《数控车床主轴及驱动故障与维修》毕业设计--已审

武汉理工大学毕业设计（论文）第1页共26页目录摘要......................................................................2绪论......................................................................41数控机床主轴控制系统......................................................51.1数控机床主轴的结构....................................................51.2数控主轴特点及其性能要求..............................................61.3主轴调速方法..........................................................71.4数控车床主轴故障与维修................................................72数控车床主轴驱动控制系统.................................................92.1主轴驱动控制系统的概述................................................92.1.1数控机床对主轴驱动系统的要求......................................92.1.2主轴的驱动方式...................................................102.2主轴驱动系统........................................................102.2.1直流主轴驱动系统...................................................102.2.2交流主轴驱动系统.................................................112.3数控车床主轴驱动控制原理.............................................122.3.1三相笼型转子感应电动机的起动......................................122.3.2三相绕线型感应电动机的起动........................................142.3.3感应电动机的电磁制动..............................................162.4数控车床主轴驱动故障与维修...........................................183数控车床相关变频器参数设置过程及优化....................................203.1变频器矢量控制阐述...................................................203.2数控车床主轴变频的系统结构与运行模式................................203.2.1主轴变频控制的基本原理...........................................203.2.2主轴变频控制的系统构成...........................................213.3无速度传感器的矢量控制变频器.........................................213.3.1主轴变频器的基本选型..............................................213.3.2无速度传感器的矢量变频器.........................................223.3.3矢量控制中的电机参数辨识.........................................223.3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置...............................23结论.....................................................................24谢辞.....................................................................25参考文献...................................................................26武汉理工大学毕业设计（论文）第2页共26页数控车床主轴及驱动故障与维修【摘要】数控车床是将电子技术、测温技术、自动化技术、电子半导体技术、计算机技术及机电一体化等集与一体的自动化设备，具有高精度、高效率和高柔性的特点。自从1952年第一台数控铣床在美国诞生以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量技术的发展，数控机床得到迅速的发展和更新换代。在很多行业中数控车床设备处于关键的工作岗位，若出现故障后不能及时维修及排除故障，就会造成较大的经济损失。因此，对于数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修很有必要。特别是在数控车床主轴及驱动故障与维修这方面很重要。加强数控车床主轴及驱动故障与维修的力量，就可以提高数控车床的可靠性，有利于数控车床的推广和使用。此毕业设计的内容包括根据故障状态进行系统分析，将故障进行分类；对数控机床主轴控制系统的机械装置进行分析，列出可能出现的原因，并拟定解决方案和实施过程；对数控机床主轴控制系统的电气装置进行分析，列出可能出现的原因，并拟定解决方案和实施过程；全面了解数控维修的方法和相关变频器参数设置过程及优化，查阅与数控机相关资料，如数控机床，数控故障诊断，数控维修等。【关键词】数控车床驱动故障维护与维修武汉理工大学毕业设计（论文）第3页共26页Numericalcontrollathemainaxleandactuationbreakdownandservice【Abstract】CNClatheisanelectronictechnology,temperaturemeasurementtechnology,automationtechnology,electronicsemiconductortechnology,computertechnologyandelectromechanicalintegrationcollectionandintegrationofautomationequipment,withhighprecision,highefficiencyandhighflexiblecharacteristic.Since1952firstCNCmillingmachinewasbornintheUnitedStatessince,astheelectronictechnology,computertechnology,automaticcontrolandprecisionmeasuringtechnologydevelopment,ncmachinetoolsofrapiddevelopmentandrenewal.InmanyindustriesinCNClatheequipmentinkeyjobs,ifbeingasmalfunctioncannottimelymaintenanceandtroubleshootingprocess,cancausegreateconomiclosses.So,thenumericalcontrolsystemsocomplex,theprecisestructureprincipleofequipmentmaintenanceisnecessary.EspeciallyinCNClathespindleanditsdrivefaultandmaintenanceofthisrespectisveryimportant.StrengthentheCNClathespindleanditsdrivefaultandmaintenanceofpower,canimprovethereliabilityofnumericalcontrollathebehelpfulforCNClathepopularizinganduse.【Keywords】CNClathedrivefaultmaintenanceandrepair武汉理工大学毕业设计（论文）第4页共26页绪论自从1952年第一台数控铣床在美国诞生以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量技术的发展，数控机床得到迅速的发展和更新换代。数控技术的发展先后经历了电子管（1952年）、晶体管（1959年）、小规模集成电路（1956年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理或计算机（1974年）等五代数控系统。前三代数控系统采用专用电子线路实现硬件式数控，一般成为普通数控系统，简称NC。第四代和五代系统是采用微处理器及大规模集成电路组成的软件式数控系统，称为现代数控系统，简称CNC(第四代)和MNC（第五代）。由于现代数控系统的控制功能大部分由软件技术来实现，因而使硬件得到进一步简化，系统可靠性提高，功能更加灵活和完善。目前现代数控系统几乎完全取代了以往的普通数控系统。随着数控技术的发展，用通用微机技术开发数控系统可以得到强的力的硬件和软件支持，这些软件和硬件是开放式的，此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具有全功能数控系统的全部功能，这是一条发展数控技术的途径。在很多行业中数控车床设备处于关键的工作岗位，若在出现故障后不能及时维修及排除故障，就会造成较大的经济损失。因此，对于数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修很有必要。特别是在数控车床主轴及驱动故障与维修这方面很重要。加强数控车床主轴及驱动故障与维修的力量，就可以提高数控车床的可靠性，有利于数控车床的推广和使用。数控车床已经发展将近60年了，取得了非常大的进步。希望通过这次毕业设计使自己对数控车床有足够的认识和了解，尤其能够掌握数控车床及驱动故障与维修这方面的知识与技能。为了更具体的了解数控车床主轴及驱动鼓掌与维修，我们以华中数控星世纪车床为例进行说明。武汉理工大学毕业设计（论文）第5页共26页1数控机床主轴控制系统1.1数控机床主轴的结构在数控机床中，不论是数控车床、钻床还是铣床，其主轴是最关键的部件，对机床精度起着至关重要的作用。主轴的结构与其需实现的功能关，加工及装配的工艺性也是影响其形状的因素。主轴端部的结构已标准化，主轴头部的形状手册中已有规定。机床主轴的定位形式一般有两支承或三支承。以两支承的数控铣床主轴为例进行介绍。大部分机床主轴前端结构如图1-1所示，重点讨论主轴前支承部分。主轴前端支承是由3182100系列轴承和一个能承受双向力的角接触轴承构成。国外有很多数控机床主轴也采用这种结构。图1-1机床主轴前端结构该结构对技术力量较强的厂家来说，凭经验进行合理的选配和调整，不会对精度产生太大的影响。但这种结构在设计上存在不妥之处，当前面的3182100系列轴承2需要预紧时，要靠拧紧螺母6来实现。在装配前选配调整垫1时，因为主轴本身的加工等原因，很难使调整垫1正好符合3182100系列轴承的预紧力要求，因为当各件都装上后，拧紧螺母6使3182100系列轴承开始预紧，但当轴承2的外端与调整垫1端面接触时，因轴承位置已经靠死，螺母拧不动。若轴承2未达到应有的预紧力时，将会影响主轴的刚性和回转精度。在轴承精度已选好，且工件加工情况也良好时，从理论上分析前