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    普通車床數控改造主軸電機控制設計及故障維修
    2022-2-17  來源:-  作者:-  訪問量:


         摘要:普通車床數控改造要考慮主軸電機控制設計改造,有正轉、停轉和反轉控制,關鍵還要進行主軸停轉制動,本文以典型案例論述主軸電機控制及制動設計、故障測試與維修方法,對其他數控改造故障維修均有借鑒意義。

         關鍵詞: 數控改造;主軸控制;制動;故障;維修

         普通車床數控改造具有很好的經濟社會效益,改造后用于職業技術學校加工制造類專業實訓很實用,作者用 KND100i-D 數控系統對普通車床進行了數控改造設計,數控系統執行 M03、M05 或 M04 指令則主軸正轉、停轉或反轉,也用 ZD-15 直流電子制動器對主軸電機 M05 停轉進行了制動設計改造。使用一年后曾出現故障,現有職業教育、本科教育相關教材等書籍并沒有論述相關故障維修,不少企業也很缺乏數控機床故障維修人才,這也是職業技術教育加工制造類專業教學需要解決的問題,作者查閱文獻 [2][3][4][5],進行了現場測試研究,解決了故障維修問題,今做介紹,具有推廣借鑒意義。
      
          1、數控系統持續信號控制三相交流電機設計原理
      
          KND100i-D 數控系統采用圖 1 所示持續信號控制主軸三相交流電機原理如下:圖 1(c) 數控系統執行M03,直流繼電器 J1 線圈帶電,J2、J3 不帶電,圖 1(b)中直流繼電器 J1 常開觸點閉合,交流接觸器 KM1 線圈帶電,圖 1(a) 中直流繼電器 J1 常閉觸點斷開,交流接觸器主觸點 KM1 閉合,電機 M 正轉。
      
          圖 1(c) 數控系統執行 M05 再執行潤滑指令 M32(M31 為停止潤滑指令),直流繼電器 J1、J2 線圈均不帶電,J3 線圈帶電,圖 1(b) 中直流繼電器 J1、J2 常開觸點均斷開,交流接觸器 KM1、KM2 線圈均不帶電,圖1(a) 中交流接觸器主觸點 KM1、KM2 均斷開,電機 M停轉。圖 1(a) 中 J3 常開觸點閉合,電子制動器 ZD-15 C 點與 24V 接通,B1、B2 接通,圖 1(b) 交流接觸器線圈 KM3 帶電,圖 1(a) 中主觸點 KM3 閉合,電子制動器輸出直流電壓至三相交流電機,致使電機制動至設置的時間后,B1、B2 斷開,電機停止制動。
      
      

    a)三相電機正轉、反轉、停轉及制動主電路原理圖
     
      

              b)控制電路原理圖               c)數控系統接口電路原理圖
      
    圖 1 數控系統持續信號控制三相電機原理圖
      
         圖 1(c) 數控系統執行 M04,直流繼電器 J2線圈帶電,J1、J3 不帶電,圖 1(b) 中直流繼電器 J2 常開觸點閉合,交流接觸器 KM2 線圈帶電,圖 1(a) 中直流繼電器 J2 常閉觸點斷開,交流接觸器主觸點 KM2閉合,電機 M 反轉。圖 1 所示數控改造后,加工程序編制思路為:
      
         N0010 M31 J3 繼電器線圈斷電
         N0020 M03 主軸正轉
         N0030 G91 相對編程(或絕對編程)
         N0040 ……………(零件加工程序)
          ……… ………
         N0100 M05 主軸停轉
         N0110 M32 主軸抱閘制動后松開主軸
         N0120 M02 加工程序結束
      
         2、數控車床主軸控制故障測試與維修
      
         如圖 1 所示普通車床數控改造后,使用效果很好,自動化程度和生產效率均大大提高了,但使用一年后出現了故障,今論述維修。
      
         2.1  數控系統執行 M03 主軸不正轉
      
         按操作面板上的主軸正轉鍵,依次觀察圖 1 所示(c)(b)(a) 區域繼電器和交流接觸器帶電動作情況,發現(c) 圖所示區域直流繼電器 J1 線圈帶電觸點動作發出響聲,J2、J3 直流繼電器觸點均不動作,也不發出響聲,說明故障不在 (c) 圖區域。再看 (b) 圖所示區域,按主軸正轉鍵,交流接觸器 KM1 觸點不動作,沒有發出聲音,說明其線圈沒帶電或損壞,仔細檢查發現其線圈接線脫落,重新接好恢復正常。
      
         這就是按區域找故障維修法,如按主軸正轉鍵,J1直流繼電器線圈不帶電,觸點不動作,則故障在 (c) 區域;如果 J1 直流繼電器線圈帶電,觸點動作;KM1 交流接觸器線圈也帶電觸點動作;但電機不轉則故障在 (a) 圖所示區域。這就是分區域檢查故障的方法。
      
         2.2 曾出現數控系統執行 M03 主軸時轉時不轉故障
      
         按操作面板上的主軸正轉鍵,依次觀察圖 1 所示 (c)(b)(a) 圖所示區域的直流繼電器或交流接觸器帶電動作情況?發現 (c) 圖所示區域直流繼電器 J1 觸點也時常動作發出響聲,則其線圈時帶電時不帶電;再觀察交流接觸器 KM1 的觸點也是時常動作發出響聲,則是其線圈時帶電時不帶電,致使電機時轉時不轉。
      
         所以先從 (c) 圖所示區域找原因,按數控系統操作面板上主軸反轉鍵,則直流繼電器 J2、交流接觸器 KM2也存在類似情況,致使電機時反轉時不轉,測試 24V直流電源是 16.5V,換一個好的直流電源,故障排除,電機運轉很正常。
      
         繼續找原因,該數控車床開始加工鑄鋁件,是塑性材料,為帶狀鐵屑,后來加工鑄鐵件為脆性材料,鐵屑為粉末狀,不少粉末狀鐵屑進入了直流電源,影響了其性能,輸出電壓降低了,出現主軸時轉時不轉故障。安裝一個吸塵器,把粉末狀鐵屑吸走,再沒有出現類似故障。
      
         2.3  數控系統執行 M05、M32 后主軸不制動
      
         按操作面板上的潤滑鍵(即 M32 功能鍵),觀察圖 1 所示 (c)(b)(a) 哪個區域繼電器或交流接觸器帶電動作情況?發現 (c) 圖所示區域直流繼電器 J3 線圈帶電觸點動作發出響聲,J1、J2 直流繼電器觸點均不動作,也不發出響聲,說明故障不在 (c) 圖區域。
      
         再看 (b) 圖所示區域,按潤滑鍵,交流接觸器 KM3觸點不動作,檢查 B1、B2 接線正確,再檢查 (a) 圖所示區域,發現直流繼電器常開觸點 J3 接線脫落,重新接好后,故障消失,制動正常了。
      
         3、結語
      
         本文論述的普通車床數控改造主軸控制及制動設計,使用效果很好,分區域檢查故障的方法具有思路清晰、檢查直觀等優點,對其他設備數控化改造電機制動均有借鑒意義,該設計和分區域檢查故障的方法,對提高職業技術教育加工制造類專業的教學質量也有指導意義。 

         作者:李春勤 葛平海 劉世忠 

         來源: 1. 山東省日照市科技中等專業學校實訓部;
                  2. 山東五征集團有限公司人力資源部;
                  3. 山東省日照市科技中等專業學校數控技術系 
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