数控机床电气系统装调与维修一体化教程 主编：韩鸿鸾
模块四 主轴驱动系统的装调与维修 任务四 主轴准停装置装调与维修
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任务引入
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任务目标
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任务实施
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知识内容
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任务拓展
6
任务巩固
主轴准停功能又称主轴定位功能(Spindle Specified Position Stop)。即当主轴停止时，控制其停于固定的位置，这是加工中心上 自动换刀所必须的功能。
数控系统控制主轴准停结构
例如：M03 S1000 主轴以1000r／min正转
M19
主轴准停于缺省位置
M19 S100 主轴准停转至100°处
S1000
主轴再次以：1000r／min正转
M19 S200 主轴准停至200°处
（4）无论采用何种准停方案(特别对磁传感器主轴准停 方式)，当需在主轴上安装元件时，应注意动平衡问题。因 为数控机床主轴精度很高，转速也很高，因此对动平衡要 求严格。一般对中速以下的主轴来说，有一点不平衡还不 至于有太大的问题，但当主轴高速旋转时，这一不平衡量 可能会引起主轴振动。为适应主轴高速化的需要，国外已 开发出整环式磁传感器主轴准停装置，由于磁发体是整环， 动平衡性好。
定位盘准停原理示意图
二、电气准停控制
1.磁传感器主轴准停
a)原理图
b)M传感器 + 主轴定向的连接图
磁传感器准停控制系统构成
磁发体与磁传感器在主轴上位置示意图
磁传感器准停时序图
1-磁传感器 2-发磁体 3-主轴 4-支架 5-主轴箱
磁性传感器主轴准停装置
注 意
：电动机内部M传感器（旧名称:脉冲发生器），有A/B相2种
6.位置编码器定向参数设定 位置编码器定向参数设定
7.使用主轴电动机内置传感器参数设定 主轴电动机内置传感器参数设定
二、主轴准停装置维护与故障诊断
1.主轴准停装置维护 对于主轴准停装置的维护，主要包括以下几个方面。
（1）经常检查插件和电缆有无损坏，使它们保持接触良好。（3）保持编码器上联接套的螺钉紧固，保证编码器联接套与主轴 联接部分的合理间隙。 （4）保证传感器的合理安装位置。
编码器准停控制时序图
3.数控系统控制准停
注意如下问题： （1）数控系统须具有主轴闭环控制的功能。 （2）主轴驱动装置应有进入伺服状态的功能。通常为避免冲 击，主轴驱动都具有软起动等功能。但这对主轴位置闭环控制产 生不利影响。此时位置增益过低则准停精度和刚度(克服外界扰 动的能力)不能满足要求，而过高则会产生严重的定位振荡现象。 因此必须使主轴驱动进入伺服状态，此时特性与进给伺服装置相 近，才可进行位置控制。 （3）通常为方便起见，均采用电动机轴端编码器信号反馈给 数控系统，这时主轴传动链精度可能对准停精度产生影响。
外部开关检测方式
注
意 ：对于主轴电动机和主轴之间不是1：1的情况，一定要正确设 定齿轮传动比(参数4056～4059和4500～4503)，否则会定向不准。
4.梯形图编制 梯形图由数控机床主机厂根据机床功能编制。
梯形图(1)
梯形图(2)
5.PMC地址输入 PMC地址输入有两种方式：CNC→串行主轴放大器；串行主轴放 大器→CNC。
主轴准停镗背孔示意图
主轴准停控制
任务目标
1 掌握主轴准停的种类 2 会对传感器主轴准停进行连接与参数设置 3 会对编码器主轴准停进行连接与参数设置 4 了解数控准停的原理
任务实施
：在有条件的情况下，把学生带到数控机床边，让 工厂技术人员或教师对着实物介绍，若没有条件可采用动画或 录像教学。
一、机械准停
（A ）
A.结构复杂 B.准停时间更短 C.可靠性增加 D.控制逻辑简化
5.数控机床主轴部件自变速、准停和换刀等影响机床（B）。
A.加工精度 B. 自动化程度 C.加工效率
6.高精度孔加工完成后退刀时应采用（ C ）。
A.不停主轴退刀
B.主轴停后退刀 C.让刀后退刀
三、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”）
信号，一般用来检测主轴电动机的回转速度（转数），这种连接
的特点是：仅有速度反馈，主轴即不可以实现位置控制，也不能
做简单定向，用于数控铣床，但是不能实现G76、G87镗孔循环。
a）M传感器
M传感器的连接
b）连接
2.编码器型主轴准停
a)原理图
b) M传感器 + 主轴位置编码器的连接图
编码器型主轴准停结构
任务拓展 ——BZ 传感器在主轴准停上的应用
BZ 传感器在主轴准停上的应用
任务巩固
一、填空题
1.数控机床主轴准停装置有机械控制准停、电气控制准停两类。 2.数控机床主轴电气准停有磁传感器主轴准停、编码器型主轴准 停和数控系统控制准停三种形式。 3.采用磁传感器准停止时，接受到数控系统发来的准停信号ORT， 主轴立即加速或减速至某一准停速度。主轴到达准停速度且准停 位置到达时，主轴即减速至某一爬行速度。然后当磁传感器信号 出现时，主轴驱动立即进入磁传感器作为反馈元件的闭环控制， 目标位置即为准停位置。 4.加工中心在换刀时，必须实现主轴准停。 5.数控系统主轴准停方式，其数控系统必须是采用闭环控制
一、主轴准停的连接与参数设置
1.外部接近开关与放大器的连接 （1）PNP与NPN型接近开关连接方法。 （2）两线NPN型接近开关连接方法。
PNP型接近开关连接方法
NPN型接近开关连接方法 两线NPN型接近开关连接方法
2.相关参数设定主轴定向控制参数 主轴定向控制参数
3.外部开关类型参数的设定(对于αi／βi放大器) 外部开关类型参数
二、选择题（请将正确答案的代号填在空格中）
1.主轴准停是指主轴能实现（ A ）。
A.准确的周向定位 B.准确的轴向定位 C.精确的时间控制
2.数控机床的准停功能主要用于（ C ）。
A.换刀和加工中 B.退刀
C.换刀和退刀
3.主轴准停装置常有（ A、C ）方式。
A.机械
B.液压
C.电气
D.气压
4.主轴准停功能分为机械准停和电气准停，二者相比，机械准停
2.主轴准停装置故障诊断
主轴准停装置常见故障 3.检修实例：主轴准停位置不准的故障排除 故障现象：某加工中心主轴准停位置不准，引发换刀过程发生 中断。 故障分析：经检查，主轴准停后发生位置偏移，且主轴在准停 后如用手碰一下(和工作中在换刀时当刀具插入主轴时的情况相近) 主轴会产生向相反方向漂移。检查电气部分无任何报警，检查机械 联接部分，当检查到编码器的联接时发现编码器上联接套的紧定螺 钉松动，造成与主轴的联接部分间隙过大使旋转不同步。 故障排除：将紧定螺钉按要求固定好，故障排除。
1.（×）主轴轴承的轴向定位采用后端支承定位。 2.（√）主轴准停的三种实现方式是机械式、磁感应开关式、编 码器方式。 3.（√）主轴准停的目的之一是便于减少孔系的尺寸分布误差。 4.（√）主轴准停的目的之一是为了让镗孔后能够退刀。 5.（√）在FANUC系统中G76中包括主轴准停功能。 6.（√）当执行M19时，数控系统只需发出准停信号ORT，主轴驱 动完成准停后会向数控系统回答完成信号ORE。 7.（×）主轴转数由脉冲编码器监视，到达准停位置前先减慢速 度，最后通过触点开关使主轴准停。