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一、數(shù)控銑床主軸電氣準(zhǔn)停裝置
1.磁傳感器型主軸準(zhǔn)停裝置
磁傳感器主軸準(zhǔn)停裝置是利用磁性傳感器檢測定位。在主軸上安裝一個發(fā)磁體，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡1～2mm處固定一個磁傳感器，經(jīng)過放大器與主軸控制單元連接。當(dāng)主軸控制單元接收到數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的準(zhǔn)停信號ORT時，主軸速度變?yōu)闇?zhǔn)停時的設(shè)定速度，當(dāng)主軸控制單元接收到磁傳感器信號后，主軸驅(qū)動立即進入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制，目標(biāo)位置即為準(zhǔn)停位置。準(zhǔn)停后，主軸驅(qū)動裝置向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出準(zhǔn)停完成信號ORE。
2.編碼器型主軸準(zhǔn)停裝置
通過主軸電動機內(nèi)置安裝的位置編碼器或在機床主軸箱上安裝一個與主軸1∶1同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來實現(xiàn)準(zhǔn)停控制，準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。主軸驅(qū)動裝置內(nèi)部可自動轉(zhuǎn)換，使主軸驅(qū)動處于速度控制或位置控制狀態(tài)。
3.數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停裝置
準(zhǔn)停的角度可由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定成任意值，準(zhǔn)停由數(shù)控代碼M19執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行M19或M19S××?xí)r，數(shù)控系統(tǒng)先將M19送至PLC，處理后送出控制信號，控制主軸電動機由靜止迅速升速或在原來運行的較高速度下迅速降速到定向準(zhǔn)停設(shè)定的速度nORT運行，尋找主軸編碼器零位脈沖C，然后進入位置閉環(huán)控制狀態(tài)，并按系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定定向準(zhǔn)停。若執(zhí)行M19無S指令，則主軸準(zhǔn)停于相對C脈沖的某一缺省位置；若執(zhí)行M19S××指令，則主軸準(zhǔn)停于指令位置，即相對零位脈沖××度處。主軸定向準(zhǔn)停的具體控制過程，不同的系統(tǒng)其控制執(zhí)行過程略有區(qū)別，但大同小異。
二、主軸準(zhǔn)停工作原理
主軸定位時的轉(zhuǎn)速曲線見圖4，其工作過程為：①當(dāng)主軸實際轉(zhuǎn)速n≥600r/min時，輸入定位指令，主軸立即減速到定位基act準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(約600r/min)再旋轉(zhuǎn)1.5～3r/min后達到同步，然后進入位置控制，使主軸定位到預(yù)置點并保持位置閉環(huán)。②當(dāng)60r/min≤n≤600r/min時，輸入定位指令，主軸以現(xiàn)行轉(zhuǎn)速達到同步，然后act進入位置控制(下限60r/min為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速)。③當(dāng)主軸實際轉(zhuǎn)速為0或＜60r/min時，輸入定位指令，主軸以60r/min的轉(zhuǎn)速啟動并達到同步，再進入位置控制。
三、主軸準(zhǔn)停裝置的常見故障
1.主軸不能準(zhǔn)停
故障現(xiàn)象：某采用SIEMENS 810M的數(shù)控銑床，配套6SC6502主軸驅(qū)動器，在調(diào)試時，出現(xiàn)當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速＞200r/min時，主軸不能定位的故障。
分析與處理：為了分析確認(rèn)故障原因，維修時進行了如下試驗：①輸入并依次執(zhí)行“S100M03；M19”指令，機床定位正常。②輸入并依次執(zhí)行“S100M04；M19”指令，機床定位正常。③輸入并依次執(zhí)行“S200M03；M05；M19”指令，機床定位正常。④直接輸入并依次執(zhí)行“S200M03；M19”指令，機床不能定位。
根據(jù)以上試驗，確認(rèn)系統(tǒng)、驅(qū)動器工作正常，考慮引起故障的可能原因是編碼器高速特性不良或主軸實際定位速度過高引起的。因此，檢查主軸電動機實際轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)與指令值相差很大，當(dāng)執(zhí)行指令S200時，實際機床主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，調(diào)整主軸驅(qū)動器參數(shù)，使主軸實際轉(zhuǎn)速與指令值相符后，故障排除。
2.主軸準(zhǔn)停位置不穩(wěn)定
故障現(xiàn)象：某采用SIEMENS 810M的數(shù)控銑床，配套6SC6502主軸驅(qū)動器，在調(diào)試時，出現(xiàn)主軸定位點不穩(wěn)定的故障。
分析與處理：通過反復(fù)試驗多次定位，確認(rèn)故障的實際現(xiàn)象為：①該機床可以在任意時刻進行主軸定位，定位動作正確。②只要機床不關(guān)機，不論進行多少次定位，其定位點總是保持不變。③機床關(guān)機后，再次開機執(zhí)行主軸定位，定位位置與關(guān)機前不同，在完成定位后，只要不關(guān)機，以后每次定位總是保持在該位置不變。④每次關(guān)機后，重新定位，其定位點都不同，主軸可以在任意位置定位。
主軸定位的過程，是將主軸停止在編碼器“零位脈沖”位置的定位過程，并在該點進行位置閉環(huán)調(diào)節(jié)。根據(jù)以上試驗，可以確認(rèn)故障是由于編碼器的“零位脈沖”不固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有：①編碼器固定不良，在旋轉(zhuǎn)過程中編碼器與主軸的相對位置在不斷變化。②編碼器不良，無“零位脈沖”輸出或“零位脈沖”受到干擾。③編碼器連接錯誤。
逐一檢查上述原因，排除了編碼器固定不良、編碼器不良的原因。進一步檢查編碼器的連接，發(fā)現(xiàn)該編碼器內(nèi)部的“零位脈沖”Ua0與*Ua0引出線接反，重新連接后，故障排除。
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