数控机床主轴传动配置形式普通笼型异步电动机配齿轮变速箱优秀PPT.ppt

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1、长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校学习情境学习情境2 主轴驱动单元拆装、调整与修理主轴驱动单元拆装、调整与修理一、数控机床主轴传动配置形式一、数控机床主轴传动配置形式 1一般笼型异步电动机配齿轮变速箱一般笼型异步电动机配齿轮变速箱2.1、数控机床主轴概述、数控机床主轴概述长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校2.一般笼型异步电动机配变频器一般笼型异步电动机配变频器长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校3.三相异步电动机

2、配齿轮变速箱及变频器三相异步电动机配齿轮变速箱及变频器长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校4.伺服主轴驱动系统伺服主轴驱动系统长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校5.电主轴电主轴长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校二、主轴速度限制信号二、主轴速度限制信号:FANUC-OC/OD系统速度输出代码地址为系统速度输出代码地址为:F172F173.3FANUC-16/16i、18/18i、Oi系统速度输出代码地址为系统速度输

3、出代码地址为:F36F37.3FS-OC/OD系统：系统：71#7（0为模拟量主轴、为模拟量主轴、1为串行数字主轴）为串行数字主轴）FS-18i/Oi系统：系统：3701#1（1为模拟量主轴、为模拟量主轴、0为串行数字主轴）为串行数字主轴）长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴速度为主轴速度为CNC限制限制长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴速度功能代码信号主轴速度功能代码信号(主轴速度代码限制主轴速度代码限制)S00S31(输出输出)(FS-O系统系统F152.0-F

4、152.7)主轴速度信号（编程指令为主轴速度信号（编程指令为S1、S2、S3S12）长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校PMC 限制主轴速度输出限制信号限制主轴速度输出限制信号（如主轴点动限制）（如主轴点动限制）SIND(该信号为该信号为“1”时，主轴速度由时，主轴速度由CNC限制切换到限制切换到PMC限制限制)(FS-O系统系统G125.7)R01IR12I（主轴（主轴PMC限制的速度信号）限制的速度信号）G032#0G033#3)(输入

5、输入12位二进制代码位二进制代码)(FS-0系统系统G124.0-G125.3)数控机床主轴点动速度设为数控机床主轴点动速度设为PMC轴限制的优点轴限制的优点:机床开机不用输入主轴速度机床开机不用输入主轴速度S值就可以运行值就可以运行;由运行状态切换到主轴点动时不受运行时的速度限制由运行状态切换到主轴点动时不受运行时的速度限制(如如高速切削速度高速切削速度);可以通过主轴倍率开关实施主轴点动速度的修调可以通过主轴倍率开关实施主轴点动速度的修调.长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校三、主轴电动机结构三、主轴电动机结构长长长长春汽春汽春汽

6、春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴电动机转子的结构主轴电动机转子的结构长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校热敏电阻热敏电阻长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校/i系列主轴电动机的风扇系统系列主轴电动机的风扇系统长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校系列主轴速度系列主轴速度/位置检测装置位置检测装置长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校

7、科学校科学校科学校 2.2 FANUC 2.2 FANUC系统主轴模块系统主轴模块系列系列模块模块系列系列 主轴电动机主轴电动机i系列系列 主轴电动机主轴电动机 主轴电动机主轴电动机i/is系系列列i/系系列列放大器放大器i系列系列模块模块长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校状态指示窗口（）：状态指示窗口（）：（绿色）表示电源模块限制电源工作（绿色）表示电源模块限制电源工作（红色）表示电源模块故障（红色）表示电源模块故障表示电源模块未启动表示电源模块未启动表示电源模块启动就绪表示电源模块启动就绪表示电源模块报警信息表示电源模块报警信息

8、：沟通输入：沟通输入：沟通输出：沟通输出：模块之间连接接口：模块之间连接接口：输出：输出：输出：输出：三相沟通输入：三相沟通输入：再生制动电阻的选择：再生制动电阻的选择CX3：主电源：主电源MCC限制信号的连接器限制信号的连接器CX4：ESP急停信号连接器急停信号连接器FANUCFANUC系统系统系列系列电源模块的端子功能电源模块的端子功能长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校FANUCFANUC系统系统ii系列系列电源模块的端子功能电源模块的端子功能STATUE（一位（一位7段段LED）：）：电源模块状态显示电源模块状态显示“”：电源

9、模块未起动就绪。：电源模块未起动就绪。“O”：电源模块起动就绪。：电源模块起动就绪。“#”：电源模块报警代码：电源模块报警代码CX1A、CX1B：沟通：沟通200V电压输入电压输入/输出端子。输出端子。CXA2A：模块信息信号、：模块信息信号、+24V-OV及系统急停信号及系统急停信号。CX3：主电源：主电源MCC限制信号的连接器限制信号的连接器CX4：ESP急停信号连接器急停信号连接器L1、L2、L3：电源模块电源输入端子（有标准：电源模块电源输入端子（有标准型和高压型）。型和高压型）。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校 FANU

10、C FANUC系统系统系列系列主轴模块主轴模块状态显示窗口状态显示窗口:PILPIL（绿绿）：表表示示主主轴轴模模块块限限制制电电路路电源正常。电源正常。ALMALM（红红）：表表示示主主轴轴模模块块检检测测出出故故障。障。ERRERR（黄黄）：主主轴轴模模块块检检测测出出错错误误信信息。息。“”不不闪闪表表示示主主轴轴模模块块已已起起动动就就绪绪，假假如如闪闪则则为为主主轴轴模模块块未未起起动动就就绪。绪。“00”“00”表表示示主主轴轴模模块块已已起起动动并并有有速速度度信号输出。信号输出。“#“#”#”表表示示主主轴轴故障或错误信息。故障或错误信息。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工

11、工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校系列系列电源模块与主轴模块实际连接图电源模块与主轴模块实际连接图长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校ii系列系列电源模块与主轴模块实际连接图电源模块与主轴模块实际连接图长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校（1）提高主轴低速时的输出转矩，满足主轴低速大转矩的要求。）提高主轴低速时的输出转矩，满足主轴低速大转矩的要求。（2）为了满足用户的切削要求）为了满足用户的切削要求,充分发挥主轴电动机的切削功率充分发挥主轴电动机的切削

12、功率。2.3数控机床主轴换挡限制技术数控机床主轴换挡限制技术数控机床数控机床主轴具有机械换挡的目的：主轴具有机械换挡的目的：长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校一、数控车床主轴换挡限制一、数控车床主轴换挡限制长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校CAK6150Di数控车床主轴自动变挡限制数控车床主轴自动变挡限制长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科

13、学校科学校科学校科学校长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校高速挡（高速挡（M43）：）：齿轮齿轮1传动到齿轮传动到齿轮3；齿轮；齿轮5传动到齿轮传动到齿轮6。中速挡（中速挡（M42）：）：齿轮齿轮2传动到齿轮传动到齿轮4；齿轮；齿轮5传动到齿轮传动到齿轮6。低速挡（低速挡（M41）：）：齿轮齿轮2传动到齿轮传动到齿轮4；齿轮；齿轮7传动到齿轮传动到齿轮8。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校程序执行换挡指令程序执行换挡指令M代码（如代码（如M41、M42、M43）PMC执行执

14、行M代码输代码输出（限制离合器线出（限制离合器线圈，如圈，如Y0.1Y0.2Y0.3）主轴电动机以换挡主轴电动机以换挡速度进行换挡速度进行换挡(系系统定向速度或主轴统定向速度或主轴PMC速度速度)PMC检测到换挡速检测到换挡速度信号度信号(如如X1.1X1.2X1.3)通过通过PMC的挡位到的挡位到达信号达信号G28.2G28.1信号信号输出到输出到CNC系统系统系统依据参数系统依据参数#3741#3742#3743#3744限制主轴模块限制主轴模块实现主轴速度限制实现主轴速度限制G28.2G28.1参数参数003741013742103743113744长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工

15、工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校二、数控铣床和加工中心主轴换挡限制二、数控铣床和加工中心主轴换挡限制程序执行到主轴速程序执行到主轴速度指令度指令(S代码代码)后后,依据系统参数依据系统参数#3751(585)和和#3752(586)判别主判别主轴换挡信号轴换挡信号F152.2系统系统PMC依据主轴依据主轴挡位信号挡位信号(如如X信号信号)判别是否进行换判别是否进行换挡限制挡限制PMC发出换挡限制发出换挡限制信号信号(如如Y)主轴以换挡速度进主轴以换挡速度进行挡位切换限制行挡位切换限制系统依据参数系统依据参数#3741#3742#3743#3742限制主轴模块限制主轴模

16、块实现主轴速度限制实现主轴速度限制依据挡位到达信号依据挡位到达信号(如如X)输出到输出到CNC(G70.2G70.3)G70.3G70.2挡位挡位00高速挡高速挡11低速挡低速挡长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校系统参数设定为系统参数设定为“1”主轴换挡由各挡切换速度主轴换挡由各挡切换速度3751和和3752限限制制系统参数系统参数6设定为设定为“0”主轴换挡时输出主轴换挡时输出SF(F7.2)长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业

17、业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴自动换挡的常见故障现象：主轴自动换挡的常见故障现象：1。换挡后机床的指令速度（。换挡后机床的指令速度（MO3S#）与）与实际主轴速度不符。实际主轴速度不符。2。自动换挡过程中主轴始终在摇摆，直至超。自动换挡过程中主轴始终在摇摆，直至超时报警。时报警。3。主轴不能实现自动换挡限制。主轴不能实现自动换挡限制。4。主轴自动换挡过程及换挡执行后主轴噪音。主轴自动换挡过程及换挡执行后主轴噪音过大。过大。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校2.4数控机床主轴准停限制功能及常见故障诊断数控机床

18、主轴准停限制功能及常见故障诊断一、主轴准停功能主要用途一、主轴准停功能主要用途在自动换刀的数控铣镗类机床在自动换刀的数控铣镗类机床,为保证自动换刀时主轴必需停止为保证自动换刀时主轴必需停止在某一固定的位置上（刀柄上的键槽必需与主轴的凸键对准相配）在某一固定的位置上（刀柄上的键槽必需与主轴的凸键对准相配）在精镗时为不使刀尖划伤已加工的表面在精镗时为不使刀尖划伤已加工的表面,退刀时要让刀尖在固定退刀时要让刀尖在固定位置退出加工表面一个微小量。位置退出加工表面一个微小量。在多功能数控车床实现圆柱面或端面进行铣槽加工限制。在多功能数控车床实现圆柱面或端面进行铣槽加工限制。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车

19、车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校二、主轴准停限制形式：二、主轴准停限制形式：通过主轴编码器实现主轴准停限制。适用于主轴电动机与主轴通过主轴编码器实现主轴准停限制。适用于主轴电动机与主轴传动比为随意传动比（如带齿轮变挡限制主轴传动）及要求主轴传动比为随意传动比（如带齿轮变挡限制主轴传动）及要求主轴具有刚性攻丝功能。具有刚性攻丝功能。通过主轴电机内装编码器实现主轴准停限制，适用于主轴电动通过主轴电机内装编码器实现主轴准停限制，适用于主轴电动机与主轴直连或机与主轴直连或1 1：1 1连接。连接。通过主轴外装主轴一转信号（接近开关）和电动机内装传感器通过主轴外装主轴一

20、转信号（接近开关）和电动机内装传感器实现主轴准停限制实现主轴准停限制,适用于主轴电动机与主轴传动比为随意传动适用于主轴电动机与主轴传动比为随意传动比。比。主轴精确的周向定位功能称为主轴准停功能又称主轴定向功能。当数控主轴精确的周向定位功能称为主轴准停功能又称主轴定向功能。当数控系统接收到准停吩咐系统接收到准停吩咐M19或机床面板主轴准停信号或机床面板主轴准停信号(点动主轴准停开关点动主轴准停开关)，主轴，主轴按规定的速度按规定的速度(定向速度定向速度)旋转旋转,当检测到主轴一转信号后，主轴旋转一个固定角当检测到主轴一转信号后，主轴旋转一个固定角度度(可以通过参数修改可以通过参数修改)停止。停止

21、。长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校 数控机床主轴准停限制装置数控机床主轴准停限制装置电动机内装编码器电动机内装编码器（带一转信号）（带一转信号）主轴独立编码器主轴独立编码器外接一转检测信号（接近开关）外接一转检测信号（接近开关）长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴电机主轴电机主轴主轴放大器放大器(SPM)CNC主轴主轴刀具刀具齿轮或同齿轮或同步带连接步带连接干脆连接干脆连接或齿轮、同或齿轮、同步带步带(1:1)连接连接串行通讯串行通讯电缆电缆动力电缆动力电缆速度速度反

22、馈电缆反馈电缆位置反馈电缆位置反馈电缆JY4/JYA3JY2/JYA2JA7BJA7A强电柜强电柜时序限制时序限制运用位置编码器方式准停运用位置编码器方式准停运用位置编码器方式准停运用位置编码器方式准停长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴电机主轴电机(MZ Sensor)主轴主轴放大器放大器(SPM)CNC主轴主轴刀具刀具干脆连接干脆连接或齿轮、同或齿轮、同步带步带(1:1)连接连接串行通讯串行通讯电缆电缆动力电缆动力电缆速度位置速度位置反馈电缆反馈电缆JY2/JYA2JA7BJA7A强电柜强电柜时序限制时序限制运用有运用有运用有

23、运用有MZ/MZi SensorMZ/MZi Sensor的主轴电机准停的主轴电机准停的主轴电机准停的主轴电机准停长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴电机主轴电机(M/B)主轴主轴放大器放大器(SPM)CNC主轴主轴刀具刀具齿轮或同齿轮或同步带连接步带连接串行通讯串行通讯电缆电缆动力电缆动力电缆速度速度反馈电缆反馈电缆外部一转信号电缆外部一转信号电缆JY2/JYA2JY3/JYA3JA7BJA7A强电柜强电柜时序限制时序限制运用安装在主轴上的外部一转信号准停运用安装在主轴上的外部一转信号准停运用安装在主轴上的外部一转信号准停运用安

24、装在主轴上的外部一转信号准停长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴外接一转信号（接近开关）参数设定主轴外接一转信号（接近开关）参数设定长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴独立编码器设定参数主轴独立编码器设定参数长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴电动机内装编码器的设定参数主轴电动机内装编码器的设定参数长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴定向停止

25、的速度主轴定向停止的速度:系统参数系统参数3732主轴定向停止的角度主轴定向停止的角度:系统参数系统参数 4077主轴定向停止的速度主轴定向停止的速度:系统参数系统参数108主轴定向停止的角度主轴定向停止的角度:系统参数系统参数 6577系统系统系统系统长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校主轴定向准停限制常见故障:1.主轴执行准停时出现主轴报警.2.主轴准停动作执行中出现超时报警.3.主轴准停角度出现偏差(固定偏差或随机偏差)固定偏差:重新调整主轴准停角度.随机偏差:主轴机械出现故障、主轴检测装置与机械连接不良、检测装置一转信号不良和

26、主轴模块故障。主轴定向功能主轴定向功能(磁放大器磁放大器)包参数（第包参数（第1主轴）主轴）FANUCOC/OD系统：系统：921#0设定为设定为“1”FANUC-18/18i/Oi系统：系统：9941#0设定为设定为“1”长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校2.主轴慢转、主轴慢转、“定向准停定向准停”不能完成的故障修理不能完成的故障修理 故障缘由故障缘由:系统没有得到主轴一转信号系统没有得到主轴一转信号1)检查主轴定向限制装置与系统参数设定是否一样;2)主轴定向装置一转信号不良包括连接线;1.主轴不能定向准停的故障修理主轴不能定向准

27、停的故障修理 主轴手动限制准停有效而自动主轴手动限制准停有效而自动(M19)无效无效:通过系统梯形图查看主轴准停信号通过系统梯形图查看主轴准停信号G70.6/G229.6为为1及及M19执行条件执行条件.手动和自动均不能实现主轴准停限制手动和自动均不能实现主轴准停限制:检查主轴定向限制装置与系统参数设定是否一样检查主轴定向限制装置与系统参数设定是否一样;主轴准停装置不良主轴准停装置不良;主轴放大器限制电路板不良主轴放大器限制电路板不良4)系统主板不良系统主板不良(包括主轴参数不良包括主轴参数不良).长长长长春汽春汽春汽春汽车车车车工工工工业业业业高等高等高等高等专专专专科学校科学校科学校科学校3.主轴准停角度出现偏差主轴准停角度出现偏差(固定偏差或随机偏差固定偏差或随机偏差)固定偏差固定偏差:重新调整主轴准停角度.随机偏差随机偏差:1)主轴机械出现故障主轴机械出现故障,主轴定位后如用手旋转一下，主轴则会主轴定位后如用手旋转一下，主轴则会产生相反方向的位移产生相反方向的位移.2)主轴检测装置与机械连接不良主轴检测装置与机械连接不良.3)检测装置不良及一转信号不良检测装置不良及一转信号不良.4)主轴模块故障主轴模块故障.5)5)系统主板不良系统主板不良.