1、主軸驅動系統(tǒng)常見故障及處理作者：佚名文章來源：本站原創(chuàng)點擊數(shù)：更新時間：2010101215:27:33數(shù)控機床的主軸驅動系統(tǒng)也就是主傳動系統(tǒng)，它的性能直接決定了加工工件的表面質量，因此，在數(shù)控機床的維修和維護中，主軸驅動系統(tǒng)顯得很重要。5.1主軸驅動系統(tǒng)概述主軸驅動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運動的動力裝置部分。主軸驅動系統(tǒng)通過該傳動機構轉變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進給運動，加工出理想的零件。它是零件

2、加工的成型運動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。5.1.1數(shù)控機床對主軸驅動系統(tǒng)的要求機床的主軸驅動和進給驅動有較大的差別。機床主軸的工作運動通常是旋轉運動，不像進給驅動需要絲杠或其它直線運動裝置作往復運動。數(shù)控機床通常通過主軸的回轉與進給軸的進給實現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運動。在20紀6070年代，數(shù)控機床的主軸一般采用三相感應電動機配上多級齒輪變速箱實現(xiàn)有級變速的驅動方式。隨著刀具技術、生產(chǎn)技術、加工工藝以及生產(chǎn)效率的

3、不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅動已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機床對主軸傳動提出了更高的要求：（1）調速范圍寬并實現(xiàn)無極調速為保證加工時選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質量。特別對于具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉速范圍內根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動實現(xiàn)無級調速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。目前主軸驅動裝置的恒轉矩調速范圍已可達1∶1

4、00，恒功率調速范圍也可達1∶30，一般過載1.5倍時可持續(xù)工作達到30min。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式，其中有級變速僅用于經(jīng)濟型數(shù)控機床，大多數(shù)數(shù)控機床均采用無級變速或分段無級變速。在無級變速中，變頻調速主軸一般用于普及型數(shù)控機床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機床。（2）恒功率范圍要寬主軸在全速范圍內均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內提供主軸電動機的最大功率。由于主軸電動機與驅動裝置的限制，主軸在

5、低速段均為恒轉矩輸出。為滿足數(shù)控機床低速、強力切削的需要，常采用分級無級變速的方法（即在低速段采用機械減速裝置），以擴大輸出轉矩。（3）具有4象限驅動能力要求主軸在正、反向轉動時均可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。目前一般伺服主軸可以在1秒內從靜止加速到6000rmin。（4）具有位置控制能力即進給功能（C軸功能）和定向功能（準停功能），以滿足加工中心自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。（5）具有較

6、高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。數(shù)控機床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關。為了提高傳動件的制造精度與剛度，采用齒電主軸是主軸電動機的一種結構形式，驅動器可以是變頻器或主軸伺服，也可以不要驅動器。電主軸由于電機和主軸合二為一，沒有傳動機構，因此，大大簡化了主軸的結構，并且提高了主軸的精度，但是抗沖擊能力較弱，而且功率還不能做得太大，一般在10KW以下。由于結構上的優(yōu)勢，電主軸主要向高速方向發(fā)展，一般在10000rmin以上。安裝電

7、主軸的機床主要用于精加工和高速加工，例如高速精密加工中心。另外，在雕刻機和有色金屬以及非金屬材料加工機床上應用較多，這些機床由于只對主軸高轉速有要求，因此，往往不用主軸驅動器。5.1.3常用的主軸驅動系統(tǒng)介紹1.FANUC（法那科）公司主軸驅動系統(tǒng)從80年代開始，該公司已使用了交流主軸驅動系統(tǒng)，直流驅動系統(tǒng)已被交流驅動系統(tǒng)所取代。目前三個系列交流主軸電動機為：S系列電動機，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動機，額定輸出功率范圍

8、1.5～22KW；P系列電動機，額定輸出功率范圍3.7～37KW。該公司交流主軸驅動系統(tǒng)的特點為：①采用為處理器控制技術，進行矢量計算，從而實現(xiàn)最佳控制。②主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動機電流非常接近正弦波性。③具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。2.SIEMENS（西門子）公司主軸驅動系統(tǒng)SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動機有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列，與這四個系列電動機配套的6RA24、6RA27

9、系列驅動裝置采用晶閘管控制。80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個系列的交流主軸電動機，功率范圍為3～100KW。驅動裝置為6SC650系列交流主軸驅動裝置或6SC611A（SIMODRIVE611A）主軸驅動模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動功能。另外，采用為處理器80186可進行閉環(huán)轉速、轉矩控制及磁場計算，從而完成矢量控制。同過選件實現(xiàn)C軸進給控制，在不需要CNC的幫助下，實現(xiàn)主軸的定位控

10、制。3.DANFOSS（丹佛斯）公司系列變頻器該公司目前應用于數(shù)控機床上的變頻器系列常用的有：VLT2800，可并列式安裝方式，具有寬范圍配接電機功率：0.37KW7.5KW200V400；VLT5000，可在整個轉速范圍內進行精確的滑差補償，并在3ms內完成。在使用串行通訊時，VLT5000對每條指令的響應時間為0.1ms，可使用任何標準電機與VLT5000匹配。4.HITACHI（日立）公司系列變頻器HITACHI公司的主軸變頻器應

11、用于數(shù)控機床上通常有：L100系列通用型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW7.5KW，Vf特性可選恒轉矩降轉矩，可手動自動提升轉矩，載波頻率0.5HZ16HZ連續(xù)可調。日立SJ100系列變頻器，是一種矢量型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW7.5KW，載波頻率在0.5HZ16HZ內連續(xù)可調，加減速過程中可分段改變加減速時間，可內部外部啟動直流制動；日立SJ200300系列變頻器，額定輸出功率范圍為0.75KW132KW，具有2臺電機同時

12、無速度傳感器矢量控制運行且電機常數(shù)在離線自整定。5.HNC（華中數(shù)控）公司系列主軸驅動系統(tǒng)HSV20S是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的全數(shù)字交流主軸驅動器。該驅動器結構緊湊、使用方便、可靠性高。采用的是最新專用運動控制DSP、大規(guī)?，F(xiàn)場可編程邏輯陣列（FPGA）和智能化功率模塊（IPM）等當今最新技術設計，具有025、050、075、100多種型號規(guī)格，具有很寬的功率選擇范圍。用戶可根據(jù)要求選配不同型號驅動器和交流主軸電機，形成高可靠、