《數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷與維修》項(xiàng)目三任務(wù)一數(shù)控車床主軸故障點(diǎn)概述

2024/6/271項(xiàng)目三數(shù)控車床主軸故障診斷與維修教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七任務(wù)一

數(shù)控車床主軸故障點(diǎn)概述2024/6/272學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.掌握數(shù)控車主軸的電氣組成結(jié)構(gòu)。2.掌握數(shù)控車主軸的常見(jiàn)電氣故障點(diǎn)。任務(wù)描述：

數(shù)控車主軸指的是機(jī)床上帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的軸，在機(jī)床中消耗功率最大的軸，為機(jī)床切削加工提供動(dòng)力。數(shù)控車主軸由機(jī)械部分和電氣部分兩部分組成。其中，機(jī)械部分通常由主軸、軸承和傳動(dòng)件（齒輪或帶輪）等組成主；而電氣部分由變頻器、制動(dòng)電阻等組成。本次任務(wù)就是了解電氣部分故障。教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七2024/6/273知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七1.變頻器控制方式。第一代——1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式：1）特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2）由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。3）其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。2024/6/274知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七1.變頻器控制方式。第二代——電壓空間矢量(SVPWM)控制方式：1）它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。2）引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；3）通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；4）將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。2024/6/275知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七1.變頻器控制方式。第三代——矢量控制(VC)方式：1）將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。2）實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。3）由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。2024/6/276知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七1.變頻器控制方式。第四代——矩陣式交—交控制方式：1）VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。2）缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。3）矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。具體方法是：（1）控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器方式；（2）自動(dòng)識(shí)別(ID)依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別；（3）算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；（4）實(shí)現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào)，對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。2024/6/277知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七2.變頻器可以分為四個(gè)主要部分：1）整流器：它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓。整流器有兩種基本類型---可控和不可控的。2）中間電路：它有以下三種類型：（1）將整流電壓變換成直流電流。（2）使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。（3）將整流后固定的直流電壓變換成可變的直流電壓。3）逆變器：它產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)電壓的頻率，另外，一些逆變器還可以將固定的直流電壓變換成可變的交流電壓。4）控制電路：它將信號(hào)傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來(lái)自這部分的信號(hào)。具體被控制的部分取決于各個(gè)變頻器的設(shè)計(jì)。2024/6/278知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七3.常見(jiàn)變頻器2024/6/279知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七3.常見(jiàn)變頻器2024/6/2710知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七3.常見(jiàn)變頻器2024/6/2711知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七4.主軸變頻器電路圖2024/6/2712知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七4.主軸變頻器電路圖2024/6/2713知識(shí)儲(chǔ)備教學(xué)綱要任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五任務(wù)六任務(wù)七4.主軸變頻器電