普通車床數控改造主軸電機控製設計及故障（zhàng）維修
2022-2-17 來源：- 作者：-
摘要：普通車床（chuáng）數控改造要考慮（lǜ）主軸電機（jī）控製設計改造，有正（zhèng）轉、停轉和反轉控製，關鍵還要進行主軸停轉製動，本文以典型案（àn）例論述主軸電機控製及製動設計、故障測試與維修方法，對（duì）其他數控改造故障維修均有借（jiè）鑒意義。
關鍵詞： 數控改造；主（zhǔ）軸控製；製動；故障（zhàng）；維修
普通車床（chuáng）數控改造（zào）具有很好的經濟社（shè）會效益，改造後用於職（zhí）業技（jì）術學校加工製造類專業實訓很（hěn）實用，作（zuò）者用 KND100i-D 數控係統對普通車床（chuáng）進行了數控改造（zào）設計，數控係統執（zhí）行 M03、M05 或 M04 指令則主軸正（zhèng）轉、停轉或（huò）反轉，也用 ZD-15 直流電子（zǐ）製（zhì）動器對主軸電機 M05 停轉（zhuǎn）進行了製動設計改（gǎi）造。使用一年後（hòu）曾出現故障，現有職業教育、本科（kē）教育相（xiàng）關教材等書籍並沒有論述相關故障維修，不少企業也很缺乏數（shù）控機床故障維修（xiū）人才，這也是職（zhí）業技術教育加（jiā）工製造類（lèi）專業教學（xué）需要解決的問（wèn）題，作者查閱文獻 [2][3][4][5]，進行了（le）現場測試（shì）研究，解決了故障維修問題，今（jīn）做介紹，具有推廣借鑒意義。
1、數（shù）控係統持續信號（hào）控製三相（xiàng）交流電機設計原理
KND100i-D 數控係統采用圖 1 所示持續（xù）信號（hào）控（kòng）製主軸三相交流電機原理如下：圖 1(c) 數控係統執行M03，直流繼電器 J1 線圈帶電，J2、J3 不帶電，圖 1(b)中直流（liú）繼電器 J1 常開觸點閉合，交流（liú）接（jiē）觸（chù）器（qì） KM1 線圈帶電，圖 1(a) 中直流繼電器 J1 常閉（bì）觸（chù）點斷開，交流接觸器主觸點 KM1 閉合，電機 M 正轉。
圖 1(c) 數控係統執行 M05 再執行潤滑指令 M32（M31 為停止潤滑指令），直流繼電器（qì） J1、J2 線（xiàn）圈（quān）均不帶電，J3 線圈帶電，圖（tú） 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（tú）1(a) 中（zhōng）交流接觸器主觸點 KM1、KM2 均斷開（kāi），電機 M停轉。圖 1(a) 中 J3 常開觸點（diǎn）閉合，電子製動（dòng）器 ZD-15 C 點與 24V 接通，B1、B2 接（jiē）通，圖 1(b) 交流接觸器線圈 KM3 帶電，圖 1(a) 中主觸點（diǎn） KM3 閉合，電子製動器輸出直流電（diàn）壓至三相交流電機，致使電機製動至設置的時（shí）間後，B1、B2 斷開，電機停止製動（dòng）。
a）三相電機正（zhèng）轉、反轉、停轉及製（zhì）動主電路原理（lǐ）圖
b）控製電路原理圖 c）數控係統接口電路原理圖
圖 1 數控係統持續信號控製三相電（diàn）機原理圖
圖 1(c) 數控係統（tǒng）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（hé），交流接觸器 KM2 線圈帶電，圖 1(a) 中直流繼電器 J2 常閉觸（chù）點斷開，交流接觸器（qì）主觸點 KM2閉合，電機 M 反轉。圖 1 所示數控改造後（hòu），加工程序編製思路為：
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（zhóu）抱閘（zhá）製動後鬆開主軸
N0120 M02 加工程序（xù）結束
2、數控（kòng）車床主軸（zhóu）控製故障測試與維（wéi）修
如圖 1 所示普通（tōng）車床（chuáng）數控改造後，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（yī）年後出（chū）現了故障，今（jīn）論（lùn）述維（wéi）修。
2.1 數控（kòng）係統執行 M03 主軸不正轉
按操（cāo）作麵板上的主（zhǔ）軸正轉鍵，依次觀察（chá）圖 1 所示(c)(b)(a) 區域繼電器和交流接觸器帶電動作情況（kuàng），發（fā）現(c) 圖所（suǒ）示區域直流繼（jì）電器 J1 線圈帶（dài）電觸點（diǎn）動作發出響聲，J2、J3 直（zhí）流繼電器觸點均不動作，也不發出響聲，說明故障（zhàng）不在 (c) 圖區域。再看 (b) 圖所示區域，按主軸正轉鍵，交流（liú）接觸器 KM1 觸點（diǎn）不動作，沒有發出（chū）聲音，說明其線圈沒帶電或損壞，仔細檢（jiǎn）查發現其線圈接線脫落，重新接好恢複正常。
這（zhè）就是按區域找故障維修法，如按（àn）主軸正轉鍵（jiàn），J1直流繼電（diàn）器線圈不帶電（diàn），觸點不動作，則故障在 (c) 區（qū）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（xiàn）數（shù）控係（xì）統執行（háng） M03 主（zhǔ）軸時轉時不轉故障
按操作麵板上的主軸正轉鍵，依次觀察圖 1 所示（shì） (c)(b)(a) 圖所示區域的直流繼（jì）電器或交流接觸器帶電動作情況？發現 (c) 圖所（suǒ）示區域直流繼電器 J1 觸點也時常動作發出（chū）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，按數控係統操作麵板上主軸反轉鍵，則直流繼電（diàn）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（shǐ）加工鑄鋁件（jiàn），是塑（sù）性材料（liào），為帶狀鐵屑，後來加（jiā）工鑄鐵件為脆性材料，鐵屑為粉（fěn）末狀，不少粉（fěn）末狀鐵屑（xiè）進（jìn）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（zhàng）。安裝一個吸塵器，把（bǎ）粉末（mò）狀鐵屑吸走，再沒有出現類似故障。
2.3 數控係統執行 M05、M32 後主軸（zhóu）不製動
按操作麵（miàn）板上的（de）潤滑鍵（即 M32 功能鍵），觀（guān）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（diàn）器 J3 線圈帶電觸點動（dòng）作發出響聲，J1、J2 直流繼電器觸（chù）點（diǎn）均不動作（zuò），也不（bú）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（jiē）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（fā）現（xiàn）直流繼電器常開觸點 J3 接線脫落（luò），重新接好後，故障消失，製動正常了。
3、結語（yǔ）
本文論（lùn）述的普通車床數控改造主軸控製（zhì）及製動設計，使用效果很好，分區域檢查故障的方法具有思（sī）路清晰、檢查直觀等優點，對（duì）其他設備數控化改造電機製動均有（yǒu）借鑒意義，該設計和分區域檢查故障的方（fāng）法，對提高職業技術教育加工製造類專（zhuān）業的教（jiāo）學質量也有指導意義。
作者：李春勤 葛平海 劉世忠
來（lái）源： 1. 山東省日照市科技中等專（zhuān）業學校實訓部；
2. 山東（dōng）五征（zhēng）集團有限公司人力資（zī）源部；
3. 山東省日照市科技中等專業學校數控技術係
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