主轴驱动系统故障诊断与维修教学资料

第 9 章 学习情境七 主轴驱动系统故障诊断与维修 数控机床的主轴驱动系统的性能直接决定了加工工件的表面质量，主轴控制只是一个 速度控制系统，实现主轴的旋转运动，提供切削过程中的转矩和功率，保证任意转速的调 节，完成在转速范围内无级变速。在具有 C 轴控制的主轴与进给伺服系统一样，为位置控制伺服系统。9.1 主轴驱动系统概述主轴驱动系统通过传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度， 完成主运动的动力装置部分，配合进给运动加工出合格的零件。主运动是零件加工的成形 运动，其精度对零件的加工精度影响较大。数控机床主轴的工作运动通常是旋转运动，与进给轴的进给共同实现刀具与工件的快 速相对切削运动。早期的数控机床的主轴一般采用三相感应电动机，通过配多级齿轮变速 箱实现有级变速的驱动方式。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求。1．调速范围宽并实现无级调速为保证加工时能选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量， 特别是具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要 求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自 动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达 1：100，恒功率调速范围也可达 1：30，一般过载 1．5 倍时可持续工作 30min。主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速 3 种形式，其中有级变速仅用于经 济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调 速主轴一般用于普通型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。2．恒功率范围宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的 最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数 控机床低速、强力切削的需要，常采用分段无级变速的方法，以扩大输出转矩。3．具有 4 象限驱动能力 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在 1s 内从静止加速到 6000r／rnin。4．具有位置控制能力即具有进给功能(C 轴功能)和定向功能(准停功能)，以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削及车削中心的某些加工工艺的需要。5．有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低数控机床加工精度的提高与主轴系统的...