磨削技術(shù)
數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障及診斷 |
| 發(fā)布時間：2020/6/8 |
| 數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障及診斷 數(shù)控機床主軸伺服系統(tǒng)主要完成切削加工時主軸刀具旋轉(zhuǎn)速度的控制，要求在很寬范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，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(yīng)的進給控制和位置控制要求。此時，主軸驅(qū)動系統(tǒng)也可稱為主軸伺服系統(tǒng)，相應(yīng)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(jīng)濟型數(shù)控車床中用得較多。 主軸驅(qū)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(zhuǎn)速，增大傳動比，放大主軸功率以適應(yīng)切削的需要； ②主軸電機電氣調(diào)速。主軸電機通過同步齒形帶或皮帶驅(qū)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(nèi)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(tǒng)，從而提高了傳動鏈的可靠性。 主軸伺服系統(tǒng)分為直流主軸系統(tǒng)和交流主軸系統(tǒng)。 直流主軸電機的結(jié)構(gòu)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(tǒng)要為電機提供勵磁電壓和電樞電壓，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)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(qū)，保持電樞電壓恒定，通過減少勵磁電壓來提高電機轉(zhuǎn)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(shù)。直流電機的功率一般比較大，因此直流主軸驅(qū)動多半采用三相全控晶閘管調(diào)速。 交流主軸伺服電機大多數(shù)采用感應(yīng)異步電機的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhuǎn)子是用合金鋁澆鑄的短路條與端環(huán)。這樣的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhuǎn)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(xiàn)在交流主軸伺服正發(fā)展為直接轉(zhuǎn)矩控制，主回路脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)從正弦 PWM技術(shù)發(fā)展弼優(yōu)化PWM技術(shù)和隨機PWM技術(shù)，功率元器件從可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力菇體管(GTR),絕緣櫥雙掇型晶體管(IGBT)發(fā)展到IPM等智能模塊。 數(shù)控機床對主軸一般有如下要求： (1)輸出功率大。 (2)在整個調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，盡可能在全速度范圍內(nèi)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(qū)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(tǒng)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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