项目2 主轴驱动系统故障诊断与维修一、实训要求1.了解主轴驱动系统得工作原理、2、掌握交流变频器得操作方法。

3。

能对变频器进行参数设置及故障排除。

4。

能分析与排除主轴常见故障。

二、实训设备4台FＡNUC 0i Mate—mｄ数控维修铣床,2台GSＫ980ＴD数控维修车床,７台数控电气维修实验台。

三、实训必备知识1。

主轴驱动系统得工作原理及接线图2—1 GSＫ980TDA数控车主轴驱动变频器接线图图2—2 ＦANＵC0I MA TEMＤ数控铣主轴驱动变频器接线图变频器得原理根据公式:n=６０f／p 可知交流异步电机得转速与电源频率ｆ成正比与电机得极对数成反比,因此,改变电机得频率可调节电机得转速。

通常我们为了保证在一定得调速范围内保持电动机得转矩不变,在调节电源频率ｆ时,必须保持磁通Φ不变,由公式U≈E＝４。

44fWKΦ可知,Φ∝U/f 所以改变频率 f 时,同时改变电源电压Ｕ,可以保持磁通Φ不变。

目前大部分变频器都采用了上述原理。

用同时改变ｆ与U 得方法来实现电机转速n得调速控制,并使得输出扭矩在一定范围内保持不变。

注:电机得极对数与转速V,Ｕ,W代表三相电机得每一相,电机内部共有3组线圈,每一组就就是一相,出来两个线头,3相共出6个线头,分别按照一定得接法接到三相电源上。

一组线圈或一相包含多个线圈,但不会就是单数得,因为它要组成南北两个极,而且在电机内部就是对称得,例如图1,其中一相V,有两个线圈一个在上部一个在下部,两个线圈就是串联得,通电时就产生两个磁极,图2得V相有4个线圈,也串联在一起,也就是对称得,但它有4个极,这个图只就是告诉大家线圈在电机内部得方位,与所谓得磁极对数。

第一个图每一相有南北两个极,就就是一对磁极,磁极对数就是1,通常叫它2极电机,转速最快、极数越少,转速越快,对啊、因为交流电得频率就是50Ｈz,就是指每一相1秒钟方向往返50次,三相不就是同时往返,有一个次序得问题,但时间间隔就是相同得,书本上说得就是空间角度相差1２0度、当这个三相交流电通入电机得时候,就造成电机3组线圈通电得顺序不同,可能U相线圈先通电,Ｖ第二,W第三然后又重复这样得排列,这就造成了旋转磁场。

那么快慢就是怎样形成得呢,瞧图1,当三相通电一次时,磁场已经走过1圈了(正半周期走半圈,负半周期再走半圈),就就是经过50分之1秒磁场已经走过一圈,经过１秒钟就走过50圈,经过1分钟就走过30０0圈了。

再瞧图2,它得磁极跨度只有图1得一半,那么通一次电得时候磁场所走过得路程只有图１得一半、所以旋转磁场得速度就慢,转子得转速就慢。

多极数得电机因工艺复杂,价格也高。

(就是不就是极数越少,转速越快;极数越多,转速越慢。

为什么会这样呢?) 改变电机得极对数就能改变电机转速就是因为极对数越少电机里得旋转磁场得转速越高所以改变电机得极对数就能改变电机转速 4P就就是电机里有四对磁极。

2对得额定转速30００转,实际转速280０转左右。

4对得额定转速1500转,实际转速1４０0转左右、数控机床主轴驱动系统由主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴等组成。

(参照数控系统接线说明书及电气原理图)变频器常识什么就是变频器呢?我们在日常生活中经常听到,它一般就是利用半导体器件得开关作用将工频电源变换为另一频率得电能得设备、变频器原理就是利用电力半导体器件得通断作用将工频电源变换为另一频率得电能控制装置、可分为交——交变频器,交——直——交变频器。

交——交变频器可直接把交流电变成频率与电压都可变得交流电;交——直——交变频器则就是先把交流电经整流器先整流成直流电,再经过逆变器把这个直流电流变成频率与电压都可变得交流电。

通常,把电压与频率固定不变得工频交流电变换为电压或频率可变得交流电得装置称作“变频器”。

为了产生可变得电压与频率,该设备首先要把电源得交流电变换为直流电(DＣ),这个过程叫整流。

把直流电(ＤC)变换为交流电(AC)得装置,其科学术语为“i nｖｅrtｅr”(逆变器)、一般逆变器就是把直流电源逆变为一定得固定频率与一定电压得逆变电源、对于逆变为频率可调、电压可调得逆变器我们称为变频器。

变频器输出得波形就是模拟正弦波,主要就是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。

对于主要用在仪器仪表得检测设备中得波形要求较高得可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准得正弦波,叫变频电源。

一般变频电源就是变频器价格得1５－－２０倍。

由于变频器设备中产生变化得电压或频率得主要装置叫“invertｅr”,故该产品本身就被命名为“ｉnvｅr ｔeｒ",即:变频器。

变频器也可用于家电产品。

使用变频器得家电产品中,不仅有电机(例如空调等),还有荧光灯等产品。

用于电机控制得变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。

但用于荧光灯得变频器主要用于调节电源供电得频率、ＰAM就是英文Pulｓe Aｍpliｔude Moｄｕlation(脉冲幅度调制)缩写,就是按一定规律改变脉冲列得脉冲幅度,以调节输出量值与波形得一种调制方式。

PWM就是英文Ｐulse WｉdｔｈＭodulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列得脉冲宽度,以调节输出量与波形得一种调值方式。

想要了解变频器原理就必须先了解这两个东西。

什么就是变频器类型:分为两类:电压型就是将电压源得直流变换为交流得变频器,直流回路得滤波就是电容;电流型就是将电流源得直流变换为交流得变频器,其直流回路滤波就是电感。

变频器得工作原理:把工频电源(50Ｈz或６0Hz)变换成各种频率得交流电源,以实现电机得变速运行得设备。

其中控制电路完成对主电路得控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路得输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电、对于如矢量控制变频器这种需要大量运算得变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算得CＰU以及一些相应得电路。

1。

整流器,它与单相或三相交流电源相连接,产生脉动得直流电压。

2、中间电路,有以下三种作用:a. 使脉动得直流电压变得稳定或平滑,供逆变器使用、ｂ. 通过开关电源为各个控制线路供电。

c。

可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能、３、逆变器,将固定得直流电压变换成可变电压与频率得交流电压。

４. 控制电路,它将信号传送给整流器、中间电路与逆变器,同时它也接收来自这些部分得信号。

其主要组成部分就是:输出驱动电路、操作控制电路。

主要功能就是:a。

利用信号来开关逆变器得半导体器件。

b. 提供操作变频器得各种控制信号。

c. 监视变频器得工作状态,提供保护功能。

三菱FR－Ｄ700 系列变频器(参照使用手册)1)安装与接线2)端子接线图3)主电路端子规格4)主电路端子得端子排列与电源、电机得接线5)基本操作简单模式参数一览表变频器得两种启动方式①系统发出0－10Ｖ得模拟电压控制在系统中得MDI 方式下编入指令Ｍ03 S５00,按下“循环启动"键后系统会根据参数＃3741—#374４换算成相对应得模拟电压(如下图所示), 变频器再根据模拟电压输出对应得频率与电压,驱动三相异步电机。

②通过变频器“设定用旋钮”来控制西门子MICROMASTER42０通用型变频器(参照使用手册)接线框图１. 改变方向改变电动机转动得方向。

用一个负号(－)或一个闪烁得小数点指示反向旋转。

２。

启动变频器本按钮可以启动变频器、缺省状态下该按钮被禁止。

如果要使能该按钮,请将P0700设置为１。

３。

停止变频器本按钮按照Ｐ11２１设置得时间(斜坡下降时间)停止变频器。

４. 电动机点动当变频器没有输出时,本按钮可以按照预置得点动频率启动与运行电动机。

释放该按钮时变频器停止。

５、访问参数按下本按钮,允许用户按照选定得用户访问级别访问参数。

6、减少数值按下本按钮可减少显示值。

如果要通过BOP改变频率设置值,请设置P1000=１。

7、增加数值按下本按钮可增加显示值、如果要通过BOP改变频率设置值,请设置P1０00=1。

8。

功能本按钮可用于查瞧附加信息。

请参阅ＭIＣROMＡSTＥＲ 4２０《操作说明》第4451、２节、页得快速调试缺省设置变频器控制端子功能设定参数3.螺纹切削原理在数控机床上,编制一个正确得程序,可以很方便地加工出螺纹。

切削螺纹时,刀具运动要与主轴运动主轴得旋转同步。

在螺纹切削过程中,装在机床上得与主轴同步得主轴位置编码器,实时地读取主轴速度并转换为刀具得每分钟进给量,使机床移动。

螺纹切削就是在主轴上得位置编码器输出一转信号时启动得,所以总就是能够在固定得点开始螺纹切削,在重复多次得螺纹切削时,工件上得刀具轨迹不会改变。

需要注意得就是:螺纹切削时,从粗加工到精加工,主轴速度必须保持恒定,否则会生成错误得导程。

在螺纹加工时,进给速度倍率无效,主轴速度赔率无效。

在螺纹加工时,可能出现下列问题:(1)机床不能进行螺纹加工;(２)螺纹加工乱扣;(3)螺纹精度不对;造成原因如下:机床不能进行螺纹加工可能得出现得原因就是:(１)系统无螺纹加工功能;(2)主轴位置编码器未安装或安装不规范;(３)主轴位置编码器有故障;(４)参数错误;(5)编程错误;(6)其她原因。

螺纹加工乱扣,可能原因就是:(1)主轴位置编码器安装不规范;(2)主轴位置编码器有故障;(3)参数错误;(4)其她原因、螺纹加工精度不对,可能出现原因就是:(1)主轴位置编码器安装不规范;(2)主轴位置编码器有故障;(3)参数错误;(４)刀具原因;(５)其她原因、四、实训内容1.根据机床实际,找出主轴控制系统相关硬件接线原理图。

２。

根据说明书,进行系统参数设定、变频器功能参数得设定,并进行调试、3.通用变频主轴系统常见故障及处理表1 通用变频主轴常见故常与处理4、交流伺服主轴驱动系统及故障维修１)交流伺服主轴驱动系统数控加工中心对主轴有较高得控制要求,首先要求在大力矩、强过载能力得基础上实现宽范围无级变速,其次要求在自动换刀动作中实现定角度停止(即准停),这使加工中心主轴驱动系统比一般得变频调速系统或小功率交流伺服系统在电路设计与运行参数整定上具有更大得难度。

主轴得驱动可以使用交流变频或交流伺服2种控制方式,交流变频主轴能够无级变速但不能准停,需要另外装设主轴位置传感器,配合CNC系统PＭＣ(指数控系统内置ＰＬC)得逻辑程序来完成准停速度控制与定位停止;交流伺服主轴本身即具有准停功能,其自身得轴控PLC信号可直接连接至CNC系统得PＭＣ,配合简捷得PMＣ逻辑程序即可完成准停定位控制,且后者得控制精度远远高于前者。

交流伺服主轴驱动系统由主轴驱动单元、主轴电动机与检测主轴速度与位置得旋转编码器3部分组成,主要完成闭环速度控制,但当主轴准停时则完成闭环位置控制。