量生產(chǎn)需要。

    3專用數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

    3.1專用數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成專用數(shù)控車床和普通數(shù)控車床的區(qū)別是功能上具有針對性,因而在結(jié)構(gòu)上主要滿足被加工的對象。圖2所示是為了加工圖1所示的發(fā)熱盤而設(shè)計的專用數(shù)控車床。由床身機架,主軸驅(qū)動部件,縱、橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng),排式刀架,電動機,皮帶輪傳動副及數(shù)控系統(tǒng)等部分組成。此專用數(shù)控車床由電動機帶動主軸副旋轉(zhuǎn),主軸轉(zhuǎn)速為變頻調(diào)速,縱、橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)驅(qū)動排式刀架實現(xiàn)縱、橫向進(jìn)給運動。主軸電機為交流伺服電機,功率為5.5~7.5kW,主軸最高轉(zhuǎn)速4500r/min,排式刀架縱向行程150mm,橫向行程400mm,主軸中心高200mm。該機床性能穩(wěn)定,切削效率高,每件切削時間35~40s。結(jié)構(gòu)組成框圖和結(jié)構(gòu)簡圖如圖2和圖3所示。該設(shè)備是一個由機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成的機電一體化集成系統(tǒng),其特點是工作臺橫向行程較長,而縱向行程較短,同時刀架的結(jié)構(gòu)不是常用的方刀架或轉(zhuǎn)塔式刀架,而采用了排式刀架。主軸采用了電主軸,主傳動機構(gòu)簡單且剛性好,主軸轉(zhuǎn)速高,整臺專機的最大特點是剛性好、工作平穩(wěn)、直線換刀、切削效率高、加工精度高。

    3.2專用數(shù)控車床的工作原理和普通數(shù)控車床的工作原理一樣,首先編制好加工程序,輸入數(shù)控裝置,再由數(shù)控裝置控制機床的主軸轉(zhuǎn)動,縱、橫向進(jìn)給運動,刀具的啟停,冷卻液的開啟等[5]。框圖如圖4所示。文中重點討論專用車床的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,有關(guān)強電及數(shù)控系統(tǒng)部分和普通數(shù)控系統(tǒng)相似,不詳細(xì)介紹。

    4專機的關(guān)鍵技術(shù)

    4.1主軸驅(qū)動部件設(shè)計主軸驅(qū)動部件完成主運動,由電機、皮帶輪、卸荷裝置及主軸副構(gòu)成,改傳統(tǒng)用主軸箱為主軸副結(jié)構(gòu),改善零件加工工藝及裝配工藝,從而提高零件精度及安裝精度[7]。選40Cr材料制作主軸,毛坯件經(jīng)鍛打后通過二次退火,并在精加工工序前進(jìn)行時效振動,完全消除工件的內(nèi)應(yīng)力,采用專用工裝在精密磨床上進(jìn)行精加工,使主軸關(guān)鍵部位同軸度小于0.005mm[8-9]。主軸軸承選用精度為5級的軸承30316(前端)和N312(后端)。組裝后檢測,主軸軸端空載運轉(zhuǎn)時徑向、端面跳動都在0.01~0.015mm,運行平穩(wěn)。電機通過皮帶輪把運動傳給主軸,其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為100~4500r/min。主軸部件結(jié)構(gòu)如圖5所示。

    4.2進(jìn)給運動執(zhí)行部件設(shè)計該專用數(shù)控車床的進(jìn)給運動執(zhí)行部件完成進(jìn)給運動。由縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給部件組成,縱向進(jìn)給部件由床身和大拖板組成,和普通機床結(jié)構(gòu)類似。而橫向進(jìn)給部件由橫向工作臺、排刀架組成,如圖6所示[6-7]。進(jìn)給運動執(zhí)行部件主要完成縱橫向進(jìn)給運動,為了適應(yīng)工件加工的實際情況,其縱向行程設(shè)置為150mm,橫向行程設(shè)計為400mm。如圖1所示工件,要求所有配置的刀具一次性裝好,工作時有順序地切削,橫向進(jìn)給運動部件設(shè)計成帶T型槽的工作臺形式,排刀架在其上安裝,位置靈活,可根據(jù)實際需要前后、左右調(diào)整。圖7是加工圖1所示工件的刀架布置平面圖。圖中的刀具1為加工端面、內(nèi)圓弧及50mm內(nèi)孔刀具,刀具2為加工44mm內(nèi)孔及端面刀具,刀具3為外圓車刀。

    4.3數(shù)控專用車床的工作過程該專用車床選用廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的980T數(shù)控車床系統(tǒng),工作時由數(shù)控裝置發(fā)出指令,伺服驅(qū)動接收指令并通過同步帶輪驅(qū)動滾珠絲杠,滾珠絲杠帶動工作臺左右運動,同時刀具完成對工件相應(yīng)部位的切削。如圖7所示,加工圖1所示工件的過程為:工件和刀具安裝好并對好刀后,啟動機床,輸入程序,運行程序,電機轉(zhuǎn)動,刀具2縱向移動先加工44內(nèi)孔,徑向退刀5mm,刀具3接觸外圓,工作臺向外縱向移動完成外圓切削,繼續(xù)退刀至2號刀離開工件端面,工作臺移動,1號刀切削端面,接著進(jìn)刀車削50內(nèi)孔,切削內(nèi)圓弧曲面,退刀,完成工件的加工,加工時間為35s/件。

    4.4專機使用效果該設(shè)備已在廣東茂名市凱星達(dá)電器有限公司使用,生產(chǎn)圖1所示的電飯煲發(fā)熱盤,月生產(chǎn)量5萬件/臺,主軸轉(zhuǎn)速3500r/min,內(nèi)圓弧曲面粗糙度Ra1.6~6.3,表面光滑,不出現(xiàn)刀痕,連續(xù)工作不需要調(diào)整機床,且尺寸精度保持恒定,控制在IT7范圍內(nèi)。使用效果說明該機床加工效率高,自動化程度高,精度穩(wěn)定,勞動強度低。

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關(guān)鍵詞 C620車床；數(shù)控化改造

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0146-01

就現(xiàn)在來看，中國機床設(shè)備數(shù)控制造裝備率小于30%。而且很大一部分結(jié)構(gòu)存在問題，如：機構(gòu)比老化、閑置或淘汰，全部都依賴于購買新的數(shù)控機床代替，而購買則需要巨額資金，對于舊機器不合理的利用也是一種資源的浪費，這顯然是不符合中國國情。因此，利用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有機床進(jìn)行改造，是一個國家的需要和行業(yè)政策和可行的途徑。本文對C620車床機械系統(tǒng)進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造這一課題來做一簡要探討。

1 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案

1.1 主傳動系統(tǒng)的改造方案

主軸的主要作用是負(fù)責(zé)數(shù)控機床精度的準(zhǔn)確性，是十分重要的組成部分。在主軸上增加交流異步電動機變頻調(diào)速，加工精度提高的同時也實現(xiàn)了主軸自動無級變速，從而省去了機械換擋的麻煩。數(shù)控車床的改造采用異軸安裝，在數(shù)控車床主軸上安裝一個主軸脈沖編碼器，是為了在加工螺紋時，防止同軸裝時的加工零件無法穿出車床主軸孔。由于異軸安裝會顯示出主軸的位置信號，所以，在進(jìn)行安裝時，要特別留意主軸脈沖編碼器的引出軸與車床主軸之間要達(dá)到無間隙柔性聯(lián)接傳動（其比例為1：1），同步齒形可以很好的做到這一點。車床主軸在使用過程中是具有限制的，以主動軸脈沖發(fā)生器的最高限速為準(zhǔn)，不能超過其最高轉(zhuǎn)速。

脈沖編碼器聯(lián)接方式的步驟如下：交流主軸電動機通過帶輪把運動傳給主軸，主軸的運動經(jīng)過同步帶輪1和同步帶輪2以及同步帶帶動脈沖編碼器，使其與主軸同速運轉(zhuǎn)，脈沖編碼器用螺釘固定在主軸箱體上。

一般在改造臥式車床數(shù)控化時，機械改造的工作量大，保留機床上的主傳動和變速操縱機構(gòu)，可以大大的減少其工作量。主軸的正反轉(zhuǎn)和停止功能，可以通過數(shù)控系統(tǒng)來控制。單速電機可以使用2～4速的多速電動機來替代；多速電動機的控制可通過主軸電動機利用交流變頻器來實現(xiàn)，可滿足其要求最終達(dá)到無級變速的目的。通過實際操縱，證明變頻器在工作的過程中，如原有電動機工作的頻率在70 Hz以下，就無需更換，但前提是變頻器的功率大于電動機。

上述例子中，在進(jìn)行有級變速的時候可以用YD系列7.5 kW變級多速三相異步電動機（此款機器由浙江超力電機有限公司而產(chǎn)）來實現(xiàn)2～4檔變速；采用無級變速的前提是加裝交流變頻器，推薦使用煙臺惠豐電子有限公司生產(chǎn)的F1000―G0075T3B這個型號的，再配以7.5 kW電動機。

1.2 換裝自動回轉(zhuǎn)刀架

能幫助數(shù)控提高機床加工精度并可以一次性的完成多道工序，其型號為LD4B―CK6140的四工位立式電動刀架是一款比較好的設(shè)備和選擇，這款設(shè)備生產(chǎn)于常州市宏達(dá)機床數(shù)控設(shè)備有限公司，可以很好的完成手動刀架轉(zhuǎn)換自動回轉(zhuǎn)刀架。而數(shù)控系統(tǒng)可以幫助自動換刀時電路配置的需求。

1.3 螺紋編碼器的安裝方案

螺紋編碼器，也可稱為主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。在進(jìn)行螺紋加工時，數(shù)控車床要安裝主軸脈沖發(fā)生器來反饋車床主軸的位置，且與車床主軸同步轉(zhuǎn)動。以下舉例說明。

改造后的車床，可加工導(dǎo)程最大不超過24 mm的螺紋，Z向的進(jìn)給脈沖當(dāng)量是0.01 mm/脈沖，螺紋編碼器每一轉(zhuǎn)，都不能少于24 mm/（0.01 mm脈沖-1）=2400脈沖的輸出量。因編碼器的輸出有出入（相位差為900的A、B相信號），可將A、B經(jīng)邏輯異或后獲得2400個脈沖。可將A、B經(jīng)邏輯異或后獲得2400個脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù)可降到1200線（A、B信號）。還要注意，要使重復(fù)車削同一螺旋槽時正常工作，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖Z。

按照以上的要求，以下舉例選擇的是型號ZLF-1200Z-05VO-15-CT的螺紋編碼器，來自于長春光機數(shù)顯技術(shù)有限公司。電源電壓+5 V，每轉(zhuǎn)輸出1200個A/B脈沖與1個Z脈沖，信號為電壓輸出，軸頭直徑15 mm。

在螺紋編碼安裝中，常見的安裝方法分同軸和異軸安裝。同軸安裝，即指在主軸上直接安裝上編碼器，與主軸同軸，雖然這種方式快速簡單，但缺點卻是很容易造成主軸通孔的堵塞。異軸安裝，即指在主軸箱的后面安裝編碼器，位置最好在主軸同步旋轉(zhuǎn)的輸出軸上，如主軸上沒有同步軸，則可以使用同步齒形帶和主軸進(jìn)行聯(lián)接（轉(zhuǎn)動比為1：1）。此時的編碼器軸頭必須要無間隙柔性聯(lián)接安裝軸，這是需要注意的一點，并且主軸的最高轉(zhuǎn)速要控制在編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速內(nèi)。

1.4 進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令由數(shù)控機床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)接受并放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機床運動之星件完成預(yù)期的運動。刀架橫向（X軸）移動由橫向進(jìn)給傳動系統(tǒng)帶動，它控制工件的徑向尺寸；軸向（Z軸）運動由縱向進(jìn)給裝置帶動，它控制工件的軸向尺寸。

1.4.1 進(jìn)給傳動鏈

橫向進(jìn)給（即X向）是由步進(jìn)電動機及其減速箱傳動的（步進(jìn)電動機裝在床鞍后面），進(jìn)給傳動系統(tǒng)包含：步進(jìn)電動機、縱向絲杠副、同步帶、橫向絲杠副。

1.4.2 滾珠絲杠螺母副的選用

為保證數(shù)控機床高的加工精度，其進(jìn)給傳動系統(tǒng)要求有高的傳動精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運動慣量，并能清除傳動間隙。

1.4.3 設(shè)計方案的過程

1）將掛輪上的齒輪全部拆除，找出主軸的同步軸再進(jìn)行螺紋編碼器安裝。

2）先拆除進(jìn)給箱總成，再安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動機和同步帶減速箱總成（須在原來的位置上安裝）。

3）先拆除快走刀齒輪條和溜板箱總成，然后安裝縱向滾珠絲杠的螺母座托架（須安裝在床鞍下面）。

4）先拆除四方刀架和小滑板總成，然后在中滑板上方安裝四工位立式電動力架。

5）先拆除中滑板下的滑動絲杠螺母副，再鋸斷滑輪絲杠靠刻度盤一段（長216 mm）并保留，將刻度盤上的手柄拆掉，同時保留刻度盤附近的兩個推力軸承，最后將滾珠絲杠副換上。

6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動機通過法蘭座安裝到中滑板后部的床鞍上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。

7）將三杠（絲杠、光杠和操縱桿）拆除，更換絲杠的右

軸承。

2 結(jié)束語

我們將生產(chǎn)實訓(xùn)中使用的一臺C620車床機械系統(tǒng)通過數(shù)控化改造后與新購置的機床進(jìn)行比較，改造費用方面能減少60%到80%，十分節(jié)省。尤其在大型、特殊機床尤為突出。大型機床改造的費用，只需新購機床總費用的1/3，且交貨時間短。

篇8

【關(guān)鍵詞】臥式車床；調(diào)整；維修

一、概述

普通車床是應(yīng)用較為廣泛的一種車床類型，主要有床身、床頭箱、尾座、溜板箱和進(jìn)給箱等部件組成。車床在使用中相對運動部件的磨損會使精度降低，機械性能變差。因此，為了滿足零件加工精度，不同的切削方式和工藝操作的要求，使機床正常運轉(zhuǎn)，就必須對車床進(jìn)行調(diào)整和維修。車床調(diào)整和維修的主要內(nèi)容有：保證機床運轉(zhuǎn)精度；保證機床輸出額定切削功率；保證和提高機床剛性，減少震動；保證機床加工工藝和操做要求。我單位的C620是1985年投入使用的，至今已有二十多年，目前任然能夠保持良好的運行狀況。這與我們?nèi)粘５募皶r維修和保養(yǎng)密不可分。本文我就車床的精度調(diào)整和一些常見故障的維修方法結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗進(jìn)行論述。

二、主軸箱的調(diào)整與維修

主軸箱的功用是支撐主軸傳動使其旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)啟動、停止、變速、變向等。主軸箱是一個復(fù)雜的重要部件，包括箱體、主運動的全部變速機構(gòu)及操縱機構(gòu)，主軸部件、實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及開停車的片式摩擦離合器和制動器。主軸及齒輪間的傳動機構(gòu)和變速機構(gòu)以及有關(guān)的裝置等。

1.主軸箱主軸軸承間隙的調(diào)整與維修

常見車床主軸結(jié)構(gòu)有兩種：一種是前后支撐都是滾動軸承；另一種是前軸承是滑動軸承，而后軸承是滾動軸承。

主軸軸承的間隙要分別調(diào)整，調(diào)整前軸承間隙時，先松開螺釘，向右轉(zhuǎn)動螺母，借助隔套推動軸承內(nèi)圈向右移動。應(yīng)為軸承內(nèi)孔與軸徑是1︰12的錐度結(jié)合，所以軸承內(nèi)圈直徑因彈性變形而增大，軸承徑向間隙變小，調(diào)完后再頂緊螺釘。調(diào)整后軸承間隙時，光松開螺釘，向右轉(zhuǎn)動螺母，同時并緊圓錐滾子軸承和推力軸承而調(diào)小徑向和軸向間隙。調(diào)整后用手轉(zhuǎn)動主軸應(yīng)通暢無阻滯現(xiàn)象，主軸的徑向跳動和軸向跳動均應(yīng)小于0.01mm。前后軸承調(diào)好后應(yīng)進(jìn)行1小時高速空運轉(zhuǎn)，主軸軸承溫度不得超過70℃

2.摩擦離合器的調(diào)整與維修

摩擦離合器的作用是在電動機運轉(zhuǎn)中接通或停止主軸的正反轉(zhuǎn)，摩擦離合器的內(nèi)外摩擦片的松緊要適當(dāng)。過松時離合器易打滑，造成主軸悶車，且使摩擦片磨損加快；太緊時，啟動費力且操縱機構(gòu)易損壞，停車時摩擦片不易脫開而使操作失靈，所以必須調(diào)整適當(dāng)。

離合器的調(diào)整過程是：現(xiàn)將定位銷從螺母缺口壓入，然后旋轉(zhuǎn)右邊或左邊螺母，分別調(diào)整右邊或左邊摩擦片的間隙，調(diào)整后彈出定位銷以防止螺母松動。

3.制動器的調(diào)整與維修

制動器的作用是用來克服停車時主軸的旋轉(zhuǎn)慣性使之立即停轉(zhuǎn)，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。制動器和摩擦離合器的控制是聯(lián)動的，摩擦離合器松開時制動鋼帶拉緊，使主軸很快停止轉(zhuǎn)動。

通過螺母和拉桿來調(diào)整制動鋼帶的松緊程度，調(diào)整后應(yīng)保證壓緊離合器時鋼帶完全松開。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分時，主軸能在2—3轉(zhuǎn)內(nèi)被制動。另外調(diào)整時要防止鋼帶產(chǎn)生歪扭現(xiàn)象。

三、溜板箱的調(diào)整與維修

溜板箱是固定在沿床身導(dǎo)軌移動的縱向溜板下面。它的主要作用是將光杠和絲杠傳來的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為刀架的直線運動，實現(xiàn)刀架的快慢速轉(zhuǎn)換，并控制刀架的接通、斷開、換向以及實現(xiàn)過載保護(hù)，刀架的手動操縱。溜板箱中的主要機構(gòu)有超越離合器、安全離合器、開合螺母、互鎖機構(gòu)以及縱、橫向機動進(jìn)給操縱機構(gòu)等。

1.脫落蝸桿的調(diào)整與維修

脫落蝸桿的作用是手動接通或斷開進(jìn)給運動，在機床過載時能自動斷開進(jìn)給運動以防止機床損壞。

脫落蝸桿傳遞的負(fù)載大小可通過移動螺母來調(diào)整彈簧的壓力來實現(xiàn)。調(diào)整合適時應(yīng)保證既能進(jìn)行正常切削工作，又能在超載時自行脫落。

2.開合螺母機構(gòu)的調(diào)整與維修

在車削螺紋時利用開合螺母機構(gòu)來接通或斷開絲杠傳來的運動。車床使用一段時間以后會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，使開合螺母與絲杠之間產(chǎn)生間隙。如不及時調(diào)整，就會在車削螺紋時出現(xiàn)讓刀甚至亂扣現(xiàn)象。調(diào)整方式是：先將六角螺母松開，再將限位螺釘旋一點，把開合螺母旋緊，用手轉(zhuǎn)動絲杠，相對螺母空轉(zhuǎn)松緊順滑即可。調(diào)整好后將六角螺母鎖緊。

四、大中拖板的調(diào)整與維修

1.大拖板與導(dǎo)軌的配合間隙在使用中會應(yīng)為導(dǎo)軌的磨損增大，間隙過大就需要調(diào)整。大拖板與床身導(dǎo)軌面間隙是通過頂緊平壓板實現(xiàn)的。調(diào)整時，頂緊螺釘推動壓板來減少大拖板與床身導(dǎo)軌面的間隙，間隙調(diào)整適當(dāng)后并緊螺母。

2.中托板與大拖板的橫向滑動面是燕尾導(dǎo)軌，用斜度1：60的鑲條來調(diào)整間隙。調(diào)整時旋轉(zhuǎn)螺釘使鑲條前后移動，從而使間隙達(dá)到理想值。調(diào)整后，移動拖板應(yīng)輕便而無阻滯現(xiàn)象。

在使用中，中拖板絲杠與螺母磨損使間隙增大，此時中拖板會產(chǎn)生攢動從而影響工件徑向尺寸精度。調(diào)整橫向絲杠螺母可通過間隙機構(gòu)來完成?？膳诱{(diào)整螺釘，向上拉動楔塊，從而消除絲杠螺母間隙。

五、尾座的調(diào)整與維修

尾座分尾座體和底板兩大部分。通過旋入和旋出螺釘來調(diào)整尾座體和底板之間的橫向位置。

調(diào)整時，首先松開尾座緊固螺母，然后先松開尾座體一側(cè)的螺釘，再旋進(jìn)另一側(cè)的螺釘，使尾座體相對底板偏移至需要的位置。最后將兩個螺釘都擰緊。

六、車床導(dǎo)軌的修整

導(dǎo)軌面的平整與否直接影響著車床的加工精度，而且導(dǎo)軌也是其它部件精度檢查的基準(zhǔn)。因此，車床導(dǎo)軌的修理很重要。

1.導(dǎo)軌面修理的一般原則

（1）導(dǎo)軌面修理的基準(zhǔn)選擇，一般以不可調(diào)的裝配孔（如主軸孔、絲杠孔等）或不磨損的平面為基準(zhǔn)。

（2）對于不受基準(zhǔn)孔或結(jié)合面限制的床身導(dǎo)軌，一般應(yīng)選擇整個刮研量最少的面或工藝復(fù)雜的面為基準(zhǔn)。

（3）導(dǎo)軌面相互拖研時，應(yīng)以剛性好的零件為基準(zhǔn)來拖研剛性差的零件。如床身與工作臺面相互拖研時，應(yīng)先將床身導(dǎo)軌面刮好，再將工作臺置于床身導(dǎo)軌上拖研；如果以工作臺導(dǎo)軌為基準(zhǔn)拖研床身導(dǎo)軌，床身導(dǎo)軌就很難得到理想的平直度。因為工作臺長而薄，剛性差，由于自重變形，形成自然與床身切合，無法判斷著色點的情況。

1）對于裝有重型部件的床身，應(yīng)將該部件修好裝上或在該處配重后再進(jìn)行刮研，否則，安裝部件時變形，會造成返修。

2）導(dǎo)軌面拖研時，一般應(yīng)以長面為基準(zhǔn)拖研短面，這樣易于保證拖研精度。

3）導(dǎo)軌面修理前后，一般應(yīng)測繪運動曲線，以供修理、調(diào)整時參考分析。

4）機床導(dǎo)軌面修理時，必須保證在自然狀態(tài)下，并放在堅實的基礎(chǔ)上進(jìn)行，以防止在修理過程中變形或影響測量精度。

5）機床導(dǎo)軌面一般磨損在0.3mm以上者應(yīng)先精刨后再刮研或磨削。

2.機床導(dǎo)軌面的修理方式

（1）刮研修復(fù)法

床身導(dǎo)軌面和工作臺導(dǎo)軌面都用刮研方法修復(fù)。其優(yōu)點是：設(shè)備簡單，修理精度取決于刮研質(zhì)量和刮研技術(shù)。一般適用于高精度機床或者條件較差的工廠和車間的設(shè)備修理。其缺點是：勞動強度大，功效低。

（2）機加工和刮研相結(jié)合修復(fù)法

一般對床身導(dǎo)軌采用精刨、精磨，其配合件（工作臺、拖板等）的導(dǎo)軌與床身導(dǎo)軌配刮，這是目前廣泛采用的方法。其優(yōu)點是：即減少了鉗工勞動量，又能達(dá)到理想的配合精度。但缺點是：需要精度較高的導(dǎo)軌磨床等，鉗工刮研量任然很大。

（3）配合修復(fù)法

即床身導(dǎo)軌和工作臺導(dǎo)軌都采用磨削加工來達(dá)到要求。因此，不用鉗工刮研，大大的提高了勞動生產(chǎn)率，這已成為導(dǎo)軌加工和修理的發(fā)展方向。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 電氣控制系統(tǒng) 改造 設(shè)計

隨著我國數(shù)控車床的不斷發(fā)展，其如今已經(jīng)成為我國制造業(yè)中相當(dāng)重要的基礎(chǔ)裝備之一。數(shù)控車床主要包括機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)兩大部分。通常來說，對于電氣系統(tǒng)而言，其無故障運行期在5-10年之間，隨后便會進(jìn)入到故障的高發(fā)時期，但是，一般數(shù)控車床其機械部件若保養(yǎng)良好一般能夠使用20-25年，且精度、可靠及穩(wěn)定性能仍可以保持較高水平。如今，不少數(shù)控車床已經(jīng)運行了十多年，并步入了“損耗期”，這些陳舊的數(shù)控機床常常故障頻發(fā)，很多功能已經(jīng)無法很好地適應(yīng)如今大規(guī)模的生產(chǎn)需求，有必要針對數(shù)控車床相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改造，以便提高企業(yè)設(shè)備的技術(shù)水平，通過少量投資對老數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的升級和改造，以便使其重?zé)ㄉ鷻C并繼續(xù)發(fā)揮其作用。

1、數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)

1.1 數(shù)控車床的工作原理及其功能分析

對于數(shù)控車床而言，以被加工零件的工作圖以及工藝過程卡為依據(jù)，通過對數(shù)控代碼及其程序格式進(jìn)行加工程序編寫的整個過程進(jìn)行規(guī)定，在數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行準(zhǔn)確加工程序的輸入，并將已給定加工程序及輸入信號進(jìn)行相應(yīng)的運算、控制及其處理，而后將處理結(jié)果發(fā)送至控制系統(tǒng)中，從而對機床各部件進(jìn)行驅(qū)動，使其能夠以機械加工相關(guān)要求為依據(jù)進(jìn)行有序的運行，并自動進(jìn)行合格零件的制作。由于數(shù)控車床主要負(fù)責(zé)進(jìn)行軸類以及盤類回轉(zhuǎn)體零部件的加工，并自動完成圓柱面、圓錐面、斷面、圓弧面以及螺紋內(nèi)外工序的切削及其加工過程，因而在機械制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)改造后的數(shù)控車床也應(yīng)當(dāng)能夠滿足這些功能。

1.2 數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)電路分析

1）主軸電動機的電氣控制，主軸電機為交流變頻電動機，主要通過變頻器進(jìn)行驅(qū)動，對于其正、反轉(zhuǎn)以及速度等主要是由數(shù)控系統(tǒng)控制的。2）主軸控制，有關(guān)零件程序的輸入信號包括M03、M04以及M05，而有關(guān)機床操作面板的主要包括主軸的正、反轉(zhuǎn)，點動及停止，其中，主軸正轉(zhuǎn)輸出信號為Q0.0，反轉(zhuǎn)為Q0.1，停止為Q0.2。3）其他相關(guān)輔助控制主要包括刀架、冷卻泵以及泵等電機。其中，冷卻泵電機控制中零件相關(guān)程序的輸入信號包括MO8及MO9；有關(guān)冷卻控制的輸出信號為Q0.3。對于泵電機控制而言，其輸入信號主要來自于機床控制面板的導(dǎo)軌鍵，而輸出信號為控制Q06。對于刀架電機控制而言，其輸入信號主要來自于刀位的檢測信號，零件有關(guān)程序T代碼包括I1.0；T1；I1.1；T2；I1.2；T3；I1.3；T4；刀架正轉(zhuǎn)輸出信號為Q0.4，反轉(zhuǎn)為Q0.5。

2、數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的改造與設(shè)計

2.1 數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計總原則

本文以GS30型雙主軸數(shù)控車床為例，對其電氣控制系統(tǒng)的改造及設(shè)計進(jìn)行了研究。對于GS30型數(shù)控車床而言，經(jīng)多年使用后，無論在機械系統(tǒng)，還是電氣系統(tǒng)部分均有了較嚴(yán)重的磨損，因而運行時故障率及異常停機頻率的不斷升高，對于設(shè)備使用過程的安全性、穩(wěn)定性均造成了嚴(yán)重的影響，并導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率的大幅降低。進(jìn)行GS30型數(shù)控車床的改造時應(yīng)考慮到其機械結(jié)構(gòu)的功能，并確保電氣控制系統(tǒng)的性能維持良好狀態(tài)。改造過程中必須從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益兩大方面進(jìn)行考慮，盡可能維持車床現(xiàn)有的機械系統(tǒng)以及多數(shù)電氣控制系統(tǒng)，本文采用了SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)控車床的電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)升級及其改造，這樣不僅維持了數(shù)控車床的原操作習(xí)慣，還提高了設(shè)備運行過程的穩(wěn)定性及其可靠性，實現(xiàn)了設(shè)備生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀的有效改善，是一種技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面均較為優(yōu)良的改造方案。

2.2 數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)的改造及設(shè)計方案

1）數(shù)控車床改造的總體技術(shù)方案

數(shù)控車床主要是由機械及電氣兩大部分構(gòu)成，進(jìn)行總體方案的設(shè)計時必須從機、電兩大方面入手來對車床各功能實施及實現(xiàn)方案進(jìn)行考慮，以數(shù)控車床現(xiàn)狀為依據(jù)進(jìn)行分析對GS30型數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，改造后總技術(shù)設(shè)計圖見圖1。

2）電氣系統(tǒng)部分的改造

本文采用的是840D數(shù)控系統(tǒng)對原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了替代，因而有效實現(xiàn)了對機床位置的控制。840D軟、硬件配置同本機床原控制功能相符，即1主軸+5坐標(biāo)軸及雙通道；10.4寸的液晶顯示器、全功能CNC鍵盤以及薄型MCP操作面板；選擇的是帶有硬盤功能的PUC，能夠進(jìn)行友好中文人機界面的顯示，并具有加工循環(huán)、螺補、圖形編程及其模擬等相關(guān)功能；原有系統(tǒng)被NCU單元611D驅(qū)動+1PH7主軸電機+1FT6伺服電機代替，因而確保了各軸功率及扭矩能夠滿足相關(guān)要求的規(guī)定；對X軸、Z軸、U軸光柵尺以及W軸編碼器進(jìn)行了更換，并滿足了數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)要求；將副主軸由原來的開環(huán)控制改造成了半閉環(huán)控制，因而確保了同步軸功能的實現(xiàn)；

3）機械系統(tǒng)部分的改造

對X、Z、U以及W軸的絲杠螺母副進(jìn)行了更換，并實現(xiàn)了機械精度的有效提高；進(jìn)行了新操作站的制作，并配以了CNC面板、鍵盤及其控制面板。

2.3 改造后數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)總圖

由于數(shù)控車床主要包括了控制介質(zhì)、伺服系統(tǒng)、機床本體以及數(shù)控裝置四大部分，因而經(jīng)改造后的車床系統(tǒng)組成框架圖見圖2。

3、改造后數(shù)控車床的驗收

數(shù)控車床驗收主要指的是借助于多種高精度儀器來對車床的機、電、液、氣等各大系統(tǒng)以及車床整機所進(jìn)行的單項及綜合性能、靜態(tài)及動態(tài)精度等的檢測，以此為基礎(chǔ)對數(shù)控機床進(jìn)行綜合性的評價。其中，數(shù)控車床驗收內(nèi)容主要包括了機床定位、幾何以及切削等精度的檢測，及整個機床的綜合性能檢驗等方面。對GS30型雙主軸數(shù)控車床主要進(jìn)行了如下內(nèi)容的驗收：1）功能的驗證，通過對手動功能以及數(shù)控功能進(jìn)行驗證，前者是手動方式下

對機床M、S及T功能的驗證，后者采用了數(shù)控程序?qū)C床的各個部件的功能進(jìn)行了驗證；2）車床的幾何精度，以車床驗收檢驗項目以及允差為依據(jù)對其幾何精度進(jìn)行檢測，采用的主要儀器包括大理石檢驗方箱、磁力表座以及千分表等；3）定位及重復(fù)定位的精度，采用的是激光干涉儀來對X、Z、U及W 軸進(jìn)行了檢測，間距為50 mm；4）試切件精度的驗證，此項檢測的是車床的綜合性能及精度；5）24 h考機運行，此項主要負(fù)責(zé)對車床機械動作的穩(wěn)定可靠性能進(jìn)行檢測；6）資料的驗收及其歸檔。

參考文獻(xiàn)

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1、 故障現(xiàn)象

GCL-15型數(shù)控車床，采用FANUC OT數(shù)控系統(tǒng)。X 、Z分別采用 FANUC5、10型AC伺服電動機驅(qū)動，主軸采用 FANUC 8S AC主軸驅(qū)動。車床帶液壓夾具、液壓支架和15把刀的自動換刀裝置，全封閉防護(hù)，自動排屑。車床本身價格高、精度好。

該車床發(fā)生的故障現(xiàn)象為：車床開機時全部動作正常，伺服進(jìn)給系統(tǒng)高速運動平穩(wěn)、低速無爬行 ， 加工的零件 精度全部達(dá)到要求。當(dāng)車床正常工作 5-7h 后 ，Z 軸出現(xiàn)劇烈振蕩 ，CNC 報警 ， 車床無法正常工作。這時，即使關(guān)機再啟動 ，只要手動或自動移動Z軸，在所有速度范圍內(nèi)，都發(fā)生劇烈振蕩。但是，如果關(guān)機時間足夠長，車床又可以正常工作5-7h，并再次出現(xiàn)以上故障，如此周期性重復(fù)。

2、故障分析

根據(jù)以上故障現(xiàn)象，分析其原因不外乎與Z軸有關(guān)的機械、電氣兩個方面。在機械方面，可能是由于貼塑導(dǎo)軌的熱變形、脫膠，滾珠絲杠、絲杠軸承的局部損壞或調(diào)整不當(dāng)?shù)仍蛞鸬姆蔷鶆蛐载?fù)載變化，導(dǎo)致進(jìn)給系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在電氣方面，可能是由于某個元件的參數(shù)變化，引起系統(tǒng)的動態(tài)特性改變，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定等。

鑒于本車床采用的是半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，為了分清原因，維修的第一步是松開 Z 軸伺服電動機和滾珠絲杠之間的機械聯(lián)接。在Z軸無負(fù)載的情況下，運行加工程序，以區(qū)分機械、電氣故障。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)：故障仍然存在，但發(fā)生故障的時間有所延長。因此，可以確認(rèn)故障為電氣原因，并且和負(fù)載大小或溫升有關(guān)。

由于數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)包含了CNC 、伺服驅(qū)動器、伺服電動機三大部分， 為了進(jìn)一步分清原因， 維修的第二步是將CNC的X軸和Z鈾的速度給定和位置反饋互換 (CNC的M6與M8，M7與M9互換)，即：利用CNC的X軸指令控制車床的Z軸伺服和電動機運動 ，CNC的Z軸指令控制車床的X軸伺服和電動機運動，以判別故障發(fā) 生在CNC或伺服。經(jīng)更換發(fā)現(xiàn)，此時CNC 的Z軸(帶X軸伺服及電動機)運動正常，但X軸(帶Z軸伺服及電動機)運動時出現(xiàn)振蕩。據(jù)此，可以確認(rèn)：控制Z軸的CNC正常，故障在Z軸伺服驅(qū)動或伺服電動機上。

考慮到該車床X 、Z軸采用的是同系列的AC伺服驅(qū)動，其伺服PCB板型號和規(guī)格相同，為了進(jìn)一步縮小檢查范圍，維修的第三步是在恢復(fù)第二步CNC 和 X 、Z伺服間的正常連接后，將 X 、Z 的PCB板經(jīng)過調(diào)整設(shè)定后互換。經(jīng)互換發(fā)現(xiàn) ， 這時 X 軸工作仍然正常 ，Z 軸故障依舊?？梢?，Z 軸的 PCB 板正常。

根據(jù)以上試驗和檢查，可以確認(rèn)故障是由于Z軸伺服主回路或伺服電動機的不良而引起的。經(jīng)以上維修，車床恢復(fù)了正常。

3、實例分析

數(shù)控車床的 “軟故障”是維修過程中最難解決的問題之一。在條件許可時 ， 使用“互換法 ”可以較快地判別故障所在，而根據(jù)原理進(jìn)行分析，是解決問題的根本辦法。維修人員應(yīng)根據(jù)實際情況，仔細(xì)分析故障現(xiàn)象，才能判定 故障原因，并加以解決。

（1）故障現(xiàn)象一是CRT 顯示 414# 報警。報警信息為：

SERVO ALARM:X －－－AXIS

DETECTION SYSTEM ERROR

同時 ，伺服驅(qū)動單元的LED報警顯示碼為點亮。故障分析與處理通過查看系統(tǒng)維修說明書可知：414# 報警為“X 軸的伺服系統(tǒng)異常，當(dāng)錯誤的信息輸出至 DGN0720 時，伺服系統(tǒng)報警”。根據(jù)報警顯示內(nèi)容，用車床自我診斷功能檢查車床參數(shù) DGN072 上的信息，發(fā)現(xiàn)第 4 位為 “1”，而正常情況下該位應(yīng)為“0”?，F(xiàn)該位由“0” 變?yōu)?“1”則為異常電流報警，同時伺服驅(qū)動單元LED 報警顯示碼為點亮 ，也表示該伺服軸過電流報警。檢查伺服驅(qū)動器模塊 ，用萬用表測得電源輸入端阻抗只有6Ω，低于正常值，因而可判斷該軸伺服驅(qū)動單元模塊損壞。更換后正常。

（2）故障現(xiàn)象二轉(zhuǎn)塔刀架在換刀過程時出現(xiàn) 2011# 、2014# 報警：

故障分析與處理查看電氣使用說明書可知2011# 報警表示轉(zhuǎn)塔有故障，2014# 報警指轉(zhuǎn)塔未卡緊。可能是由于精定位時接近開關(guān)未發(fā)出信號，電磁鐵不能鎖緊。利用 FANUC 系統(tǒng)具有的PLC 梯形圖動態(tài)顯示功能，發(fā)現(xiàn)精定位接近開關(guān) X0021.2 未亮 ( 沒有接通) 。拆下此開關(guān)并檢查，通斷正常。估計是接近開關(guān)與感應(yīng)塊的距離不當(dāng)造成的。調(diào)整兩者的距離使它們保持適當(dāng)?shù)木嚯x0.8mm，再查看X0021.2信號通斷正常，轉(zhuǎn)塔刀架能正常使用。

（3）故障現(xiàn)象：主軸不能定向，負(fù)載表指針達(dá)紅區(qū)，08＃報警。

故障檢查及分析：查車床維修手冊，08＃報警為主軸定位故障。根據(jù)維修手冊的要求，我們打開車床電源柜，在交流主軸控制器線路板上，找到了7個發(fā)光二極管（6綠1紅）。這7個指示燈（從左到右）分別表示；①定向指令；②低速檔；③磁道峰值檢測；④減速指令；③精定位；③定位完成；以上為綠色）；⑦試驗方式。

觀察這7個指示的情況如下：l＃燈亮，3＃、5＃燈閃爍。這表明定位指令已經(jīng)發(fā)出；磁道峰值已檢測到；定位信號也檢測到；但是系統(tǒng)不能完成定位，主軸仍在低速運行，故3＃、5＃燈不斷閃爍。調(diào)節(jié)主軸控制器上的電位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。

從以上情況分析，懷疑是主軸箱上的放大器有問題。打開主軸防護(hù)罩檢查放大器時，發(fā)現(xiàn)主軸上的刀具夾緊油缸軟管盤繞成絞形，纏繞在主軸上，分析這個不正常的現(xiàn)象，我們判斷就是該軟管盤繞致使主軸定位偏移而不能準(zhǔn)確定位，造成08＃報警。

解決方法：將該軟管卸下捏直后裝好，又將主軸控制器中的調(diào)節(jié)器RVII（定位點偏移）進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)。故障排除，報警消失，車床恢復(fù)正常運行。

4、結(jié)語

數(shù)控車床自身所具有的明顯優(yōu)勢（高速化，大功率，高效率，長壽命等）使得它在工業(yè)中的應(yīng)用前景極為樂觀，隨著數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步的開發(fā)和利用，我們深信，它必將在機械工程領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。這就要求我們必須具備熟練的操作技巧和快速理解加工程序的能力，能對機床加工中出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行綜合判斷，分析影響加工質(zhì)量的因素并提出處理的對策。通過努力，盡快跟上世界先進(jìn)水平，這是擺在工業(yè)戰(zhàn)線廣大職工面前艱巨而光榮的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳國經(jīng)等.《數(shù)控機床床故障診斷與維修》[M].電子工業(yè)出版社.2005版