機(jī)床主軸精度設(shè)計(jì)

1、成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校成教院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）論文題目： 機(jī)床主軸精度設(shè)計(jì)教 學(xué) 點(diǎn)： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院指導(dǎo)老師： 梁雪峰 職 稱(chēng)： 講師 學(xué)生姓名： 趙偉龍 學(xué) 號(hào): 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校成教院制 年 月 日成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校成教院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目： 機(jī)床主軸精度控制設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：了解的相關(guān)名詞及掌握機(jī)床主軸精度設(shè)計(jì)的參數(shù)和機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中核心部件和主軸箱問(wèn)題的解決方法。時(shí)間： 年 月 日 至 年 月 日 共 周教 學(xué) 點(diǎn)： 重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院學(xué)生姓名： 趙偉龍 學(xué) 號(hào)：專(zhuān)業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)指導(dǎo)單位或教研室： 指導(dǎo)教師： 梁雪峰 職 稱(chēng)

2、：成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校成教院制畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃表日 期工 作 內(nèi) 容執(zhí) 行 情 況指導(dǎo)教師簽 字4月15日至4月20日準(zhǔn)備良好*教師對(duì)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施情況總評(píng) 簽名 年 月 日 本表作評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一。摘 要主軸作為數(shù)控機(jī)床的核心功能部件，其制造精度和加工性能直接影響到零件的加工質(zhì)量。傳統(tǒng)機(jī)床主軸是通過(guò)中間的傳動(dòng)裝置（如皮帶，齒輪登）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。電主軸又稱(chēng)內(nèi)置式電動(dòng)機(jī)主軸單元，就是將高速電動(dòng)機(jī)置于機(jī)床主軸部件的內(nèi)部，通過(guò)交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的二作速度和扭矩。電主軸及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品。涉及機(jī)械，電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)控制，支承，潤(rùn)滑，材料

3、熱處理及振動(dòng)等諸多領(lǐng)域，是一套相對(duì)獨(dú)立，完整的功能部件。本課題主要對(duì)機(jī)床主軸所牽涉的諸多領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)的分析，結(jié)合機(jī)床主軸在實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題進(jìn)行研究，最終得到數(shù)控機(jī)床主軸的最優(yōu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：機(jī)床，主軸，控制AbstractCam is a widely used in a variety of automated machinery, apparatus and control devices to manipulate the mechanical parts. Cam has been the reason why such a wide range of applications, m

4、ainly due to a variety of cam mechanism can be achieved sports complex requirements, but also the structure of simple, compact. Cam cam can be a continuous rotation or move converted to Follower continuous or to move or swing. Compared with the linkage mechanism, cam mechanism to facilitate the real

5、ization of the given rules and track the movement; and compact structure is simple; but the cam and follower high-ah, deputy contact and easy to wear. In this paper, the design of cam need to understand the relevant terms and the need for the design of the cam and cam design parameters appear in the

6、 actual contours of the distortion curve and a sharp change, as well as the solution to the problem in the design should pay attention to the issue of the system Introduction and summary.Key words：Cam、high deputy、automation目 錄第一章 數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)1第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的核心部件1第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主軸箱2第三節(jié) 機(jī)床主軸材料的選擇2第二章 數(shù)控機(jī)床主軸的制動(dòng)4第一節(jié)數(shù)控機(jī)床

7、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4第二節(jié) 主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)方案6第一節(jié) 伺服系統(tǒng)故障檢查及維修7第二節(jié) 主軸過(guò)載的分析8第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床主軸的維護(hù)8第四章 數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中主軸的異常及案例10第一節(jié) 主軸發(fā)熱現(xiàn)象10第二節(jié) 主軸出現(xiàn)異常噪音或振動(dòng)10結(jié)束語(yǔ)12謝 辭13參考文獻(xiàn)14第一章 數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的核心部件作為數(shù)控機(jī)床的核心功能部件，其制造精度和加工性能直接影響到零件的加工質(zhì)量。目前加工中心用電主軸正向高轉(zhuǎn)速、低速大扭矩、快速起、停等方向發(fā)展，以滿足縮短加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的要求。國(guó)內(nèi)高檔的高速加工中心主軸多為進(jìn)口產(chǎn)品，我國(guó)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的加工中心電主軸，已經(jīng)批量裝備國(guó)產(chǎn)機(jī)床。阿奇夏米爾國(guó)際貿(mào)易

8、(天津)有限公司米克朗產(chǎn)品經(jīng)理馬艷娣女士開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命電主軸高速電主軸在高速加工中起著至關(guān)重要的作用，其制造精度和加工性能直接影響到零件的加工質(zhì)量。有過(guò)高速加工經(jīng)驗(yàn)的人都知道，不合理的使用和維護(hù)則會(huì)加劇電主軸的磨損，使得電主軸的加工精度降低，使用壽命縮短。高速加工中不合理的刀具選擇、不合理的切削參數(shù)設(shè)置都將造成主軸動(dòng)不平衡量的增加，產(chǎn)生主軸振動(dòng)，嚴(yán)重影響主軸壽命和加工精度。這個(gè)問(wèn)題普遍存在于目前的高速加工應(yīng)用中。許多用戶(hù)買(mǎi)了高速機(jī)床，卻不敢真正的應(yīng)用高速，而盲目地降低轉(zhuǎn)速卻又更加劇了主軸的損壞。怎樣才能把主軸的負(fù)荷情況實(shí)時(shí)地反映給機(jī)床的操作和工藝編程人員，從而制定出最合適的工藝路線和切削參數(shù)呢？這

9、是對(duì)高速主軸生產(chǎn)廠家提出的一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的課題。 瑞士米克朗公司憑借多年的電主軸制造和銑削應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了APS高級(jí)工藝控制系統(tǒng)。米克朗在電主軸中增加了振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，它將實(shí)時(shí)地記錄每一個(gè)程序語(yǔ)句在加工時(shí)主軸的振動(dòng)量，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，工藝人員可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)顯示的實(shí)時(shí)的振動(dòng)變化來(lái)了解每個(gè)程序段中所給出的切削參數(shù)的合理性，從而可以有針對(duì)性地優(yōu)化加工程序。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床主軸箱主軸箱為數(shù)控機(jī)床的主要傳動(dòng)系統(tǒng)它包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件它與普通車(chē)床的主軸箱比較，相對(duì)來(lái)手比較簡(jiǎn)單只有兩極或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)，它主要是用以。第三節(jié) 機(jī)床主軸材料的選擇工作條件材料 硬度原因 使用實(shí)例1） 與滾動(dòng)軸承配合

10、2） 輕載荷或中等載荷，轉(zhuǎn)速低3） 精度要求不高4） 稍有沖擊載荷，交變載荷可以忽略不計(jì) 45 220250HB1） 調(diào)質(zhì)后，保證主軸具有一定強(qiáng)度2） 精度要求不高一般機(jī)床主軸1） 與滾動(dòng)軸承配合2） 輕載荷或中等載荷，轉(zhuǎn)速略高3） 裝配精度要求不太高4） 沖擊和交變載荷可以忽略不計(jì) 45170217HB正火或調(diào)質(zhì)后保證主軸具有一定的強(qiáng)度和韌性C650、C660、C8480等大重型車(chē)床主軸1)與滾動(dòng)軸承配合2)承受中等，轉(zhuǎn)速較高3)精度要求較高40Cr(42MnVB)4247HRC或5257HRC1)為保證有足夠的強(qiáng)度，選用40Cr調(diào)質(zhì)2)軸頸和配件裝拆處得到需要的硬度齒輪銑床，組合車(chē)床等的主

11、軸1)與滾動(dòng)軸承配合2)承受中等，轉(zhuǎn)速較高40Cr(42MnVB)220250HB調(diào)質(zhì)后主軸有較高的強(qiáng)度和韌性銑床，龍門(mén)銑床，車(chē)床等的主軸1)與滑動(dòng)軸承配合2)受重載荷，轉(zhuǎn)速很高3)精度要求極高，軸隙0.003mm4)受很高的疲勞應(yīng)力和沖擊載荷38CrMoAlA250280HB1)有很高的心部強(qiáng)度2)達(dá)到很高的表面硬度，不易磨損保持精度穩(wěn)定3)優(yōu)良的耐疲勞性能4)畸變量小高精度磨床主軸，鏜床主軸、坐標(biāo)鏜床等的主軸與滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承配合，轉(zhuǎn)速較低50Mn2192241HB對(duì)于大直徑主軸，當(dāng)熱處理設(shè)備或技術(shù)有困難時(shí)，可用此材料重型機(jī)床主軸1)與滑動(dòng)軸2)高的沖擊力承配合20CrMnTi12CrNi3

12、表面硬度5663HRC很高的表面硬度沖擊韌性和心部強(qiáng)度轉(zhuǎn)塔車(chē)床、齒輪磨床、精密絲桿車(chē)床、重型齒輪銑床等的主軸第二章 數(shù)控機(jī)床主軸的制動(dòng)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求在切削過(guò)程中，工件與刀具的相互作用形成負(fù)載轉(zhuǎn)矩。理論上講，切削功率用于切削金屬的剝落和變形，故切削力正比于切削的材料性質(zhì)和截面積，而截面積由切削深度和走刀量決定。切削轉(zhuǎn)矩則取決于切削力和工件回轉(zhuǎn)半徑的乘積，其大小與切削深度、進(jìn)刀量、工件的材質(zhì)等因素有關(guān)。這使得數(shù)控車(chē)床主軸系統(tǒng)負(fù)載具有如下特點(diǎn)：（）在大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，數(shù)控車(chē)床允許切削深度與進(jìn)刀量都是相等的，因而具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。（）在高速段，受床身機(jī)械強(qiáng)度及振動(dòng)等影響

13、，速度越高，允許的切削深度和進(jìn)刀量越小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩也越小，因此具有恒功率性質(zhì)。數(shù)控車(chē)床要求主軸輸出功率大，調(diào)速范圍足夠大，并具有主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)同步控制、準(zhǔn)?？刂?、角度分度控制等控制功能。為滿足上述數(shù)控要求，首先主軸電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備以下性能：（）電機(jī)功率大，且在調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，恒功率調(diào)速范圍寬；（）在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要??；（）加、減速時(shí)間短；（）電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)；（）噪聲低、溫升低、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)。二、 主軸變頻器選用本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子MM440變頻器，最大功率可達(dá)250kw，選擇無(wú)速度傳感器矢量控制方式。矢量控制法可使交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速后的機(jī)械特性和動(dòng)態(tài)性能足以和直流電動(dòng)機(jī)相比。而無(wú)速度

14、傳感器的矢量控制變頻器不僅能夠改善轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且能夠改善針對(duì)各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不同環(huán)境下的速度可控性。將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段相同。矢量控制模式可提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力。主要具有以下特點(diǎn)：（）變頻器效率 96%至97%；（）過(guò)載能力強(qiáng)，內(nèi)置制動(dòng)單元，5分鐘內(nèi)持續(xù)時(shí)間60秒150%(恒轉(zhuǎn)矩)負(fù)載電流過(guò)載，或1分鐘內(nèi)持續(xù)3秒200%過(guò)載；（）起動(dòng)沖擊電流小于額定輸入電流；（）各種保護(hù)齊全。由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來(lái)控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。電機(jī)除了

15、考慮常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還應(yīng)考慮定子電阻、定子漏感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏感抗、互感抗和空載電流。三、變頻器接線變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括：（）數(shù)控裝置至變頻器的正反轉(zhuǎn)信號(hào)；（）數(shù)控裝置至變頻器的速度或頻率信號(hào)；（）變頻器至數(shù)控裝置的故障顯示等狀態(tài)信號(hào)。因此所有關(guān)于對(duì)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。圖2-1所示為MM440變頻器外部接線。其中速度信號(hào)的傳遞是通過(guò)數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定電壓，通過(guò)變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號(hào)與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置來(lái)控制主軸的速度。在該設(shè)計(jì)中，變頻器AIN1+，AIN1-端子接收來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的速度模擬量信號(hào)，該信號(hào)為

16、0-10V模擬電壓。DIN1、DIN2端子由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)所驅(qū)動(dòng)的繼電器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)。通過(guò)合理設(shè)置變頻器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速?gòu)牡退俚礁咚俚恼{(diào)速。圖2-1 MM440變頻器外部接線圖第二節(jié) 主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)方案在電動(dòng)機(jī)的同步傳動(dòng)軸上安裝一塊條形鐵片，和電動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，由接近開(kāi)關(guān)對(duì)其檢測(cè)，每轉(zhuǎn)檢測(cè)到兩個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)的檢測(cè)而得知其轉(zhuǎn)速。檢測(cè)脈沖信號(hào)有兩種方案。第一方案：在一定周期Tp內(nèi)讀取脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)N，PLC是一種順序控制器，它的程序是由前到后一步一步執(zhí)行，每執(zhí)行完一遍為一個(gè)掃描周期，然后從頭開(kāi)始循環(huán)執(zhí)行。假如程序有2000步，每步執(zhí)行時(shí)間周期為30s，則程序的掃

17、描周期約60ms，掃描頻率約16Hz，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出的脈沖頻率應(yīng)低于8Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)速的脈沖頻率大于16Hz，即轉(zhuǎn)速n480r/min時(shí)，PLC受其掃描頻率的影響，不能準(zhǔn)確檢測(cè)出脈沖的個(gè)數(shù)，情況不好時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高速時(shí)檢測(cè)的脈沖個(gè)數(shù)很少，誤判為電動(dòng)機(jī)基本停止而進(jìn)行下面動(dòng)作，造成事故。此種方案只適用于主軸低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。第二種方案：檢測(cè)脈沖信號(hào)持續(xù)為“0”或“1”的時(shí)間T，當(dāng)n60r/min時(shí)，發(fā)出主軸停止完了信號(hào)。由于PLC程序執(zhí)行過(guò)程的延時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)收到主軸停止信號(hào)，并執(zhí)行下面動(dòng)作時(shí)，主軸已完全停止旋轉(zhuǎn)，n=60r/min所對(duì)應(yīng)脈沖信號(hào)持續(xù)為“0”或“1”的時(shí)間T為0.25s，因此我們把檢測(cè)脈沖

18、信號(hào)的計(jì)時(shí)器設(shè)定為0.25s。同樣高速時(shí)也會(huì)出現(xiàn)脈沖測(cè)不準(zhǔn)的情況，但不管情況多壞，在0.25s的時(shí)間內(nèi)“0”或“1”至少變化一次，因此可以準(zhǔn)確地判斷主軸是否停止旋轉(zhuǎn)。此方案可以適用于主軸高速或低速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸制動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們采用了此方案。第三章 數(shù)控機(jī)床主軸的故障分析與維第一節(jié) 伺服系統(tǒng)故障檢查及維修 電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使各種集成度高、性能先進(jìn)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)層出不窮，給數(shù)控機(jī)床的更新?lián)Q代提供了有利條件，但對(duì)于目前大中型企業(yè)還無(wú)法將舊數(shù)控機(jī)床全部改造的現(xiàn)實(shí)，修理舊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，仍是維修戰(zhàn)線上的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。以下是工程師在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，所遇到的部分故障現(xiàn)象以及處理方法，僅供客戶(hù)參考。 故

19、障一 故障現(xiàn)象：1.8m數(shù)控臥車(chē)在停車(chē)時(shí)發(fā)出巨大響聲，同時(shí)車(chē)間總電源跳閘。 檢查：(1)車(chē)間電工對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行檢查，跳閘的自動(dòng)空氣斷路器所在處，因環(huán)境潮濕開(kāi)關(guān)盒內(nèi)自動(dòng)跳閘的連桿機(jī)構(gòu)已腐蝕，另外三相觸點(diǎn)中有一相觸點(diǎn)只有一小部分能接觸。(2)車(chē)間供電變壓器容量小，超負(fù)荷運(yùn)行。其正常的相電壓只有340V。(3)一只晶閘管已被燒壞，查看驅(qū)動(dòng)電路，B相觸發(fā)脈沖短小，只有正常觸發(fā)脈沖幅值的四分之一，進(jìn)一步查實(shí)為B相觸發(fā)電路中的放大管T3性能不好所致。 分析：晶閘管在整流狀態(tài)下缺相和在逆變狀態(tài)下缺相結(jié)果是不同的。在整流狀態(tài)下總是觸發(fā)電位較高的晶閘管如SCR1，同時(shí)使前一相晶閘管SCR3承受反相電壓而關(guān)斷。在

20、SCR3的關(guān)斷期間以反相阻斷狀態(tài)為主。即使后一個(gè)晶閘管不觸發(fā)，而SCR3到一定時(shí)刻也會(huì)因過(guò)零而自動(dòng)關(guān)斷。但如果是在停車(chē)降速時(shí)，即在逆變的情況下(同樣也是觸發(fā)電位較高的晶閘管導(dǎo)通，并使前一個(gè)晶閘管承受反壓而關(guān)斷)，這時(shí)的晶閘管在關(guān)斷時(shí)有很長(zhǎng)一段時(shí)間處于正向阻斷狀態(tài)。這樣，若后一個(gè)晶閘管不導(dǎo)通，由于電感L的放電作用，使該晶閘管再延續(xù)導(dǎo)通一個(gè)周期而進(jìn)入正半周，晶閘管將繼續(xù)導(dǎo)通下去，同時(shí)阻礙后面的晶閘管導(dǎo)通。于是，晶閘管輸出的正向電壓與電動(dòng)機(jī)電勢(shì)迭加產(chǎn)生很大的電流，這時(shí)即產(chǎn)生逆變顛覆，輕則燒壞保險(xiǎn)絲，重則燒壞晶閘管。如果車(chē)間的電壓供電系統(tǒng)正常，沒(méi)有大的波動(dòng)，也許不會(huì)燒壞晶閘管。交流電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，車(chē)間

21、變壓器容量小，超負(fù)荷運(yùn)行，再加之B相正組觸發(fā)脈沖幅值小，及車(chē)間供電系統(tǒng)的總開(kāi)關(guān)盒的損壞等綜合原因造成了這次故障的發(fā)生。 處理：(1)更換自動(dòng)空氣斷路器。(2)更換新的晶閘管。 故障二 故障現(xiàn)象：1.8m臥車(chē)在點(diǎn)動(dòng)時(shí)，花盤(pán)來(lái)回?cái)[動(dòng)。 檢查：測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的#plusmn;20V直流穩(wěn)壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過(guò)了規(guī)定的范圍。 分析：在控制系統(tǒng)的放大電路中，高、低通濾波器可以濾掉，如：測(cè)速機(jī)反饋，電流反饋，電壓反饋中的各次諧波干擾信號(hào)，但無(wú)法濾除系統(tǒng)本身直流電源電路中的諧波分量，因它存在于整個(gè)系統(tǒng)中，這些諧波進(jìn)入放大器就會(huì)使放大器阻塞，使系統(tǒng)產(chǎn)生各種不正常的現(xiàn)象。在點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下，因電機(jī)的轉(zhuǎn)

22、速較低，這些諧波已超過(guò)了點(diǎn)動(dòng)時(shí)的電壓值，造成了系統(tǒng)的振蕩，使主軸花盤(pán)來(lái)回?cái)[動(dòng)，而且一旦去除諧波信號(hào)，故障馬上消失。 處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測(cè)量紋波只有幾個(gè)毫伏后將電源板安裝好，開(kāi)機(jī)試運(yùn)行，故障消除。 故障三 故障現(xiàn)象：5m立車(chē)在運(yùn)行加工中發(fā)出哐哐聲后，燒保險(xiǎn)第二節(jié) 主軸過(guò)載的分析 主軸驅(qū)動(dòng)器控制板不良。 連續(xù)過(guò)載。 繞組存在局部短路。 在以上幾點(diǎn)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加工情況，過(guò)載的原因可以排除?？紤]到換上元器件后，驅(qū)動(dòng)器可以正常工作數(shù)天，故主軸驅(qū)動(dòng)器控制板不良的可能性已較小。因此，故障原因可能性最大的是繞組存在局部短路。維修時(shí)仔細(xì)測(cè)量繞組的各項(xiàng)電阻，發(fā)

23、現(xiàn)U相對(duì)地絕緣電阻較小，證明該相存在局部對(duì)地短路.拆開(kāi)檢查發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部繞組與引出線的連接處絕緣套已經(jīng)老化；經(jīng)重新連接后，對(duì)地電阻恢復(fù)正常。再次更換元器件后，機(jī)床恢復(fù)正常，故障不再出現(xiàn)故障現(xiàn)象：主軸電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，CNC裝置和主軸驅(qū)動(dòng)裝置現(xiàn)實(shí)過(guò)電流報(bào)警等。原因分析：主軸電動(dòng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)不良、動(dòng)力連線接觸不良、機(jī)床切削用量過(guò)大、主軸頻繁正、反轉(zhuǎn)等引起電流增加，電能以熱能的形式散發(fā)出來(lái)，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和CNC裝置通過(guò)檢測(cè)，顯示過(guò)載報(bào)警。檢查方法：根據(jù)CNC和主軸驅(qū)動(dòng)裝置提示報(bào)警信息，檢查引起各種故障的各種因素。采取措施：保持主軸電動(dòng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)良好，保持過(guò)濾網(wǎng)清凈；檢查動(dòng)力接線端子接觸情況；嚴(yán)格按照機(jī)床的操作規(guī)

24、程，正確操作機(jī)床。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床主軸的維護(hù)一、主軸部件的維護(hù)與保養(yǎng) 主軸部件是數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分中的重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準(zhǔn)停裝置、自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置組成。數(shù)控機(jī)床主軸部件的潤(rùn)滑、冷卻與密封是機(jī)床使用和維護(hù)過(guò)程中值得重視的幾個(gè)問(wèn)題。首先，良好的潤(rùn)滑效果，可以降低軸承的工作溫度和延長(zhǎng)使用壽命；為此，在操作使用中要注意到：低速時(shí)，采用油脂、油液循環(huán)潤(rùn)滑；高速時(shí)采用油霧、油氣潤(rùn)滑方式。但是，在采用油脂潤(rùn)滑時(shí)，主軸軸承的封入量通常為軸承空間容積的10，切忌隨意填滿，因?yàn)橛椭^(guò)多，會(huì)加劇主軸發(fā)熱。對(duì)于油液循環(huán)潤(rùn)滑，在操作使用中要做到每天檢查主軸潤(rùn)滑恒溫油箱，看油量是否充足，如果油量不夠

25、，則應(yīng)及時(shí)添加潤(rùn)滑油；同時(shí)要注意檢查潤(rùn)滑油溫度范圍是否合適。為了保證主軸有良好的潤(rùn)滑，減少摩擦發(fā)熱，同時(shí)又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤(rùn)滑系統(tǒng)，用液壓泵強(qiáng)力供油潤(rùn)滑，使用油溫控制器控制油箱油液溫度。高檔數(shù)控機(jī)床主軸軸承采用了高級(jí)油脂封存方式潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用710年。新型的潤(rùn)滑冷卻方式不單要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸熱變形小。常見(jiàn)主軸潤(rùn)滑方式有兩種，油氣潤(rùn)滑方式近似于油霧潤(rùn)滑方式，但油霧潤(rùn)滑方式是連續(xù)供給油霧，而油氣潤(rùn)滑則是定時(shí)定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了油霧潤(rùn)滑，又避免了油霧太多而污染周?chē)諝?。噴注?rùn)滑方式是用較大流量的恒溫油(每個(gè)軸承3

26、4L/min)噴注到主軸軸承，以達(dá)到潤(rùn)滑、冷卻的目的。這里較大流量噴注的油必須靠排油泵強(qiáng)制排油，而不是自然回流。同時(shí)，還要采用專(zhuān)用的大容量高精度恒溫油箱，油溫變動(dòng)控制在±0.5。第二，主軸部件的冷卻主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主。 第三，主軸部件的密封則不僅要防止灰塵、屑末和切削液進(jìn)入主軸部件，還要防止?jié)櫥偷男孤?。主軸部件的密封有接觸式和非接觸式密封。對(duì)于采用油氈圈和耐油橡膠密封圈的接觸式密封，要注意檢查其老化和破損；對(duì)于非接觸式密封，為了防止泄漏，重要的是保證回油能夠盡快排掉，要保證回油孔的通暢。 綜上所述，在數(shù)控機(jī)床的使用和維護(hù)過(guò)程中必須高度重視主軸部件的潤(rùn)滑、冷卻與密

27、封問(wèn)題，并且仔細(xì)做好這方面的工作。基圓半徑與壓力角的關(guān)系說(shuō)明：兩個(gè)凸輪的基圓半徑分別為r1和r2且r1<r2.當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)兩從動(dòng)件的位移相同，可看出12。所以，減少基圓半徑時(shí)壓力增大；反之，基圓半徑增大時(shí)，壓力角減小。第四章 數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中主軸的異常及案例第一節(jié) 主軸發(fā)熱現(xiàn)象電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)熱和溫升問(wèn)題始終是研究的焦點(diǎn)。電主軸單元的內(nèi)部有兩個(gè)主要熱源：一是主軸軸承，另一個(gè)是內(nèi)藏式主電動(dòng)機(jī)。 電主軸單元最凸出的問(wèn)題是內(nèi)藏式主電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。由于主電動(dòng)機(jī)旁邊就是主軸軸承，如果主電動(dòng)機(jī)的散熱問(wèn)題解決不好，還會(huì)影響機(jī)床工作的可靠性。主要的解決方法是采用循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，冷卻介質(zhì)

28、可以是水或油，使電動(dòng)機(jī)與前后軸承都能得到充分冷卻。主軸軸承是電主軸的核心支承，也是電主軸的主要熱源之一。當(dāng)前高速電主軸，大多數(shù)采用角接觸陶瓷球軸承。因?yàn)樘沾汕蜉S承具有以下特點(diǎn)：由于滾珠重量輕，離心力小，動(dòng)摩擦力矩小。因溫升引起的熱膨脹小，使軸承的預(yù)緊力穩(wěn)定。彈性變形量小，剛度高，壽命長(zhǎng)。由于電主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，因此對(duì)主軸軸承的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)性能有嚴(yán)格要求。合理的預(yù)緊力，良好而充分的潤(rùn)滑是保證主軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。采用油霧潤(rùn)滑，霧化發(fā)生器進(jìn)氣壓為0.250.3MPa，選用20#透平油，油滴速度控制在80100滴/min。潤(rùn)滑油霧在充分潤(rùn)滑軸承的同時(shí)，還帶走了大量的熱量。前后軸承的潤(rùn)滑油分配是非常重要的問(wèn)題，必須加以嚴(yán)格控制。進(jìn)氣口截面大于前后噴油口截面的總和，排氣應(yīng)順暢，各噴油小孔的噴射角與軸線呈15o夾角，使油霧直接噴入軸承工作區(qū)。第二節(jié) 主軸出現(xiàn)異常噪音或振動(dòng) 主軸出現(xiàn)異常噪音或振動(dòng)，首先區(qū)分噪聲或振動(dòng)來(lái)自于主軸電機(jī)還是主軸箱內(nèi)機(jī)械部件。 機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲可從以下三個(gè)方面進(jìn)行檢查：主軸軸承是否缺少潤(rùn)潤(rùn)滑脂，如果缺少應(yīng)按量補(bǔ)充；主軸驅(qū)動(dòng)皮帶輪是否存在轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀況不良，檢查動(dòng)平衡塊是否松動(dòng)或脫落，如需要應(yīng)對(duì)平衡塊進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于交流主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的異常噪聲及振動(dòng)，維修時(shí)可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行處理：首先確定異常噪聲或振動(dòng)是在什么工作狀態(tài)下發(fā)生