数控铣床主轴自动换挡控制及常见故障诊断.pdf

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1、2013年1月机床与液压Jan．2013第41卷第2期MACHINETO0L&FIYDRAULICSV0I_41No．2DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．02．044数控铣床主轴自动换挡控制及常见故障诊断黄登红(长沙航空职业技术学院，湖南长沙410124)摘要：介绍了数控铣床(加工中心)主轴自动换挡的工作原理及相应系统参数设置、PMC控制程序及相关信号，对主轴自动换挡过程中各种形式的故障进行了归纳、总结，并给出了典型故障的分析案例，对数控铣床(加工中心)的实际维护与维修具有指导意义。关键词：数控铣床；主轴；自动换挡

2、中图分类号：TH16文献标识码：B文章编号：1001—3881【2013)2—127—3为了提高主轴低速时的输出转矩，满足主轴低速图1为台湾协宏机床厂某型龙门铣床的主轴自动大转矩的切削要求，在大中型数控机床中，主轴通常换挡结构简图。该机床主轴为2级齿轮换挡传动：主采用2级或3级齿轮换挡传动。相对于数控车床而轴电动机8与主轴箱的电动机轴6连接，通过电动机言，数控铣床(加工中心)主轴换挡是系统自动根轴上的齿轮与滑移齿轮的大齿轮5啮合，把主轴电动据主轴指令转速判别和更换挡位的，自动化程度更机转速传到主轴箱，再通过主轴箱的中间轴上的滑移高，一旦出现故障，则

3、可能涉及数控系统、机械、电齿轮的大齿轮5与主轴上的小齿轮10啮合，实现主气、液压等多方面原因，故障诊断更复杂。要解决好轴高速挡控制；滑移齿轮上的小齿轮4与主轴上的大此类故障，维修人员必须掌握数控铣床(加工中心)齿轮2啮合，实现主轴的低速挡控制。主轴换挡的控制原理、常见故障的诊断方法及实际处理过程。下面以台湾协宏机床厂一龙门铣床(配置FANUC0iMB数控系统)为例，介绍数控铣床(加工中心)主轴齿轮换挡切换传动原理、主轴换挡的系统参数设定、自动换挡PMC控制以及典型故障的分析和诊断方法。1数控铣床主轴齿轮换挡切换传动原理1一主轴2一主轴上的大齿轮3一

4、中间轴84一滑移齿轮上的小齿轮号_-滑移齿轮上的大齿轮电动机轴7一电机上的齿轮8一主轴电机9一滑移齿轮轴承套lO一主轴上的小齿轮9／l0图1龙门数控铣床主轴自动换挡结构简图图2主轴自动换挡液压拨叉控制结构简图收稿日期：2011—10—20作者简介：黄登红(1974一)，硕士，副教授，主要从事数控加工和维修。E—mail：hdh1974106@126．corn。·128·机床与液压第41卷主轴高速和低速挡位的切换控制采用液压拨叉来r／min，传动比为4．95，则参数3751设定值：(899实现自动控制，具体结构如图2所示。图中为空挡状×4．95／60

5、00)×4095：3037。态。当主轴速度要切换到高速时，液压缸4高速口进参数3735和3736分别设定主轴电机下限速度油，液压缸活塞杆5上移，通过换挡带动环3带动液和上限速度，单位为脉冲。该机床主轴最小转速为压拨叉传动轴9移动，从而带动滑移齿轮2上移，滑10r／rain，最高转速为5000r／rain，则参数3735设移齿轮上的大齿轮与主轴上的小齿轮啮合，实现高速定值=(10×4．95／6000)×4095=34，参数3736控制，同时高速挡到位开关6接通，向系统发出高速设定值=(5000×1／6000)×4095=3412。挡到位信号，完成主轴

6、高速挡切换控制。当主轴速度另外，系统在换挡时必须控制主轴电动机以低速要切换到低速时，液压缸4低速口进油，液压缸活塞的换挡速度进行旋转或正反摆动，以防止换挡时出现杆5下移，通过换挡带动环3带动液压拨叉传动轴9顶齿和打齿现象。将系统参数3705#1设置为“1”，移动，从而带动滑移齿轮2下移，滑移齿轮上的小齿则系统参数3732设定换挡时的主轴电动机速度，单轮与主轴上的大齿轮啮合，实现主轴低速控制，同时位为脉冲。对于串行主轴，该参数按下式设定：低速挡到位开关8接通，向系统发出低速挡到位信设定值=383号，完成主轴低速挡切换控制。2数控铣床主轴齿轮自动换挡相

7、关系统参数设定假定主轴换挡时的电动机速度按电机下限速度计数控铣床(加工中心)主轴换挡切换一般采用算，则参数3732设定值=(10×4．95／6000)×16383=135。M型换挡(系统参数3706#4=0)，即数控系统依据3数控铣床主轴自动换挡PMC控制s指令和各挡位切换参数，确定主轴挡位，并将挡位信号送到PMC，由PMC控制换挡机构进行换挡。因(1)主轴齿轮自动换挡控制流程①系统发出主轴挡位信号此，为确保换挡正常，应首先根据机床设计要求正确设定相关挡位切换参数。当系统读到加工程序中的主轴速度指令(S码)该数控铣床主轴电动机为a12／6000i，

8、电机最高时，则根据参数3751设定的速度切换数值，发出相对应的挡位信号(低速挡信号为F34．0、高速挡信号转速为6000r