機(jī)床主軸的概念及主軸編碼器的安裝與故障診斷

實(shí)驗(yàn)五機(jī)床主軸的概念及主軸編碼器的安裝與故障診斷（車床）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 使學(xué)生了解機(jī)床主軸的工作原理以及主軸編碼器的相關(guān)知識(shí)。2、 相關(guān)故障的分析方法與解決辦法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RS-SY-802CBL數(shù)控機(jī)床綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三、 實(shí)驗(yàn)必備知識(shí)1、 就電氣控制而言，機(jī)床主軸的控制是有別于機(jī)床伺服軸的。一般情況下，機(jī)床主軸的控制系統(tǒng)為速度控制系統(tǒng)，而機(jī)床伺服軸的控制系統(tǒng)為位置控制系統(tǒng)。換句話說，主軸編碼器一般情況下不是用于位置反饋的（也不是用于速度反饋的），而僅作為速度測(cè)量元件使用，從主軸編碼器上所獲取的數(shù)據(jù)，一般有兩個(gè)用途，其一是用于主軸轉(zhuǎn)速顯示；其二是用于主軸與伺服軸配合運(yùn)行的場(chǎng)合（如螺紋切削加工，恒線速加工，G95轉(zhuǎn)進(jìn)給等）。注：當(dāng)機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)單元使用了帶速度反饋的驅(qū)動(dòng)裝置以及標(biāo)準(zhǔn)主軸電機(jī)時(shí)，主軸可以根據(jù)需要工作在伺服狀態(tài)。此時(shí)，主軸編碼器作為位置反饋元件使用。2、 機(jī)床主軸，一般用于給機(jī)床加工提供動(dòng)力，通常主軸驅(qū)動(dòng)被加工工件旋轉(zhuǎn)的是車削加工，所對(duì)應(yīng)的機(jī)床是車床類；主軸驅(qū)動(dòng)切削工件旋轉(zhuǎn)的是銑削加工，所對(duì)應(yīng)的機(jī)床是銑床類。主軸電機(jī)通常有普通電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)主軸電機(jī)兩種（與之對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種）。3、 主軸驅(qū)動(dòng)裝置，有普通變頻器和閉環(huán)主軸驅(qū)動(dòng)裝置等，普通變頻器的生產(chǎn)廠家很多，目前市場(chǎng)上流行的有德國(guó)西門子公司、日本三肯、安川等。閉環(huán)主軸驅(qū)動(dòng)裝置一般由各數(shù)控公司自行研制并生產(chǎn)，如西門子公司的611系列，日本發(fā)那克公司的a系列等。4、 主軸編碼器，機(jī)床的主軸編碼器一般直接安裝在主軸上或安裝在主軸附近用相應(yīng)傳動(dòng)裝置與主軸相連，使其能如實(shí)地向數(shù)控系統(tǒng)反映主軸的轉(zhuǎn)速、方向等信號(hào)。主軸編碼器一般有三個(gè)信號(hào)通道：A、B和Z，其中A、B兩通道為相差90度的脈沖信號(hào)，其二通道主要反映主軸的轉(zhuǎn)速與方向。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)兩通道單位時(shí)間的脈沖數(shù)來計(jì)算主軸的速度，根據(jù)A通道與B通道之間的相位差來判別主軸的旋轉(zhuǎn)方向。Z為零脈沖信號(hào)，主軸每轉(zhuǎn)一圈，Z通道發(fā)一個(gè)零脈沖，該通道主要給系統(tǒng)在加工時(shí)提供相關(guān)基準(zhǔn)信號(hào)。見下圖：注：編碼器的信號(hào)（如正/余弦信號(hào)等）;

注：編碼器的信號(hào)（如正/余弦信號(hào)等）;A*、B*、Z*為各通道差分信號(hào)的負(fù)脈沖信號(hào)。主軸編碼器在安裝、拆卸時(shí)要特別小心，以防止損壞玻璃光柵。編碼器硬件出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)側(cè)會(huì)出現(xiàn)025000號(hào)報(bào)警。5、與編碼器相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)：參數(shù)號(hào)參數(shù)含義MD30200編碼器的個(gè)數(shù)MD30240“1”，sin/cos編碼器“2”，TTL方波編碼器“3”，無編碼器反饋MD31020編碼器的脈沖數(shù)MD31040編碼器直接安裝在主軸上MD31070編碼器端減速齒輪齒數(shù)MD31080主軸軸端減速齒輪齒數(shù)MD32100軸方向轉(zhuǎn)換MD32110編碼器反饋方向MD34200為“1”時(shí)，以編碼器的零脈沖作參考點(diǎn)脈沖四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 驗(yàn)證主軸編碼器與主軸轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系；2、 了解數(shù)控系統(tǒng)通過主軸編碼器識(shí)別主軸旋轉(zhuǎn)方向的原理；3、 了解與主軸編碼器有關(guān)的數(shù)控加工；4、 利用撥碼開關(guān)，設(shè)置主軸編碼器硬件故障；五、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 按菜單［診斷］一［機(jī)床數(shù)據(jù)］一［軸數(shù)據(jù)］一找到SP軸數(shù)據(jù)，修改MD30240為“0”，使編碼器無效，重新啟動(dòng)NC,并使機(jī)床回參考點(diǎn)，將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M3S200，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值是 ，實(shí)際值是 。修改MD30240為“1”，使編碼器生效，重新啟動(dòng)NC，并使機(jī)床回參考點(diǎn)，將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M3S200，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值是 ，實(shí)際值是。2、將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M3S200，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值是 ，實(shí)際值是 ，符號(hào)為。將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M4S200，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值，實(shí)際值是 ，符號(hào)為。3、 改變MD31020數(shù)值與編碼器脈沖數(shù)不相等，重新啟動(dòng)NC,并使機(jī)床回參考點(diǎn)后，將機(jī)床工作方式置于MDA,執(zhí)行程序M3S600，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值，實(shí)際值。4、 改變MD32110的數(shù)值為“-1”，重新啟動(dòng)NC，并使機(jī)床回參考點(diǎn)后，將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M3S300，觀察屏幕上主軸旋轉(zhuǎn)的方向?yàn)?，符號(hào)為。5、 改變MD31070和MD31080的數(shù)值，即編碼器與主軸之間的減速比，重新啟動(dòng)NC，并使機(jī)床回參考點(diǎn)后，將機(jī)床工作方式置于MDA，執(zhí)行程序M3S600，觀察屏幕上主軸轉(zhuǎn)速理論值，實(shí)際值是 。6、 在MDA或AUTO方式運(yùn)行程序G95G91G1Z100F200，觀察機(jī)床的運(yùn)行情況和NC屏幕上的反應(yīng)并做相應(yīng)記錄，，按［RESET］鍵使系統(tǒng)復(fù)位，再在上述程序后加入M3S400，使其變成G95G91G1Z100F200M3S400，再啟動(dòng)NC，并觀察機(jī)床運(yùn)行情況做相應(yīng)記錄，。用同樣的方法運(yùn)行G96、G33并觀察機(jī)床的運(yùn)行，并分析其原因。六、思考題1、 為什么說主軸編碼器在一般情況下既不是速