車床主軸范文
時間：2023-04-04 03:27:10
導語：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，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
關鍵詞：結構分析；加工工藝；加工基準；工藝路線；加工余量；切削用量
1 結構分析
車床主軸的結構特點為階梯式，用于安裝軸上齒輪和操縱機構，主軸的內部為空心，同時主軸需要傳遞扭矩和旋轉運動，所以主軸的材質選用非常重要。常見的主軸材質如表1。
車床主軸與軸上零件的示意圖如圖1，通過圖中的機構可以看出，車床主軸結構緊湊，每個零件都相互連接，軸承的結構和、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
車床主軸加工制造過程中，需要對主軸進行基準確認，而主軸的定位基準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；粗加工完成之后進行精加工時候，選取加工后表面定為基準，同時利用工藝基準作為主軸加工的精基準，這樣做的好處就是遵循“基準重合”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，根據機械設計原理，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
車床主軸進行加工的時候需要進行加工余量確認，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、進給量f、背吃刀量ap。它們三種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 結束語
在當今社會，制造是一個永恒的話題，制造業是國家發展的支柱，機床就是制造業的基礎，提高機床的質量就是提高國家的發展水平，提高車床零部件的技術要求就會實現機床制造質量的提高。主軸加工過程中除了結構上、加工上需要注意，在材料的選擇，以及最后的熱處理等，都是需要設計分析的，從車床主軸自身尺寸、形狀、位置等方面全面優化，從根本上提高主軸的精度和質量。
參考文獻
[1]黃鶴汀.金屬切削機床設計[M].北京：機械工業出版社，2005.
[2]曹金榜.機床主軸/變速箱設計指導[M].北京：機械工業出版社.
篇2
在目前數控車床中，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。為滿足數控車床對主軸驅動的要求，必須有以下性能:(1)寬調速范圍，且速度穩定性能要高;(2)在斷續負載下，電機的轉速波動要小;(3)加減速時間短;(4)過載能力強;(5)噪聲低、震動小、壽命長。
本文介紹了采用數控車床的主軸驅動中變頻控制的系統結構與運行模式，并闡述了無速度傳感器的矢量變頻器的基本應用。
2數控車床主軸變頻的系統結構與運行模式
2.1主軸變頻控制的基本原理
由異步電機理論可知，主軸電機的轉速公式為:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—電動機的極對數，s—轉差率，f—供電電源的頻率，n—電動機的轉速。從上式可看出，電機轉速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調節電機轉速，而對于變頻器而言，其頻率的調節范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調節，因此主軸電機轉速即可以在較寬的范圍內調節。
當然，轉速提高后，還應考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機過分磨損及過熱，一般可以通過設定最高頻率來進行限定。
圖1所示為變頻器在數控車床的應用，其中變頻器與數控裝置的聯系通常包括:(1)數控裝置到變頻器的正反轉信號;(2)數控裝置到變頻器的速度或頻率信號;(3)變頻器到數控裝置的故障等狀態信號。因此所有關于對變頻器的操作和反饋均可在數控面板進行編程和顯示。
2.2主軸變頻控制的系統構成
不使用變頻器進行變速傳動的數控車床一般用時間控制器確認電機轉速到達指令速度開始進刀，而使用變頻器后，機床可按指令信號進刀，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，對應于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對應于BC段，電機拖動主軸成恒線速度移動，但轉速卻是聯系變化的，從而實現高精度切削。
在本系統中，速度信號的傳遞是通過數控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過變頻器內部關于輸入信號與設定頻率的輸入輸出特性曲線的設置，數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，以滿足數控車床快速正反轉、自由調速、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(簡稱標量控制)，它就是一種電壓發生模式裝置，對調頻過程中的電壓進行給定變化模式調節，常見的有線性V/F控制(用于恒轉矩)和平方V/F控制(用于風機水泵變轉矩)。
標量控制的弱點在于低頻轉矩不夠(需要轉矩提升)、速度穩定性不好(調速范圍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，用以維持電機內部的磁通為設定值，產生所需要的轉矩。
矢量控制相對于標量控制而言，其優點有:(1)控制特性非常優良，可以直流電機的電樞電流加勵磁電流調節相媲美;(2)能適應要求高速響應的場合;(3)調速范圍大(1:100);(4)可進行轉矩控制。
當然相對于標量控制而言，矢量控制的結構復雜、計算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動機的參數。矢量控制分無速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區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，但是在數控車床中無速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經符合控制要求，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品推出，總結各自產品的特點，它們都具有以下特點:(1)電機參數自動辯識和手動輸入相結合;(2)過載能力強，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉矩，如150%額定轉矩/1HZ;(4)各種保護齊全(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矩控制的特性，而且改善了針對各種負載變化產生的不特定環境下的速度可控性。圖3所示，為某品牌無速度傳感器變頻器產品在低頻和正常頻段時的轉矩測試數據(電機為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時同樣可以產生強大的轉矩。在實驗中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進行比較發現，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辨識
由于矢量控制是著眼于轉子磁通來控制電機的定子電流，因此在其內部的算法中大量涉及到電機參數。從圖4的異步電動機的T型等效電路表示中可以看出，電機除了常規的參數如電機極數、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉子電阻)、X21(轉子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。
參數辨識中分電機靜止辨識和旋轉辨識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寫入;在旋轉辨識中，變頻器自動測量電機的互感抗和空載電流。
在參數辨識中，必須注意:(1)若旋轉辨識中出現過流或過壓故障，可適當增減加減速時間;(2)旋轉辨識只能在空載中進行;(3)如辨識前必須首先正確輸入電機銘牌的參數。
3.4數控車床主軸變頻矢量控制的功能設置
從圖1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設置分以下幾部分:
(1)矢量控制方式的設定和電機參數;
(2)開關量數字輸入和輸出;
(3)模擬量輸入特性曲線;
(4)SR速度閉環參數設定。
4結束語
對于數控車床的主軸電機，使用了無速度傳感器的變頻調速器的矢量控制后，具有以下顯著優點:大幅度降低維護費用，甚至是免維護的;可實現高效率的切割和較高的加工精度;實現低速和高速情況下強勁的力矩輸出。
參考文獻
篇3
關鍵詞：數控車床；主軸；部件裝配工藝
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0100-01
數控車床的主軸部件是其部件的重要組成部分，也是機床運行的執行件，可以直接帶動機床的旋轉。主軸部件不僅要滿足數控車床加工精度的要求，同時還應該具有承受切削抗力的能力。數控車床的旋轉精度與其裝配質量有直接的關系，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。在數控車床生產實踐過程中，為了確保機床主軸部件的裝配質量，減少裝配數據和信息誤差，需要采用裝配檢測工具加以檢測，并且制定相應的主軸裝配任務指導書作為指導文件。
1 數控車床的主軸結構介紹
數控車削中心的主軸裝配中，與數控車床主軸裝配精度和壽命相關的零件有以下幾種：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。為了避免主軸受熱伸長，后軸承采取內圈緊固的方式，同時對主軸進行加熱處理，主軸隨著受熱會逐漸伸長，軸承外圈則會沿著主軸箱出現游動。
2 數控車床主軸部件裝配工藝分析
2.1 主軸裝配中的準備工作
在實施數控車輛主軸裝配之前，需要做好相關零件的清理工作，由于主軸和相關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行清洗，并且采用精細砂紙打磨，去除零件表面的碰傷以及毛刺等，同時清理干凈螺紋孔內部的雜質。
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徑增大需求量為0.012毫米，通過相關數據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的調整。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收縮的現象，套上軸承之后，可以采用隔套壓緊軸承內圈，待軸承冷卻到室溫，通過轉動隔套，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間隙配合的現狀，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壁涂抹一層防銹油脂，將預裝好的主軸插入箱體內，直至前軸承完全進入箱體內孔。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精度，需要通過前期檢查標定最大的跳動誤差點。由于軸承的內圈側面具有軸承的制造商標，為此，在安裝前后軸承時，需要保證相應的標記處于相反的位置上。
2.4 軸承的緊固和運轉檢測工藝
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軸承的緊固。完成預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，需要磨合試運轉。在軸承試運轉的過程中檢查其運轉是否存在異音現象，軸承溫升是否正常，如果發現異常，及時停止運轉并且進行檢查，通過這樣的方式確保軸承運行質量。
3 結語
由此可見，數控車床主軸部件的裝配是制造業發展中的重要內容，良好的主軸設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、細致。其次，需要嚴格按照相應的操作順序進行操作，在配裝中對主軸的精度進行測量，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，才能優化好數控車床主軸部件的裝配工作，促進工藝的更加完善。
參考文獻
[1]張曉東，黃裕民，李林等.數控車床主軸部件裝配工藝分析與制定[J].機械設計與制造，2011，（5）：154-156.
[2]黎炯宏.數控車床主軸箱裝配工藝的改進[J].金屬加工（冷加工），2011，（1）：58-59.
篇4
關鍵詞：PLC程序；自動換檔；主軸箱
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：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試，下面利用PLC程序對各個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側的輸入信號；
“Q100.07”為控制面板上一檔信號燈的輸出信號，當一檔換檔到位后，Q100.07由0變為1，一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所設定的時間內仍然沒有完成換檔，T2將由0變為1，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位置檢測開關信號，當推桿1伸縮到位后，I:1.00信號由0變為1,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位置檢測開關信號，當推桿2伸縮到位后，I:1.00信號由0變為1,說明第二個換檔推桿到位；
只有當信號I1.00和I1.02同時為1時，一檔信號燈Q100.07才由0變為1，說明一檔換檔完成。
程序段3：
“T2”為換檔超時定時器，當換檔超時后T2將由0變為1；
“I:0.00”為操作面板上急停按鈕信號，當遇到突發事件時，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反轉輸出信號的中間繼電器線圈，當W0.05由0變為1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狀態下換檔電機就開始動作；
“Q101.04”為換檔電機1反轉輸出信號，當T1到達主軸減速延時時間后，T1由0變為1，換檔電機1開始反轉。
程序段5：
“W0.05”為為換檔電機2反轉輸出信號的中間繼電器線圈。
程序段6：
“Q101.06”為換檔電機2反轉信號輸出，當Q101.06=1時，換檔電機2開始反轉。
（二）自動換檔控制程序詳細控制過程闡述
我們以換一檔為例詳細分析程序控制過程，此時有兩種情況，換一檔前已經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行闡述。
1、換一檔前已經在一檔
當換一檔前已經在一檔時，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是點亮狀態。
此時按下一檔按鈕，一檔按鈕PLC側輸入信號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反轉輸出信號Q101.04=0，換檔電機1不反轉；
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反轉輸出信號Q101.06=0，換檔電機2不反轉；
綜上所述，當機床換一檔前已經在一檔時，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動的話現在減速停止，若是靜止的話現在仍保持靜止狀態。
2、在其它檔位換到一檔
當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5S時間到時，T1=1導通；
程序段4，由于W0.05=1,所以換檔電機1反轉信號Q101.04=1，換檔電機1開始反轉；
程序段5，由于LK2到位檢測信號在此處串的為開點，所以只有當換檔電機1換檔到位后，LK2到位檢測信號I1.00=1，W0.07才導通；
程序段6，W0.07=1時，換檔電機2反轉信號Q101.06=1，換檔電機2開始反轉；
程序段10，當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為周期進行正反擺動，先開始正擺。
程序段2，當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，只有重新按下換檔按鈕進行換檔，報警才會切除。
二、結束語
此篇論述是在主軸箱自動換檔的機械動作要求的基礎上，通過PLC程序實現了自動換檔中推桿電機的動作，主軸正反轉的擺動。與以往在生產線上調試主軸箱換檔相比，用PLC控制的主軸箱試車臺為現場的調試帶來方便，節省了時間，提高了效率。
參考文獻：
篇5
關鍵詞：位置編碼器；模擬主軸；剛性攻絲；經濟型數控車床
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.045
0 引言
模擬主軸通常用于經濟型數控車床，剛性攻絲是車床的一個重要功能。剛性攻絲是指主軸旋轉與進給之間保持同步，也就是說攻絲時株洲的旋轉不僅要實現速度控制，還要實現位置控制，從而實現特定的加工要求。如何實現模擬主軸的剛性攻絲呢？位置編碼器起著至關重要的作用。本文簡要介紹了這種控制實現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濟型數控車床的應用。
1 位置編碼器的應用
在數控系統中，位置檢測元件是閉環進給伺服系統中重要的組成部分，它檢測機床工作臺的位移，伺服電機的角位移和速度，將信號反饋給驅動裝置，與給定值比較得到差值再用于位置環閉環控制和速度環控制。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決定。在數控裝置位置檢測接口電路中常對反饋信號進行倍頻處理，以進一步提高精度。
數控車床的位置編碼器是測量轉速的，反饋的是主軸的實際速度，當車螺紋時要使轉速和進給保持一定關系，如導程1.5的螺紋，車削時必須保證主軸轉一轉，刀具軸軸向進給1.5。
螺紋切削或每轉進給必須裝有位置編碼器，位置編碼器檢測實際主軸轉速和每轉信號（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位置控制。這樣在速度環的基礎上擴大到位置環，在剛性攻絲的過程中主軸與進給都是位置控制，就可以形成互相插補的關系，能夠達到更嚴格的同步。
2.2 數控系統的接口
數控系統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能夠根據主軸速度準確發出0～±10V的模擬電壓。為了提高模擬電壓的精度，要求D/A轉換器至少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對主軸進行分別調整。此兩組參數來在速度控制時對速度控制參數對主軸進行調整，在位置控制時，有位置控制參數進行調整以適合剛性攻絲時高增益、高系統的配置。
3 故障實例
CKS6163自動運行進給軸不移動。數控車床CKS6163，系統型號FAUNC-0i-TA，程序在G00方式下可運行，當執行到G01時機床進給軸不移動，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）：輔助功能結束信號；TFIN（R450.2）：刀具功能結束信號；GR：齒輪檔。
SAR（G29.4）主軸速度到達信號。當主軸速度達到指定速度后（主軸速度反饋裝置將實際主軸速度信息傳送到CNC中），系統輸出（CNC至PMC）主軸速度達到信號F45.3=1（SARA），PMC再根據接收的信號進行邏輯關系處理。參數（PARAM3708#0=1）時，該功能有效。
從PMC梯圖可以看出，在主軸速度沒有達到指令轉速時限制機床在G01方式運行，結合速度反饋結構，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，將編碼器拆開后發現與電機相連接的鍵脫落，這樣就導致主軸正常旋轉，但編碼器反饋的速度值則為0。
通過工藝角度分析此問題，發現G01是“進給吃刀”的過程，此時主軸一定是遵循S指令旋轉的，假設由于主軸驅動環節出了故障，主軸轉速會下降，那么如果吃刀進給，則會給工件及機床造成嚴重損傷。因此系統提供了一個制約功能，當主軸速度設有達到指令轉速時，限制G01方式進給，但G0，JOG＼REF以及手輪方式不受此限制。
4 結論
剛性攻絲時主軸的旋轉和進給軸進給之間總是保持同步。也就是說，在剛性攻絲時，主軸的旋轉不僅要實現速度控制，而且要實現位置的控制，從而實現高精高效的加工要求。系統發出0～±10V模擬電壓到變頻器的模擬接口，控制模擬主軸的旋轉。位置編碼器的使用是經濟型數控車床實現剛性攻絲的必要條件，當然此功能的實現還要對系統參數進行深入了解，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：
[1]宋松.FANUC 0i系列數控系統維修診斷與實踐[M].遼寧科學技術出版社.
篇6
1內圓弧曲面工件的工藝特點
常見的內圓弧曲面工件根據外形不同,可總結為3類:方形外形內圓弧曲面工件、旋轉面外形內圓弧曲面工件和復雜外形內圓弧曲面工件。其工藝特點及常用加工設備分析如表1所示[4-6]。由表1知,內圓弧曲面工件的加工設備選用總體分兩類:復雜外形或方形外形內圓弧曲面工件,在普通或數控的車床、銑床和加工中心加工,但需用專用夾具裝夾;而旋轉面外形內圓弧曲面工件主要在車床上加工,通用夾具裝夾即可。文中以加工旋轉面外形內圓弧曲面工件———電飯煲發熱盤為例,設計專用數控車床,實現高效率、高精度、低成本的加工目的。若要加工其余兩類內圓弧曲面工件,則配用專用夾具裝夾,能達到同樣的加工效果。
2內圓弧曲面工件實例加工工藝分析
以電飯煲發熱盤工件為例,分析旋轉面外形內圓弧曲面工件的加工工藝。
2.1碗形發熱盤的結構特點碗形發熱盤的結構如圖1所示。碗形發熱盤是由兩內圓弧面(R650和R40)組成碗形托面的旋轉面外形內圓弧曲面工件。加工的部位是兩內圓弧面、兩內孔面、外圓柱面及端面等。碗型發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,內圓弧面粗糙度值要。
2.2加工工藝分析由以上結構分析知,此工件適合用車床類設備加工,加工難點是R650和R40兩內圓弧面。根據工件特點,可選擇的常用設備有普通車床、專用液壓車床,數控車床。在普通車床上加工,需要靠模配合才能完成內圓弧面的切削,換刀時間長,車床轉速低,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,設有復合專用刀架,換刀時間短,加工效率高,加工精度高,但加工穩定性差,轉速低,且一套復合專用刀架只適合一種尺寸的工件加工,加工范圍小[2];使用數控車床加工,可用通用夾具,轉速高,加工精度高、穩定,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。因此需設計一種綜合液壓專用車床和數控車床優點的專用數控車床,使其具有高轉速、高效率、高精度、穩定性好等特點,適合高精度、大批量生產需要。
3專用數控車床的結構組成及工作原理
3.1專用數控車床的結構組成專用數控車床和普通數控車床的區別是功能上具有針對性,因而在結構上主要滿足被加工的對象。圖2所示是為了加工圖1所示的發熱盤而設計的專用數控車床。由床身機架,主軸驅動部件,縱、橫向進給伺服系統,排式刀架,電動機,皮帶輪傳動副及數控系統等部分組成。此專用數控車床由電動機帶動主軸副旋轉,主軸轉速為變頻調速,縱、橫向進給伺服系統驅動排式刀架實現縱、橫向進給運動。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。該機床性能穩定,切削效率高,每件切削時間35~40s。結構組成框圖和結構簡圖如圖2和圖3所示。該設備是一個由機械系統和數控系統組成的機電一體化集成系統,其特點是工作臺橫向行程較長,而縱向行程較短,同時刀架的結構不是常用的方刀架或轉塔式刀架,而采用了排式刀架。主軸采用了電主軸,主傳動機構簡單且剛性好,主軸轉速高,整臺專機的最大特點是剛性好、工作平穩、直線換刀、切削效率高、加工精度高。
3.2專用數控車床的工作原理和普通數控車床的工作原理一樣,首先編制好加工程序,輸入數控裝置,再由數控裝置控制機床的主軸轉動,縱、橫向進給運動,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結構設計,有關強電及數控系統部分和普通數控系統相似,不詳細介紹。
4專機的關鍵技術
4.1主軸驅動部件設計主軸驅動部件完成主運動,由電機、皮帶輪、卸荷裝置及主軸副構成,改傳統用主軸箱為主軸副結構,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,毛坯件經鍛打后通過二次退火,并在精加工工序前進行時效振動,完全消除工件的內應力,采用專用工裝在精密磨床上進行精加工,使主軸關鍵部位同軸度小于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,主軸軸端空載運轉時徑向、端面跳動都在0.01~0.015mm,運行平穩。電機通過皮帶輪把運動傳給主軸,其轉速調節范圍為100~4500r/min。主軸部件結構如圖5所示。
4.2進給運動執行部件設計該專用數控車床的進給運動執行部件完成進給運動。由縱向進給、橫向進給部件組成,縱向進給部件由床身和大拖板組成,和普通機床結構類似。而橫向進給部件由橫向工作臺、排刀架組成,如圖6所示[6-7]。進給運動執行部件主要完成縱橫向進給運動,為了適應工件加工的實際情況,其縱向行程設置為150mm,橫向行程設計為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,橫向進給運動部件設計成帶T型槽的工作臺形式,排刀架在其上安裝,位置靈活,可根據實際需要前后、左右調整。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、內圓弧及50mm內孔刀具,刀具2為加工44mm內孔及端面刀具,刀具3為外圓車刀。
4.3數控專用車床的工作過程該專用車床選用廣州數控設備有限公司生產的980T數控車床系統,工作時由數控裝置發出指令,伺服驅動接收指令并通過同步帶輪驅動滾珠絲杠,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,電機轉動,刀具2縱向移動先加工44內孔,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,接著進刀車削50內孔,切削內圓弧曲面,退刀,完成工件的加工,加工時間為35s/件。
4.4專機使用效果該設備已在廣東茂名市凱星達電器有限公司使用,生產圖1所示的電飯煲發熱盤,月生產量5萬件/臺,主軸轉速3500r/min,內圓弧曲面粗糙度Ra1.6~6.3,表面光滑,不出現刀痕,連續工作不需要調整機床,且尺寸精度保持恒定,控制在IT7范圍內。使用效果說明該機床加工效率高,自動化程度高,精度穩定,勞動強度低。
篇7
關鍵詞 C620車床；數控化改造
中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0146-01
就現在來看，中國機床設備數控制造裝備率小于30%。而且很大一部分結構存在問題，如：機構比老化、閑置或淘汰，全部都依賴于購買新的數控機床代替，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，利用數字技術對現有機床進行改造，是一個國家的需要和行業政策和可行的途徑。本文對C620車床機械系統進行的經濟型數控化改造這一課題來做一簡要探討。
1 機械系統的改造設計方案
1.1 主傳動系統的改造方案
主軸的主要作用是負責數控機床精度的準確性，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速，加工精度提高的同時也實現了主軸自動無級變速，從而省去了機械換擋的麻煩。數控車床的改造采用異軸安裝，在數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到無間隙柔性聯接傳動（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，以主動軸脈沖發生器的最高限速為準，不能超過其最高轉速。
脈沖編碼器聯接方式的步驟如下：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，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，可以大大的減少其工作量。主軸的正反轉和停止功能，可以通過數控系統來控制。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，可滿足其要求最終達到無級變速的目的。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）來實現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 換裝自動回轉刀架
能幫助數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備和選擇，這款設備生產于常州市宏達機床數控設備有限公司，可以很好的完成手動刀架轉換自動回轉刀架。而數控系統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生器或圓光柵。在進行螺紋加工時，數控車床要安裝主軸脈沖發生器來反饋車床主軸的位置，且與車床主軸同步轉動。以下舉例說明。
改造后的車床，可加工導程最大不超過24 mm的螺紋，Z向的進給脈沖當量是0.01 mm/脈沖，螺紋編碼器每一轉，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經邏輯異或后獲得2400個脈沖。可將A、B經邏輯異或后獲得2400個脈沖（一轉內），這樣編碼器的線數可降到1200線（A、B信號）。還要注意，要使重復車削同一螺旋槽時正常工作，編碼器還需要輸出每轉一個的零位脈沖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，來自于長春光機數顯技術有限公司。電源電壓+5 V，每轉輸出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行聯接（轉動比為1：1）。此時的編碼器軸頭必須要無間隙柔性聯接安裝軸，這是需要注意的一點，并且主軸的最高轉速要控制在編碼器的最高許用轉速內。
1.4 進給系統的改造與設計方案
數控系統發出的脈沖指令由數控機床的進給傳動系統接受并放大和轉換后驅動機床運動之星件完成預期的運動。刀架橫向（X軸）移動由橫向進給傳動系統帶動，它控制工件的徑向尺寸；軸向（Z軸）運動由縱向進給裝置帶動，它控制工件的軸向尺寸。
1.4.1 進給傳動鏈
橫向進給（即X向）是由步進電動機及其減速箱傳動的（步進電動機裝在床鞍后面），進給傳動系統包含：步進電動機、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
為保證數控機床高的加工精度，其進給傳動系統要求有高的傳動精度、高的靈敏度（響應速度快）、工作穩定、有高的構件剛度及使用壽命、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行螺紋編碼器安裝。
2）先拆除進給箱總成，再安裝縱向進給步進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）將橫向進給步進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。
7）將三杠（絲杠、光杠和操縱桿）拆除，更換絲杠的右
軸承。
2 結束語
我們將生產實訓中使用的一臺C620車床機械系統通過數控化改造后與新購置的機床進行比較，改造費用方面能減少60%到80%，十分節省。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
【關鍵詞】臥式車床；調整；維修
一、概述
普通車床是應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，就必須對車床進行調整和維修。車床調整和維修的主要內容有：保證機床運轉精度；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。這與我們日常的及時維修和保養密不可分。本文我就車床的精度調整和一些常見故障的維修方法結合自己的實際工作經驗進行論述。
二、主軸箱的調整與維修
主軸箱的功用是支撐主軸傳動使其旋轉，實現啟動、停止、變速、變向等。主軸箱是一個復雜的重要部件，包括箱體、主運動的全部變速機構及操縱機構，主軸部件、實現正反轉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和變速機構以及有關的裝置等。
1.主軸箱主軸軸承間隙的調整與維修
常見車床主軸結構有兩種：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整，調整前軸承間隙時，先松開螺釘，向右轉動螺母，借助隔套推動軸承內圈向右移動。應為軸承內孔與軸徑是1︰12的錐度結合，所以軸承內圈直徑因彈性變形而增大，軸承徑向間隙變小，調完后再頂緊螺釘。調整后軸承間隙時，光松開螺釘，向右轉動螺母，同時并緊圓錐滾子軸承和推力軸承而調小徑向和軸向間隙。調整后用手轉動主軸應通暢無阻滯現象，主軸的徑向跳動和軸向跳動均應小于0.01mm。前后軸承調好后應進行1小時高速空運轉，主軸軸承溫度不得超過70℃
2.摩擦離合器的調整與維修
摩擦離合器的作用是在電動機運轉中接通或停止主軸的正反轉，摩擦離合器的內外摩擦片的松緊要適當。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易損壞，停車時摩擦片不易脫開而使操作失靈，所以必須調整適當。
離合器的調整過程是：現將定位銷從螺母缺口壓入，然后旋轉右邊或左邊螺母，分別調整右邊或左邊摩擦片的間隙，調整后彈出定位銷以防止螺母松動。
3.制動器的調整與維修
制動器的作用是用來克服停車時主軸的旋轉慣性使之立即停轉，以縮短輔助時間，提高生產率。制動器和摩擦離合器的控制是聯動的，摩擦離合器松開時制動鋼帶拉緊，使主軸很快停止轉動。
通過螺母和拉桿來調整制動鋼帶的松緊程度，調整后應保證壓緊離合器時鋼帶完全松開。當主軸轉速為300轉/分時，主軸能在2—3轉內被制動。另外調整時要防止鋼帶產生歪扭現象。
三、溜板箱的調整與維修
溜板箱是固定在沿床身導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運動轉換為刀架的直線運動，實現刀架的快慢速轉換，并控制刀架的接通、斷開、換向以及實現過載保護，刀架的手動操縱。溜板箱中的主要機構有超越離合器、安全離合器、開合螺母、互鎖機構以及縱、橫向機動進給操縱機構等。
1.脫落蝸桿的調整與維修
脫落蝸桿的作用是手動接通或斷開進給運動，在機床過載時能自動斷開進給運動以防止機床損壞。
脫落蝸桿傳遞的負載大小可通過移動螺母來調整彈簧的壓力來實現。調整合適時應保證既能進行正常切削工作，又能在超載時自行脫落。
2.開合螺母機構的調整與維修
在車削螺紋時利用開合螺母機構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磨損現象，使開合螺母與絲杠之間產生間隙。如不及時調整，就會在車削螺紋時出現讓刀甚至亂扣現象。調整方式是：先將六角螺母松開，再將限位螺釘旋一點，把開合螺母旋緊，用手轉動絲杠，相對螺母空轉松緊順滑即可。調整好后將六角螺母鎖緊。
四、大中拖板的調整與維修
1.大拖板與導軌的配合間隙在使用中會應為導軌的磨損增大，間隙過大就需要調整。大拖板與床身導軌面間隙是通過頂緊平壓板實現的。調整時，頂緊螺釘推動壓板來減少大拖板與床身導軌面的間隙，間隙調整適當后并緊螺母。
2.中托板與大拖板的橫向滑動面是燕尾導軌，用斜度1：60的鑲條來調整間隙。調整時旋轉螺釘使鑲條前后移動，從而使間隙達到理想值。調整后，移動拖板應輕便而無阻滯現象。
在使用中，中拖板絲杠與螺母磨損使間隙增大，此時中拖板會產生攢動從而影響工件徑向尺寸精度。調整橫向絲杠螺母可通過間隙機構來完成。可扭動調整螺釘，向上拉動楔塊，從而消除絲杠螺母間隙。
五、尾座的調整與維修
尾座分尾座體和底板兩大部分。通過旋入和旋出螺釘來調整尾座體和底板之間的橫向位置。
調整時，首先松開尾座緊固螺母，然后先松開尾座體一側的螺釘，再旋進另一側的螺釘，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、車床導軌的修整
導軌面的平整與否直接影響著車床的加工精度，而且導軌也是其它部件精度檢查的基準。因此，車床導軌的修理很重要。
1.導軌面修理的一般原則
（1）導軌面修理的基準選擇，一般以不可調的裝配孔（如主軸孔、絲杠孔等）或不磨損的平面為基準。
（2）對于不受基準孔或結合面限制的床身導軌，一般應選擇整個刮研量最少的面或工藝復雜的面為基準。
（3）導軌面相互拖研時，應以剛性好的零件為基準來拖研剛性差的零件。如床身與工作臺面相互拖研時，應先將床身導軌面刮好，再將工作臺置于床身導軌上拖研；如果以工作臺導軌為基準拖研床身導軌，床身導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，應將該部件修好裝上或在該處配重后再進行刮研，否則，安裝部件時變形，會造成返修。
2）導軌面拖研時，一般應以長面為基準拖研短面，這樣易于保證拖研精度。
3）導軌面修理前后，一般應測繪運動曲線，以供修理、調整時參考分析。
4）機床導軌面修理時，必須保證在自然狀態下，并放在堅實的基礎上進行，以防止在修理過程中變形或影響測量精度。
5）機床導軌面一般磨損在0.3mm以上者應先精刨后再刮研或磨削。
2.機床導軌面的修理方式
（1）刮研修復法
床身導軌面和工作臺導軌面都用刮研方法修復。其優點是：設備簡單，修理精度取決于刮研質量和刮研技術。一般適用于高精度機床或者條件較差的工廠和車間的設備修理。其缺點是：勞動強度大，功效低。
（2）機加工和刮研相結合修復法
一般對床身導軌采用精刨、精磨，其配合件（工作臺、拖板等）的導軌與床身導軌配刮，這是目前廣泛采用的方法。其優點是：即減少了鉗工勞動量，又能達到理想的配合精度。但缺點是：需要精度較高的導軌磨床等，鉗工刮研量任然很大。
（3）配合修復法
即床身導軌和工作臺導軌都采用磨削加工來達到要求。因此，不用鉗工刮研，大大的提高了勞動生產率，這已成為導軌加工和修理的發展方向。
篇9
關鍵詞：數控車床 電氣控制系統 改造 設計
隨著我國數控車床的不斷發展，其如今已經成為我國制造業中相當重要的基礎裝備之一。數控車床主要包括機械系統以及電氣系統兩大部分。通常來說，對于電氣系統而言，其無故障運行期在5-10年之間，隨后便會進入到故障的高發時期，但是，一般數控車床其機械部件若保養良好一般能夠使用20-25年，且精度、可靠及穩定性能仍可以保持較高水平。如今，不少數控車床已經運行了十多年，并步入了“損耗期”，這些陳舊的數控機床常常故障頻發，很多功能已經無法很好地適應如今大規模的生產需求，有必要針對數控車床相關設備進行改造，以便提高企業設備的技術水平，通過少量投資對老數控車床的電氣系統進行進一步的升級和改造，以便使其重煥生機并繼續發揮其作用。
1、數控車床電氣控制系統
1.1 數控車床的工作原理及其功能分析
對于數控車床而言，以被加工零件的工作圖以及工藝過程卡為依據，通過對數控代碼及其程序格式進行加工程序編寫的整個過程進行規定，在數控系統中進行準確加工程序的輸入，并將已給定加工程序及輸入信號進行相應的運算、控制及其處理，而后將處理結果發送至控制系統中，從而對機床各部件進行驅動，使其能夠以機械加工相關要求為依據進行有序的運行，并自動進行合格零件的制作。由于數控車床主要負責進行軸類以及盤類回轉體零部件的加工，并自動完成圓柱面、圓錐面、斷面、圓弧面以及螺紋內外工序的切削及其加工過程，因而在機械制造領域得到了廣泛的應用，經改造后的數控車床也應當能夠滿足這些功能。
1.2 數控車床電氣控制系統電路分析
1）主軸電動機的電氣控制，主軸電機為交流變頻電動機，主要通過變頻器進行驅動，對于其正、反轉以及速度等主要是由數控系統控制的。2）主軸控制，有關零件程序的輸入信號包括M03、M04以及M05，而有關機床操作面板的主要包括主軸的正、反轉，點動及停止，其中，主軸正轉輸出信號為Q0.0，反轉為Q0.1，停止為Q0.2。3）其他相關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程序的輸入信號包括MO8及MO9；有關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，零件有關程序T代碼包括I1.0；T1；I1.1；T2；I1.2；T3；I1.3；T4；刀架正轉輸出信號為Q0.4，反轉為Q0.5。
2、數控車床電氣控制系統的改造與設計
2.1 數控車床電氣控制系統改造設計總原則
本文以GS30型雙主軸數控車床為例，對其電氣控制系統的改造及設計進行了研究。對于GS30型數控車床而言，經多年使用后，無論在機械系統，還是電氣系統部分均有了較嚴重的磨損，因而運行時故障率及異常停機頻率的不斷升高，對于設備使用過程的安全性、穩定性均造成了嚴重的影響，并導致生產質量及生產效率的大幅降低。進行GS30型數控車床的改造時應考慮到其機械結構的功能，并確保電氣控制系統的性能維持良好狀態。改造過程中必須從技術及經濟效益兩大方面進行考慮，盡可能維持車床現有的機械系統以及多數電氣控制系統，本文采用了SIEMENS 840D數控系統實現了數控車床的電氣控制系統的技術升級及其改造，這樣不僅維持了數控車床的原操作習慣，還提高了設備運行過程的穩定性及其可靠性，實現了設備生產工藝現狀的有效改善，是一種技術及經濟方面均較為優良的改造方案。
2.2 數控車床電氣控制系統的改造及設計方案
1）數控車床改造的總體技術方案
數控車床主要是由機械及電氣兩大部分構成，進行總體方案的設計時必須從機、電兩大方面入手來對車床各功能實施及實現方案進行考慮，以數控車床現狀為依據進行分析對GS30型數控車床電氣控制系統進行相應的技術改造，改造后總技術設計圖見圖1。
2）電氣系統部分的改造
本文采用的是840D數控系統對原有控制系統進行了替代，因而有效實現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，能夠進行友好中文人機界面的顯示，并具有加工循環、螺補、圖形編程及其模擬等相關功能；原有系統被NCU單元611D驅動+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要求的規定；對X軸、Z軸、U軸光柵尺以及W軸編碼器進行了更換，并滿足了數控系統的相關要求；將副主軸由原來的開環控制改造成了半閉環控制，因而確保了同步軸功能的實現；
3）機械系統部分的改造
對X、Z、U以及W軸的絲杠螺母副進行了更換，并實現了機械精度的有效提高；進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 改造后數控車床的結構總圖
由于數控車床主要包括了控制介質、伺服系統、機床本體以及數控裝置四大部分，因而經改造后的車床系統組成框架圖見圖2。
3、改造后數控車床的驗收
數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、氣等各大系統以及車床整機所進行的單項及綜合性能、靜態及動態精度等的檢測，以此為基礎對數控機床進行綜合性的評價。其中，數控車床驗收內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型雙主軸數控車床主要進行了如下內容的驗收：1）功能的驗證，通過對手動功能以及數控功能進行驗證，前者是手動方式下
對機床M、S及T功能的驗證，后者采用了數控程序對機床的各個部件的功能進行了驗證；2）車床的幾何精度，以車床驗收檢驗項目以及允差為依據對其幾何精度進行檢測，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）定位及重復定位的精度，采用的是激光干涉儀來對X、Z、U及W 軸進行了檢測，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，此項主要負責對車床機械動作的穩定可靠性能進行檢測；6）資料的驗收及其歸檔。
參考文獻
篇10
1、 故障現象
GCL-15型數控車床，采用FANUC OT數控系統。X 、Z分別采用 FANUC5、10型AC伺服電動機驅動，主軸采用 FANUC 8S AC主軸驅動。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，自動排屑。車床本身價格高、精度好。
該車床發生的故障現象為：車床開機時全部動作正常，伺服進給系統高速運動平穩、低速無爬行 ， 加工的零件 精度全部達到要求。當車床正常工作 5-7h 后 ，Z 軸出現劇烈振蕩 ，CNC 報警 ， 車床無法正常工作。這時，即使關機再啟動 ，只要手動或自動移動Z軸，在所有速度范圍內，都發生劇烈振蕩。但是，如果關機時間足夠長，車床又可以正常工作5-7h，并再次出現以上故障，如此周期性重復。
2、故障分析
根據以上故障現象，分析其原因不外乎與Z軸有關的機械、電氣兩個方面。在機械方面，可能是由于貼塑導軌的熱變形、脫膠，滾珠絲杠、絲杠軸承的局部損壞或調整不當等原因引起的非均勻性負載變化，導致進給系統的不穩定。在電氣方面，可能是由于某個元件的參數變化，引起系統的動態特性改變，導致系統的不穩定等。
鑒于本車床采用的是半閉環伺服系統，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接。在Z軸無負載的情況下，運行加工程序，以區分機械、電氣故障。經試驗發現：故障仍然存在，但發生故障的時間有所延長。因此，可以確認故障為電氣原因，并且和負載大小或溫升有關。
由于數控車床伺服進給系統包含了CNC 、伺服驅動器、伺服電動機三大部分， 為了進一步分清原因， 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 生在CNC或伺服。經更換發現，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)運動時出現振蕩。據此，可以確認：控制Z軸的CNC正常，故障在Z軸伺服驅動或伺服電動機上。
考慮到該車床X 、Z軸采用的是同系列的AC伺服驅動，其伺服PCB板型號和規格相同，為了進一步縮小檢查范圍，維修的第三步是在恢復第二步CNC 和 X 、Z伺服間的正常連接后，將 X 、Z 的PCB板經過調整設定后互換。經互換發現 ， 這時 X 軸工作仍然正常 ，Z 軸故障依舊。可見 ，Z 軸的 PCB 板正常。
根據以上試驗和檢查，可以確認故障是由于Z軸伺服主回路或伺服電動機的不良而引起的。經以上維修，車床恢復了正常。
3、實例分析
數控車床的 “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，而根據原理進行分析，是解決問題的根本辦法。維修人員應根據實際情況，仔細分析故障現象，才能判定 故障原因，并加以解決。
（1）故障現象一是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維修說明書可知：414# 報警為“X 軸的伺服系統異常，當錯誤的信息輸出至 DGN0720 時，伺服系統報警”。根據報警顯示內容，用車床自我診斷功能檢查車床參數 DGN072 上的信息，發現第 4 位為 “1”，而正常情況下該位應為“0”。現該位由“0” 變為 “1”則為異常電流報警，同時伺服驅動單元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動單元模塊損壞。更換后正常。
（2）故障現象二轉塔刀架在換刀過程時出現 2011# 、2014# 報警：
故障分析與處理查看電氣使用說明書可知2011# 報警表示轉塔有故障，2014# 報警指轉塔未卡緊。可能是由于精定位時接近開關未發出信號，電磁鐵不能鎖緊。利用 FANUC 系統具有的PLC 梯形圖動態顯示功能，發現精定位接近開關 X0021.2 未亮 ( 沒有接通) 。拆下此開關并檢查，通斷正常。估計是接近開關與感應塊的距離不當造成的。調整兩者的距離使它們保持適當的距離0.8mm，再查看X0021.2信號通斷正常，轉塔刀架能正常使用。
（3）故障現象：主軸不能定向，負載表指針達紅區，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發出；磁道峰值已檢測到；定位信號也檢測到；但是系統不能完成定位，主軸仍在低速運行，故3＃、5＃燈不斷閃爍。調節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。打開主軸防護罩檢查放大器時，發現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象，我們判斷就是該軟管盤繞致使主軸定位偏移而不能準確定位，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節器RVII（定位點偏移）進行了重新調節。故障排除，報警消失，車床恢復正常運行。
4、結語
數控車床自身所具有的明顯優勢（高速化，大功率，高效率，長壽命等）使得它在工業中的應用前景極為樂觀，隨著數控技術進一步的開發和利用，我們深信，它必將在機械工程領域發揮巨大的作用。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的各種情況進行綜合判斷，分析影響加工質量的因素并提出處理的對策。通過努力，盡快跟上世界先進水平，這是擺在工業戰線廣大職工面前艱巨而光榮的任務。
參考文獻
[1] 吳國經等.《數控機床床故障診斷與維修》[M].電子工業出版社.2005版