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1、,数控机床电气系统装调与维修一体化教程,主编：韩鸿鸾,2,模块四 主轴驱动系统的装调与维修,任务四 主轴准停装置装调与维修,3,主轴准停功能又称主轴定位功能(Spindle Specified Position Stop)。即当主轴停止时，控制其停于固定的位置，这是加工中心上自动换刀所必须的功能。,主轴准停镗背孔示意图,主轴准停控制,任务目标,了解数控准停的原理,会对编码器主轴准停进行连接与参数设置,：在有条件的情况下，把学生带到数控机床边，让工厂技术人员或教师对着实物介绍，若没有条件可采用动画或录像教学。,一、机械准停,定位盘准停原理示意图,b）接线图 c）实物图 图12 强电连接的部分实物
2、图,二、电气准停控制,1.磁传感器主轴准停,磁传感器准停控制系统构成,a)原理图,b)M传感器 + 主轴定向的连接图,磁发体与磁传感器在主轴上位置示意图,磁传感器准停时序图,磁性传感器主轴准停装置,1-磁传感器 2-发磁体 3-主轴 4-支架 5-主轴箱,：电动机内部M传感器（旧名称:脉冲发生器），有A/B相2种信号，一般用来检测主轴电动机的回转速度（转数），这种连接的特点是：仅有速度反馈，主轴即不可以实现位置控制，也不能做简单定向，用于数控铣床，但是不能实现G76、G87镗孔循环。,M传感器的连接,a）M传感器,b）连接,2.编码器型主轴准停,a)原理图,b) M传感器 + 主轴位置编码器的
3、连接图,编码器型主轴准停结构,编码器准停控制时序图,3.数控系统控制准停,注意如下问题： （1）数控系统须具有主轴闭环控制的功能。 （2）主轴驱动装置应有进入伺服状态的功能。通常为避免冲击，主轴驱动都具有软起动等功能。但这对主轴位置闭环控制产生不利影响。此时位置增益过低则准停精度和刚度(克服外界扰动的能力)不能满足要求，而过高则会产生严重的定位振荡现象。因此必须使主轴驱动进入伺服状态，此时特性与进给伺服装置相近，才可进行位置控制。 （3）通常为方便起见，均采用电动机轴端编码器信号反馈给数控系统，这时主轴传动链精度可能对准停精度产生影响。,数控系统控制主轴准停结构,例如：M03 S1000 主轴
4、以1000rmin正转 M19 主轴准停于缺省位置 M19 S100 主轴准停转至100处 S1000 主轴再次以：1000rmin正转 M19 S200 主轴准停至200处,（4）无论采用何种准停方案(特别对磁传感器主轴准停方式)，当需在主轴上安装元件时，应注意动平衡问题。因为数控机床主轴精度很高，转速也很高，因此对动平衡要求严格。一般对中速以下的主轴来说，有一点不平衡还不至于有太大的问题，但当主轴高速旋转时，这一不平衡量可能会引起主轴振动。为适应主轴高速化的需要，国外已开发出整环式磁传感器主轴准停装置，由于磁发体是整环，动平衡性好。,一、主轴准停的连接与参数设置 1.外部接近开关与放大器的
5、连接 （1）PNP与NPN型接近开关连接方法。 （2）两线NPN型接近开关连接方法。,PNP型接近开关连接方法,NPN型接近开关连接方法,两线NPN型接近开关连接方法,2.相关参数设定主轴定向控制参数,3.外部开关类型参数的设定(对于ii放大器),外部开关类型参数,主轴定向控制参数,外部开关检测方式,：对于主轴电动机和主轴之间不是1：1的情况，一定要正确设定齿轮传动比(参数40564059和45004503)，否则会定向不准。,4.梯形图编制 梯形图由数控机床主机厂根据机床功能编制。,梯形图(1),梯形图(2),5.PMC地址输入 PMC地址输入有两种方式：CNC串行主轴放大器；串行主轴放大器
6、CNC。,6.位置编码器定向参数设定,7.使用主轴电动机内置传感器参数设定,位置编码器定向参数设定,主轴电动机内置传感器参数设定,二、主轴准停装置维护与故障诊断 1.主轴准停装置维护 对于主轴准停装置的维护，主要包括以下几个方面。 （1）经常检查插件和电缆有无损坏，使它们保持接触良好。 （2）保持磁传感器上的固定螺栓和连接器上的螺钉紧固。 （3）保持编码器上联接套的螺钉紧固，保证编码器联接套与主轴联接部分的合理间隙。 （4）保证传感器的合理安装位置。,2.主轴准停装置故障诊断,主轴准停装置常见故障,3.检修实例：主轴准停位置不准的故障排除 故障现象：某加工中心主轴准停位置不准，引发换刀过程发生
7、中断。 故障分析：经检查，主轴准停后发生位置偏移，且主轴在准停后如用手碰一下(和工作中在换刀时当刀具插入主轴时的情况相近)主轴会产生向相反方向漂移。检查电气部分无任何报警，检查机械联接部分，当检查到编码器的联接时发现编码器上联接套的紧定螺钉松动，造成与主轴的联接部分间隙过大使旋转不同步。 故障排除：将紧定螺钉按要求固定好，故障排除。,任务拓展,BZ 传感器在主轴准停上的应用,BZ 传感器在主轴准停上的应用,任务巩固,一、填空题 1.数控机床主轴准停装置有机械控制准停、电气控制准停两类。 2.数控机床主轴电气准停有磁传感器主轴准停、编码器型主轴准停和数控系统控制准停三种形式。 3.采用磁传感器准
8、停止时，接受到数控系统发来的准停信号ORT，主轴立即加速或减速至某一准停速度。主轴到达准停速度且准停位置到达时，主轴即减速至某一爬行速度。然后当磁传感器信号出现时，主轴驱动立即进入磁传感器作为反馈元件的闭环控制，目标位置即为准停位置。 4.加工中心在换刀时，必须实现主轴准停。 5.数控系统主轴准停方式，其数控系统必须是采用闭环控制,二、选择题（请将正确答案的代号填在空格中） 1.主轴准停是指主轴能实现（ A ）。 A.准确的周向定位 B.准确的轴向定位C.精确的时间控制 2.数控机床的准停功能主要用于（ C ）。 A.换刀和加工中 B.退刀 C.换刀和退刀 3.主轴准停装置常有（ A、C ）方
9、式。 A.机械 B.液压 C.电气 D.气压,4.主轴准停功能分为机械准停和电气准停，二者相比，机械准停（ A ） A.结构复杂 B.准停时间更短 C.可靠性增加 D.控制逻辑简化 5.数控机床主轴部件自变速、准停和换刀等影响机床（B）。 A.加工精度 B. 自动化程度 C.加工效率 6.高精度孔加工完成后退刀时应采用（ C ）。 A.不停主轴退刀 B.主轴停后退刀 C.让刀后退刀,三、判断题（正确的划“”，错误的划“”） 1.（）主轴轴承的轴向定位采用后端支承定位。 2.（）主轴准停的三种实现方式是机械式、磁感应开关式、编码器方式。 3.（）主轴准停的目的之一是便于减少孔系的尺寸分布误差。 4.（）主轴准停的目的之一是为了让镗孔后能够退刀。 5.（）在FANUC系统中G76中包括主轴准停功能。 6.（）当执行M19时，数控系统只需发出准停信号ORT，主轴驱动完成准停后会向数控系统回答完成信号ORE。 7.（）主轴转数由脉冲编码器监视，到达准停位置前先减慢速度，最后通过触点开关使主轴准停。,