主轴控制系统.docx
- 文档编号:28655313
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:1.74MB
主轴控制系统.docx
《主轴控制系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《主轴控制系统.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
主轴控制系统
主轴控制系统结构和原理
主轴是车床最主要的部件之一,整个机器的性能很大程度上决定于主轴的性能,主轴直接承受切屑力,转速的范围很大。
所以我们引入主轴控制系统,利用CNC4320控制器监控主轴的转动速度和方向来完成对工件的精确加工。
主轴控制系统由五个部分组成:
控制器CNC4320、变频器、编码器、主轴电机、主轴。
主轴控制系统原理图如图1.1.1所示
图1.1.1主轴控制系统原理图
变频器实物图如图1.1.2所示
图1.1.2变频器实物图
其变频原理是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
编码器实物图如图1.1.3所示
图1.1.3编码器实物图
编码器分为绝对脉冲编码器:
APC,增量脉冲编码器:
SPC,两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。
旋转编码器是用来测量转速的装置。
它分为单路输出和双路输出两种。
技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。
单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断旋转的方向。
信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。
信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。
如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。
A.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。
这里的编码器同样是用于速度控制或位置控制系统的检测元件。
它将检测到的主轴转动的速度和方向的模拟量转化为数字脉冲反馈给CNC4320控制器,满足控制器对主轴转动的监控的需求。
此编码器采用增量式脉冲编码器,这样可以节省用于编码的导线个数,从而可以节省成本。
一般情况下,增量编码器性能要优于绝对式编码器。
所以,大多数时候,车床控制系统都采用增量式编码器。
主轴电机是将电能转化为机械能,使机构旋转运动的装置,又称为主轴控制系统的执行机构。
其实物图如图1.1.4所示。
图1.1.4主轴电机实物图
1—便于编码器测速的被动转轴2—履带3—由主轴电机带动的主动转轴4—带动主轴转动的转轴
为了便于编码器测速和反馈给控制器CNC4320,主动和被动转轴的齿轮比例都是按照1:
1来设计的,这样编码器的测速就是主轴马达的转速也是主轴的转速,不用考虑倍率的问题。
主轴是用来固定工件,带动其旋转以便于加工的器件,其实物图如下图1.1.5所示。
图1.1.5主轴实物图
1—主轴孔2—主轴挡板3—夹具
主轴孔是可以用主轴扳手手动夹紧工件的内螺纹。
因为我们介绍的是众为兴公司用于试验检测的车床,所以在主轴挡板位置没有实际挡板,这样便于观察主轴运行。
夹具,顾名思义,用来夹紧工件的机械装置。
为了防止刀架工作台过渡右移以至脱离导轨[4],在导轨上还有一个装置叫尾座。
这里的车床因为是试验检测用哟,所以没有装尾座。
主轴转速控制方式:
开关量控制、模拟电压控制,主轴转速开关量控制。
执行S1~S4,S信号2档(S1~S2)/4档(S1~S4)开关量输出。
主轴转速模拟电压控制:
执行S0~S9999,输出0~10V电压控制主轴转速支持四档主轴自动换档(M41~M44)主轴转速倍率:
50%~120%八级实时调节G96恒线速控制(S给定切削线速度值,单位:
米/分)G97取消恒线速控制(S给定主轴转速,单位:
转/分)
主轴控制系统对应的控制指令有:
M03、M04、M05
指令格式:
M03或M3
M04或M4;
M05或M5。
指令功能:
M03:
主轴正转;
M04:
主轴反转;
M05:
主轴停止。
系统上电后,M05输出有效。
在M05输出有效时,执行M03或M04,M03或M04输出有效并保持,同时取消M05的输出(输出无效);M03或M04输出有效时,执行M05,取消M03或M04的输出,M05输出有效并保持。
当诊断参数DGN.089、DGN.090(主轴制动输出时间)不为0时,执行M05,输出主轴制动SPZD脉冲信号(非保持输出);主轴制动输出时间设置为0时,执行M05,不输出主轴制动SPZD脉冲信号。
M03(或M04)输出有效时,执行M04(或M03)将产生报警。
日立
控制电路端子功能
监视端子功能
智能输入端子功能
控制电路
三菱
控制回路端子的说明
设定频率运行(例在30Hz运行)
参数设定
例把Pr.7的设定值从5秒变到10秒
参数清零
显示输出电流
基本功能参数一览
华中数控车床主轴控制系统元件清单
元件名称
型号
功能
数量
生产厂家
主轴电机
Y801-4B5
提供切削力
1
河北机电股份有限公司
变频器
SJ100-007HFE
1、接受系统伺服信息传递信号;2、实施伺服电机控制;3、采集反馈信号;4、实现电动机的闭环电流控制。
1
HITACHI
低压断路器
DZ47-63
保护电器有失压欠压过载短路等保护作用
1
JUCHE(九州集团有限公司)
接触器
CJX1-9/22(3TB4017-0A)
用来频繁的通断电动机
2
JUCHE(九州集团有限公司)
磁粉制动器
CZ-0.5
主轴制动
1
江苏航天机电制造有限公司
变压器
SG-400VA
将某一数值交流电压转换成频率相同数值不同的交流电压
1
武汉九州电控有限公司
电机负载台
HET-21S
固定或承载主轴电机
1
武汉华中数控股份有限公司
中间继电器
MY2NJ/-D2
代替小型继电器
2
国产(产地为表明)
主轴传动组件
/
完成力的传动
/
/
主轴检查装置
/
对主轴的位置速度进行检查
/
/
FANUC-Oi数控铣床主轴控制系统元件清单
元件名称
型号
功能
数量
生产厂家
主轴电机
Y2-80M2-4
提供切屑力
1
南京金华东电机制造有限公司
变频器
FR-S520SE-0.75K-CHTE82L5A
1接受系统伺服信息传递信号;2实施伺服电机控制;3采集反馈信号;4实现电动机的闭环电流控制。
1
MITSUBISHI(三菱)
低压断路器
DZ47-60C25
保护电器有失压欠压过载短路等保护作用
1
CHNT
接触器
3TB3922-0X
用来频繁的通断电动机
3
苏州西门子电器有限公司
变压器
SG
将某一数值交流电压转换成频率相同数值不同的交流电压
1
浙江跃峰
主轴传动组件
/
完成力的传动
/
/
主轴检查装置
/
对主轴的位置速度进行检查
/
/
FANUC-0i数控加工中心主轴控制系统元件清单
元件名称
型号
功能
数量
生产厂家
主轴电机
ßiI3/10000
提供切屑力
1
FANUC
编码器
ßiI3/10000
将电动机的转速信号转换成电信号反馈到系统
1
FANUC
伺服放大器
ßiSVSP
1接受系统伺服信息传递信号;2实施伺服电机控制;3采集反馈信号;4实现电动机的闭环电流控制。
1
FANUC
低压断路器
DZ47-60C25
保护电器有失压欠压过载短路等保护作用
1
CHNT
接触器
3TB39
用来频繁的通断电动机
5
苏州西门子电器有限公司
变压器
SG
将某一数值交流电压转换成频率相同数值不同的交流电压
1
南京祥驰机械设备有限公司
限位开关
7L-15G030HANKUKRELAY
反馈位置信号,实现换刀
2
(产地为表明)
主轴传动组件
/
完成力的传动
/
/
主轴检查装置
/
对主轴的位置速度进行检查
/
/
主轴电机
+M-M10.55KW
故障
故障现象
可能原因
解决方案
变频器输出端子UVW不能提供电源
●频率指令设定方式A01是否正确
●运行指令设定A02是否设定正确
●重新确认A01的设置
●重新确认A02的设置
●端子L1,L2,L3(N)是否上电源?
如果是,POWER灯应当亮。
●检查端子L1,L2和L3(N),U,V和W上电
●
是否显示
●按FUNC键并检查内容,然后按复位键
●智能输入端子定义设定是否正确?
●操作指令RUN(或RV)是否与P24接?
●确认C01--05的设置
●接通运行指令
●将FW(或RV)与P24短路(选择端子操作时)
●频率设定值是不是通过按
键选择F01后再按
键设定
●检查印刷电路板上的端子H,O和L是不是连接到电位器上。
●按键并设置参数
●选择端子模式时,将H,O和L连接到电位器上,然后再设置
●RS/FRS是否保持为ON?
●放复释位
电动机只能正向旋转控制不能反向控制
●控制端子反转KA2无法得电或损坏
●检查KA2及更换损坏部件
●检查智能端子的参数F04是否设置正确?
●检查参数,有误则进行更改
●变频器智能端子接线是否正确?
●检查端子FW、RV的接线,端子FW用于正转、RV用于反转
电动机不运转
●频率指令设定方式A01是否正确
●运行指令设定A02是否设定正确
●重新确认A01的设置
●重新确认A02的设置
●端子L1,L2,L3(N)是否上电源?
如果是,POWER灯应当亮。
●检查端子L1,L2和L3(N),U,V和W上电
●
是否显示
●按FUNC键并检查内容,然后按复位键
●智能输入端子定义设定是否正确?
●操作指令RUN(或RV)是否与P24连接?
●确认C01--05的设置
●接通运行指令
●将FW(或RV)与P24短路(选择端子操作时)
●频率设定值是不是通过按
键选择F01后再按
键设定
●检查印刷电路板上的端子H,O和L是不是连接到电位器上。
●按键并设置参数
●选择端子模式时,将H,O和L连接到电位器上,然后再设置
●RS/FRS是否保持为ON?
●释放复位
●电机是否被卡住或负载过大
●释放电机或减轻负载
●单独实验电机
某数控车床不能执行螺纹加工
●主轴编码器与系统之间的连接不良。
●可通过检查连接电缆接口及电缆线的校线查到故障并修复,如果采用主轴放大器(FUNUC串行主轴放大器),系统会出现9027(AL-27)报警。
●主轴编码器的位置信号PA、*PA、PB、*PB不良或连接电缆断开
●可通过系统现实装置上是否有主轴速度显示来判别,如果无主轴速度显示则为该类报警。
●主轴编码器一转信号PZ、*PZ不良或连接电缆断开
●可通过加工指令G99(每转进给加工)和G98(每分钟进给加工)切换来判别,如果G98进给切削正常而G99进给切削不执行,则为该类故障。
●系统或主轴变频器故障
●以上故障都排除则为系统本身故障,即系统存储板或系统主板故障。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 主轴 控制系统
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)