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車床主軸范文第1篇

【關(guān)鍵詞】熱變形的影響；主軸箱

主軸箱作為臥式車床的重要部件之一。在工作時(shí)，由于傳動(dòng)件的機(jī)械摩擦，油飛濺，攪拌作用等而發(fā)熱，使主軸箱溫度升高，產(chǎn)生熱變形。熱變形的影響，主要有以下幾個(gè)方面：

第一、改變各相關(guān)部件的相對(duì)位置。

如主軸箱發(fā)熱后使主軸軸線升高，而尾座則由于內(nèi)部無(wú)傳動(dòng)件而溫升很小，這就使主軸與尾座套筒軸線的相對(duì)位置發(fā)生改變，影響工件的加工精度。

第二、改變主軸的幾何位置。

主軸的前后支承構(gòu)造不同，溫升也不同。這就使得前后支承處箱體的熱膨脹量不同，從而使主軸軸線傾斜，熱檢時(shí)超差。

第三、改變軸承的間隙。

箱體的散熱條件較好，軸承和主軸的散熱條件較差，這就使得軸承和主軸的溫度高于箱體，熱膨脹量較多，從而產(chǎn)生減少軸承的間隙或加大預(yù)緊量。這樣，又會(huì)進(jìn)一步增加發(fā)熱量和溫差，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致發(fā)生事故。

第四、改變條件。

溫升使油的粘度降低，粘度降低又將進(jìn)一步降低油的性能和油膜的承載壓力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致失效。

因此，減少主軸箱的發(fā)熱和加強(qiáng)散熱，以便降低溫升，并采取某些均熱措施以減少不均勻熱膨脹是設(shè)計(jì)主軸箱，特別是設(shè)計(jì)數(shù)控臥式車床主軸箱所必須考慮的問(wèn)題。

1.熱平衡和溫度場(chǎng)

主軸箱在工作時(shí)一方面產(chǎn)生熱量，另一方面又向周圍環(huán)境散發(fā)熱量。如果單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量一定，則開(kāi)始時(shí)，主軸箱的溫度較低，與周轉(zhuǎn)環(huán)境之間的溫差較小，散熱較少，溫度升高就較快。隨著溫度的升高將逐步減慢。最后一定會(huì)達(dá)到某一溫度，這時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量等于散熱量，即達(dá)到了熱平衡。

達(dá)到熱平衡的時(shí)間是相當(dāng)長(zhǎng)的，對(duì)于普通車床國(guó)家現(xiàn)行通用技術(shù)要求規(guī)定每小時(shí)的溫升不差過(guò)5℃，就認(rèn)為達(dá)到了熱平衡。一般需連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2至3小時(shí)才能達(dá)到熱平衡。

主軸箱的溫度不可能每個(gè)部位都相同。熱源處溫度較高，其它地方較低。一般機(jī)床的主軸箱往往就是主軸軸承處的溫度高。按照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通精度級(jí)機(jī)床，當(dāng)主軸的最高轉(zhuǎn)速空運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到熱平衡時(shí)，主軸軸承的溫度和溫升，滑動(dòng)軸承溫度不超過(guò)60℃，溫升不超過(guò)30℃；滾動(dòng)軸承溫度不超過(guò)70℃，溫升不超過(guò)40℃。這里的溫升實(shí)際上是滾動(dòng)軸承外圈的溫升。軸頸的溫升由于散熱條件較差需要更高些。

熱量主要是從某個(gè)熱源發(fā)出的。所以熱源處溫度最高，離熱源越遠(yuǎn)則溫度較低。這就形成了溫度場(chǎng)。

事實(shí)上，熱源往往不止一個(gè)。例如若主軸箱底部油池?zé)嵊途奂趦?nèi)，這就形成另一個(gè)熱源。此外箱體的厚度也不會(huì)均勻。這時(shí)，等溫線將表現(xiàn)為復(fù)雜的曲線。由于各處溫度不同，將產(chǎn)生不均勻的熱變形，從而進(jìn)一步影響加工精度。

2.主軸箱的溫升估算

機(jī)床各部件中發(fā)熱最多的主軸箱。因此，有必要對(duì)主軸箱的溫升進(jìn)行估算。如果發(fā)現(xiàn)溫升過(guò)高，則在設(shè)計(jì)階段就可采取措施。例如：加通風(fēng)、箱體增加散熱片、油專設(shè)油箱進(jìn)行外循環(huán)、油設(shè)冷卻裝置等。

2.1主軸箱的發(fā)熱

主軸箱的較高溫度出現(xiàn)在主軸高速空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到平衡溫度時(shí)，主軸箱的發(fā)熱量Q，可以認(rèn)為是由主軸最高速旋轉(zhuǎn)時(shí)空載損失N空轉(zhuǎn)化來(lái)的。

Q=N（kw）=1000N（w）

2.2主軸箱體的平均溫升估算

箱體內(nèi)多個(gè)熱源，如軸承、齒輪、摩擦離合器、油池等。它們的發(fā)熱不同，又分布在箱體內(nèi)各個(gè)部分。箱體和表面散熱條件也不一致，故箱體上個(gè)點(diǎn)溫度并不均勻。下式可用來(lái)對(duì)箱體的平均溫升進(jìn)行估算。運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí)后箱體的平均溫升：

ψ——箱體通過(guò)接合面?zhèn)髦疗渌麢C(jī)件的熱量比例。對(duì)于車床和組合機(jī)床ψ=0.15～0.2，接觸面較大時(shí)取大值。

平均散熱系數(shù)K=（Wm2·℃）

式中AA.....A——各箱壁表面積（m2）

KK......K——分別為箱體第1至第n壁的散熱系數(shù)（Wm2·℃）見(jiàn)表1。

例：估算一臥式車床主軸箱在主軸以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平均溫升。主軸和帶輪轉(zhuǎn)速均為1400r/min，空轉(zhuǎn)功率損失估算為Q=N（kw）=1925（w）。箱體的尺寸如圖1所示。箱體質(zhì)量為500 kg。

（1）散熱系數(shù)h。

箱體的面1前有高速旋轉(zhuǎn)的卡盤，表面3之后又帶輪皆能產(chǎn)生良好的氣流，K=K=85（Wm2·℃）；面積皆為0.355x0.52=0.184m2。表面2、4、5的鄰接面有良好的氣流K=K=K=16（Wm2·℃）；表面6散熱條件較差，K=14（Wm2·℃）；面積A=A=0.57x0.355=0.202m2， A=A=0.52x0.57=0.296m2。

K=

==34.2（Wm2·℃）

（2）散熱面積A=（0.184+0202+0.296）×2=1.364。

（3）時(shí)間常數(shù)Z==≈1.5（h）

（4）求箱體平均溫升取ψ=1.75

當(dāng)t=1h時(shí)，Q=（1-0.175）××（1-e）≈15℃

當(dāng)t=2h時(shí)，Q=（1-0.175）××（1-e）≈22.5℃

當(dāng)t=3h時(shí)Q=（1-0.175）××（1-e）≈26.4℃

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)至3小時(shí)之間溫升已經(jīng)小于4℃，可以認(rèn)為達(dá)到了熱平衡。箱體平均溫升約為27℃。作為普通精度等級(jí)機(jī)床的主軸箱，可以不采用降溫措施。

【參考文獻(xiàn)】

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)——機(jī)械工業(yè)出版社.

車床主軸范文第2篇

1. 主軸系統(tǒng)分類及特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大功率執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其功能是接受數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的S碼速度指令及M碼輔助功能指令，驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行切削加工。它包括主軸驅(qū)動(dòng)裝置、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸位置檢測(cè)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主軸。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)切削刀具旋轉(zhuǎn)的是銑削加工，所對(duì)應(yīng)的機(jī)床是銑床類。

全功能數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。目前，無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)根據(jù)控制方式的不同主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。另外根據(jù)主軸速度控制信號(hào)的不同可分為模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置和串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置兩類。模擬量控制的的主軸驅(qū)動(dòng)裝置采用變頻器實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)控制，有通用變頻器控制通用電機(jī)和專用變頻器控制專用電機(jī)兩種形式。目前大部分的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床均采用數(shù)控系統(tǒng)模擬量輸出+變頻器+感應(yīng)（異步）電機(jī)的形式，性價(jià)比很高，這時(shí)也可以將模擬主軸稱為變頻主軸。串行主軸驅(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α系列等。

1.1普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配齒輪變速箱

這是最經(jīng)濟(jì)的一種方法主軸配置方式，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，經(jīng)齒輪減速后，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。如果加工產(chǎn)品比較單一，對(duì)主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]有太高的要求，配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果；它的缺點(diǎn)是噪音比較大，由于電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場(chǎng)合。

1.2普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡(jiǎn)易型變頻器

可以實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸電動(dòng)機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出，否則，特別是車床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況，一般會(huì)采用兩擋齒輪或皮帶變速，但主軸仍然只能工作在中高速范圍，另外因?yàn)槭艿狡胀妱?dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制，主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制。

1.3通籠型異步電動(dòng)機(jī)配通用變頻器

目前進(jìn)口的通用變頻器，除了具有U/f曲線調(diào)節(jié)，一般還具有無(wú)反饋矢量控制功能，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的低速特性有所改善，配合兩級(jí)齒輪變速，基本上可以滿足車床低速（100―200轉(zhuǎn)/分鐘）小加工余量的加工，但同樣受最高電動(dòng)機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

1.4專用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)配通用變頻器

將調(diào)速電動(dòng)機(jī)與主軸合成一體，這是幾年來(lái)新出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)。這種變速方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸影響較大。

2.主軸系統(tǒng)的發(fā)展方向

機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不像進(jìn)給驅(qū)動(dòng)需要絲杠或其他直線運(yùn)動(dòng)裝置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床通常通過(guò)主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)。在20世紀(jì)60―70年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三項(xiàng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配上多級(jí)齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速的驅(qū)動(dòng)方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸傳動(dòng)提出了更高的要求：

2.1調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；

對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高，就是要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，并減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸箱。主軸變速分為有級(jí)變速、無(wú)級(jí)變速和分段無(wú)級(jí)變速三種形式，其中有級(jí)變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用無(wú)級(jí)變速或分段無(wú)級(jí)變速。在無(wú)級(jí)變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機(jī)床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機(jī)床。

2.2恒功率范圍要寬；

主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的最大功率。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要，常采用分級(jí)無(wú)級(jí)變速地方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。

2.3 具有4象限驅(qū)動(dòng)能力；

要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。

2.4 具有位置控制能力；

即進(jìn)給功能（C軸功能）和定向功能（準(zhǔn)停功能），以滿足機(jī)床自動(dòng)換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。

2.5具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低；

2.6 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。

3.國(guó)內(nèi)外先進(jìn)主軸系統(tǒng)

車床主軸范文第3篇

在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來(lái)控制交流主軸電動(dòng)機(jī)。為滿足數(shù)控車床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求，必須有以下性能:(1)寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高;(2)在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要小;(3)加減速時(shí)間短;(4)過(guò)載能力強(qiáng);(5)噪聲低、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)。

本文介紹了采用數(shù)控車床的主軸驅(qū)動(dòng)中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式，并闡述了無(wú)速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。

2數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式

2.1主軸變頻控制的基本原理

由異步電機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對(duì)于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對(duì)其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過(guò)分磨損及過(guò)熱，一般可以通過(guò)設(shè)定最高頻率來(lái)進(jìn)行限定。

圖1所示為變頻器在數(shù)控車床的應(yīng)用，其中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括:(1)數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號(hào);(2)數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號(hào);(3)變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號(hào)。因此所有關(guān)于對(duì)變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。

2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成

不使用變頻器進(jìn)行變速傳動(dòng)的數(shù)控車床一般用時(shí)間控制器確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開(kāi)始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機(jī)床可按指令信號(hào)進(jìn)刀，這樣一來(lái)就提高了效率。如果被加工件如圖2(1)所示所示形狀，則由圖2(1)中看出，對(duì)應(yīng)于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對(duì)應(yīng)于BC段，電機(jī)拖動(dòng)主軸成恒線速度移動(dòng)，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實(shí)現(xiàn)高精度切削。

在本系統(tǒng)中，速度信號(hào)的傳遞是通過(guò)數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過(guò)變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號(hào)與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號(hào)、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。

3無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器

3.1主軸變頻器的基本選型

目前較為簡(jiǎn)單的一類變頻器是V/F控制(簡(jiǎn)稱標(biāo)量控制)，它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對(duì)調(diào)頻過(guò)程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見(jiàn)的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩)。

標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10)，因此在車床主軸變頻使用過(guò)程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能，通過(guò)控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

矢量控制相對(duì)于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有:(1)控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)相媲美;(2)能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場(chǎng)合;(3)調(diào)速范圍大(1:100);(4)可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。

當(dāng)然相對(duì)于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。矢量控制分無(wú)速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬(wàn)分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車床中無(wú)速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無(wú)速度傳感器的矢量變頻器。

.2無(wú)速度傳感器的矢量變頻器

無(wú)速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點(diǎn)，它們都具有以下特點(diǎn):(1)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辯識(shí)和手動(dòng)輸入相結(jié)合;(2)過(guò)載能力強(qiáng)，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)。

無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對(duì)各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。圖3所示，為某品牌無(wú)速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時(shí)的轉(zhuǎn)矩測(cè)試數(shù)據(jù)(電機(jī)為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時(shí)同樣可以產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。在實(shí)驗(yàn)中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。

3.3矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)

由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來(lái)控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從圖4的異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。

參數(shù)辨識(shí)中分電機(jī)靜止辨識(shí)和旋轉(zhuǎn)辨識(shí)2種，其中在靜止辨識(shí)中，變頻器能自動(dòng)測(cè)量并計(jì)算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對(duì)于基本頻率的漏感抗，并同時(shí)將測(cè)量的參數(shù)寫入;在旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中，變頻器自動(dòng)測(cè)量電機(jī)的互感抗和空載電流。

在參數(shù)辨識(shí)中，必須注意:(1)若旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓故障，可適當(dāng)增減加減速時(shí)間;(2)旋轉(zhuǎn)辨識(shí)只能在空載中進(jìn)行;(3)如辨識(shí)前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。

3.4數(shù)控車床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

從圖1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分:

(1)矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù);

(2)開(kāi)關(guān)量數(shù)字輸入和輸出;

(3)模擬量輸入特性曲線;

(4)SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。

4結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于數(shù)控車床的主軸電機(jī)，使用了無(wú)速度傳感器的變頻調(diào)速器的矢量控制后，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):大幅度降低維護(hù)費(fèi)用，甚至是免維護(hù)的;可實(shí)現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度;實(shí)現(xiàn)低速和高速情況下強(qiáng)勁的力矩輸出。

參考文獻(xiàn)

車床主軸范文第4篇

【關(guān)鍵詞】機(jī)械故障；加工精度；使用壽命

一、車床機(jī)械結(jié)構(gòu)概述

CA6140型普通車床的主要組成部件有“三箱、三杠、三個(gè)一”，三箱：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱；三杠：光杠、絲杠、操縱杠；三個(gè)一：一個(gè)床身、一個(gè)刀架、一個(gè)尾座。

主軸箱：主要將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。主軸箱中主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。

進(jìn)給箱：通過(guò)調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，使其得到所需的進(jìn)給量或螺距，并經(jīng)過(guò)光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削。

溜板箱：聯(lián)系進(jìn)給箱和刀架，并作縱、橫向或斜向運(yùn)行。

絲杠、光杠與操縱桿：光桿是用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱的部件，并使溜板箱獲得縱、橫向直線運(yùn)動(dòng)。

刀架：裝夾刀具。

尾架（座）：可以用后頂尖支撐較長(zhǎng)零件，同時(shí)可以安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進(jìn)行孔的加工。

床身：支撐各部件和整個(gè)車床。

二、車床常見(jiàn)機(jī)械故障產(chǎn)生的原因

普通車床常見(jiàn)的故障，就其性質(zhì)可分為車床本身運(yùn)轉(zhuǎn)不正常和加工工件產(chǎn)生缺陷兩大類。故障表現(xiàn)的形式是多種多樣的，產(chǎn)生的原因也常由很多因素綜合形成。一般地說(shuō)，造成故障的原因有以下幾種：

1、車床零部件存在質(zhì)量問(wèn)題

車床本身的機(jī)械部件等因質(zhì)量原因工作失靈，或者有些零件磨損嚴(yán)重，精度超差甚至損壞。

2、車床安裝和裝配精度差

車床的安裝精度主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：一是床身的安裝，二是溜板刮配與床身裝配，三是溜板箱、進(jìn)給箱及主軸箱的安裝。

3、日常維護(hù)和保養(yǎng)不當(dāng)

車床的維護(hù)是保持車床處于良好狀態(tài)，延長(zhǎng)使用壽命，減少維修費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率所必須進(jìn)行的日常工作。日常維護(hù)是車床維護(hù)的基礎(chǔ)，必須達(dá)到“整齊、清潔、、安全”。

4、使用不合理和操作不規(guī)范

不同的車床有著不同的技術(shù)參數(shù)，從而反映其本身具有的加工范圍和加工能力。因此，在使用過(guò)程中，要嚴(yán)格按車床的加工范圍和本工種操作規(guī)程來(lái)操作，從而保證車床的合理使用。

三、常見(jiàn)的機(jī)械故障及處理方法

車床在日常運(yùn)行中，常見(jiàn)的機(jī)械故障在主軸箱、溜板箱、主軸等部位出現(xiàn)，其現(xiàn)象較為明顯的就是車床損壞，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；但大多數(shù)的故障是通過(guò)被加工工件達(dá)不到精度、存在某種缺陷而表現(xiàn)出來(lái)的?，F(xiàn)分別找出故障的原因和處理方法。

1、主軸箱常見(jiàn)故障

（1）主軸箱溫度過(guò)高

容易引起車床熱變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使主軸與尾架不等高。

原因：轉(zhuǎn)速較高、缺少油、軸承過(guò)緊、位置不當(dāng)?shù)取?/p>

處理方法：調(diào)整轉(zhuǎn)速、添加油、調(diào)整主軸和軸承間隙。

（2）主軸箱冒煙

原因：缺少油、摩擦片過(guò)緊、軸承過(guò)緊、位置不當(dāng)?shù)取?/p>

處理方法：添加油、調(diào)松摩擦片和主軸與軸承間隙。

（3）主軸箱漏油、噪音過(guò)大

原因：箱蓋不平整、回油孔堵塞、齒輪嚙合精度差等。

處理方法：更換軸承、疏通回油孔。

2、零件加工時(shí)主軸故障

（1）背吃刀量大時(shí)會(huì)自行停車

原因：摩擦片過(guò)松、齒輪未上檔、傳動(dòng)皮帶過(guò)松等。

處理方法：調(diào)整摩擦片和皮帶，重新掛上齒輪。

（2）主軸停車太慢

原因：制動(dòng)帶磨損嚴(yán)重、調(diào)節(jié)過(guò)松。

處理方法：調(diào)整制動(dòng)帶或更換齒輪。

（3）打到中間空檔上無(wú)制動(dòng)

原因：檔位沒(méi)有掛到位、制動(dòng)片損壞或間隙過(guò)大。

處理方法：重調(diào)檔位、調(diào)整或更換制動(dòng)片。

（4）反轉(zhuǎn)無(wú)轉(zhuǎn)速（或主軸不旋轉(zhuǎn)）

原因：檔位沒(méi)有掛到位、離合器手柄位置不正確、離合器片打滑。

處理方法：重調(diào)檔位、離合器、或檢查離合器片是否打滑等

3、加工零件時(shí)工件精度或其它缺陷所表現(xiàn)出來(lái)的故障

（1）工件精車端面后出現(xiàn)端面振擺超差和有波紋

原因：主軸軸向竄動(dòng)過(guò)大、中滑板絲杠彎曲與螺母間隙過(guò)大、中滑板橫向進(jìn)給不均勻。

處理方法：調(diào)整主軸后端的推力軸承、調(diào)整中滑板絲杠與螺母的間隙或重配螺母，并校直絲杠、檢查車床傳動(dòng)齒輪的嚙合間隙，并調(diào)整中滑板的鑲條間隙。

（2）工件尺寸誤差較大（刻度盤不精確）

原因：出現(xiàn)讀數(shù)差值說(shuō)明床鞍的上導(dǎo)軌面（燕尾面）不直、與床鞍上導(dǎo)軌相配合的鑲條有竄動(dòng)。

處理方法：檢查修理中滑板下機(jī)床配件與床鞍相配合的鑲條。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行刮研修直。

（3）工件加工表面粗糙、產(chǎn)生橢圓、經(jīng)常崩刀

原因：主軸徑向跳動(dòng)過(guò)大、床鞍部件配合間隙過(guò)大、進(jìn)給量過(guò)大、軸承損壞或松動(dòng)。

處理方法：調(diào)整軸承、床鞍部件的間隙，調(diào)整進(jìn)給量、調(diào)整或更換軸承。

4、其它機(jī)械故障

（1）溜板箱卡死

原因：大溜板箱內(nèi)有硬物卡住齒輪（或蝸桿蝸輪）、自動(dòng)走刀手柄未調(diào)到空檔位置、傳動(dòng)齒輪（或蝸桿蝸輪）損壞或脫落、絲桿損壞或脫落等。

處理方法：自動(dòng)走刀（包括加工螺紋時(shí)）手柄調(diào)到空檔位置，檢修溜板箱，查看齒輪（或蝸桿蝸輪）、其它零部件是否損壞或脫落等。

（2）尾座手柄轉(zhuǎn)動(dòng)不靈敏、固定不緊

原因：蝸桿有硬物卡死、堅(jiān)固部件松脫。

處理方法：檢修尾座，清理和補(bǔ)齊配件。

（3）車床振動(dòng)、噪音過(guò)大

原因：車床開(kāi)動(dòng)之后，由于各運(yùn)動(dòng)副之間作旋轉(zhuǎn)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，周期地接觸和分開(kāi)，它們之間由于相互運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生共振。因此，任何機(jī)床不管其結(jié)構(gòu)如何合理、裝配如何精確、操作如何得當(dāng)，一經(jīng)開(kāi)動(dòng)即會(huì)產(chǎn)生噪音。

處理方法：正確分析噪音產(chǎn)生的原因，聲音主要發(fā)生在傳動(dòng)部分，主軸箱、變速箱、進(jìn)給箱等機(jī)構(gòu)中的軸與軸承、互相嚙合的齒輪、蝸輪與蝸桿、絲杠與螺母等主要部位。迅速找出聲源并排除故障。

車床主軸范文第5篇

關(guān)鍵詞：車床；主軸；刀架；故障；維護(hù)保養(yǎng)；措施

Abstract: lathe is typical of the electromechanical integration system, set the computer control technology, automation control technology, electrical technology, power electronic technology is equal to one. In practical applications, due to the influence of various factors often lead to failure. Therefore, this paper, such as lathe spindle tool of the common fault system are analyzed in detail. Based on this, advances a directional maintenance of effective measures to further slowing the damage of the lathe, the process of guarantee service life of the optimization.

Keywords: lathe, Spindle; Knife; Fault; Maintenance; measures

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

車床是機(jī)械生產(chǎn)加工設(shè)備中非常常見(jiàn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于車床設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用后，極容易產(chǎn)生機(jī)械銹蝕、磨損、電子元器件老化、插件接觸不靈、資料損失等問(wèn)題，加上工作人員操作失誤和車床自身的隱患等，以致于車床系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)械設(shè)備停機(jī)而造成整個(gè)生產(chǎn)線的停頓。為了不影響整個(gè)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行與工作進(jìn)度，延長(zhǎng)車床的使用壽命，減少工廠的經(jīng)濟(jì)損失，必須加強(qiáng)車床故障診斷與分析，提出有效地維護(hù)保養(yǎng)措施。

一、車床系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障

（一）主軸常見(jiàn)故障分析

主軸是指發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)接受動(dòng)力并將它傳遞給其他機(jī)件，帶動(dòng)機(jī)件或加工工具旋轉(zhuǎn)的軸。在車床系統(tǒng)中，主軸連接著機(jī)床卡盤與花盤，承載了車床的主要載荷。所以，它是車床支承剛性和回轉(zhuǎn)精度的重要保障，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的核心部件。正因如此，車床主軸才會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障。

1、軸承損壞、齒輪損壞、傳動(dòng)軸斷裂等

車床主軸經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于受到磨損、銹蝕等因素的影響，使得運(yùn)行狀態(tài)不是非常良好。如果主軸箱的用油箱結(jié)構(gòu)不合理，就會(huì)導(dǎo)致切削液流進(jìn)油箱，影響油的純度。以致于效果不理想，加快了主軸系統(tǒng)中各零部件的磨損及損壞進(jìn)程，出現(xiàn)軸承損壞、齒輪損壞、傳動(dòng)軸斷裂等問(wèn)題，進(jìn)而限制了主軸的使用壽命或直接導(dǎo)致生產(chǎn)線停頓。

2、主軸不能定向或定向不到位。

由于定向控制電路的設(shè)置和調(diào)整錯(cuò)誤，以及印制電路板的損壞，導(dǎo)致主軸不能準(zhǔn)確定位于周向特定位置。以致于刀架實(shí)現(xiàn)不了自動(dòng)換刀，刀具不能準(zhǔn)確裝入主軸孔中，嚴(yán)重影響車床的正常運(yùn)行。

3、回轉(zhuǎn)精度不準(zhǔn)確

回轉(zhuǎn)精度，是主軸誤差運(yùn)動(dòng)的范圍。誤差范圍越小，說(shuō)明回轉(zhuǎn)主軸中心線空間位置的穩(wěn)定性越高。由于軸承運(yùn)動(dòng)中鋼珠的脫落或間隙過(guò)大等，導(dǎo)致軸承精度出現(xiàn)問(wèn)題，以致于影響了主軸的回轉(zhuǎn)精度。這種情況會(huì)嚴(yán)重影響車床的加工精度，降低產(chǎn)品質(zhì)量。

（二）刀架常見(jiàn)故障分析

1、刀架停頓不動(dòng)

導(dǎo)致刀架出現(xiàn)停頓不動(dòng)故障的原因有很多種。蝸桿與蝸輪卡阻、鏈條卡阻等機(jī)械卡阻原因；刀架電機(jī)燒壞、控制繼電器損害、接觸器損壞等原因；刀架編碼器損壞，以至于輸入與輸出單元損壞發(fā)不出信號(hào)，檢測(cè)不到刀架的具置，所以刀架停頓不動(dòng)。以上這些原因僅僅是該種故障比較常見(jiàn)的故障因素。在實(shí)際工作中一旦遇到這種故障，一定要在現(xiàn)場(chǎng)逐步進(jìn)行故障診斷與排查，方能確定故障原因。

2、刀架在某刀位一直旋轉(zhuǎn)不停

通常情況下，這種故障是由于某刀位所對(duì)應(yīng)的霍爾元件（發(fā)信盤）損壞，使得刀位信號(hào)沒(méi)有傳遞到位所致；輸入與輸出單元損害，導(dǎo)致1/0輸入輸出板出現(xiàn)差錯(cuò)；檢測(cè)刀位信號(hào)的開(kāi)關(guān)損壞，以致于檢測(cè)不到刀位信號(hào)，刀架因?yàn)闆](méi)有接收到指示命令，所以在某刀位上一直旋轉(zhuǎn)不停。

3、刀架在換刀時(shí)不到位或過(guò)位

在車床換刀時(shí)，如果工作人員沒(méi)有出現(xiàn)操作失誤，那么霍爾元件（發(fā)信盤）太靠前或太靠后就是導(dǎo)致刀架不到位或過(guò)位的主要原因。面對(duì)這種情況，工作人員可以利用扳手將磁鋼盤轉(zhuǎn)到與霍爾元件相對(duì)應(yīng)的角度上，就可以有效排除故障。

4、刀架電機(jī)燒壞

一方面是由蝸桿與蝸輪卡阻、鏈條卡阻等機(jī)械卡阻所致；另一方面是由于刀架鎖緊狀態(tài)保持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以致于刀架電機(jī)的溫度過(guò)高而造成電機(jī)燒壞。這就需要工作人員修改梯圖，縮短刀架鎖緊狀態(tài)的時(shí)間才能解決問(wèn)題。

5、刀架不能鎖緊

由于梯圖刀架鎖緊時(shí)間短，在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致沒(méi)有足夠的時(shí)間去鎖緊刀架。除此之外，刀架沒(méi)有輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)也是一項(xiàng)非常重要的影響因素。

二、車床系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)措施

（一）培養(yǎng)專業(yè)操作人員，嚴(yán)格遵守車床系統(tǒng)的操作流程和日常維護(hù)制度

為了減少車床系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率、延緩損壞進(jìn)程、增加使用壽命，需要培養(yǎng)高技術(shù)水平的車床操作人員。要求他們嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行操作，注意觀察操作過(guò)程中的每一細(xì)小環(huán)節(jié)與問(wèn)題，才能做好車床維護(hù)保養(yǎng)工作。當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，操作人員一定要保留故障發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)，如實(shí)向技術(shù)人員說(shuō)明故障發(fā)生時(shí)的情況，便于技術(shù)人員進(jìn)行診斷分析、排除故障。

（二）及時(shí)清理機(jī)械，保持相對(duì)整潔

在車床加工車間，空氣中通常含有大量的油霧和灰塵等物質(zhì)。如果這些物質(zhì)進(jìn)入車床系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)附著在機(jī)械元器件、電路板等零部件的表面，極容易引起元器件間電阻絕緣或下降，以及其他故障。因此，工作人員需要及時(shí)清理，保持機(jī)械相對(duì)整潔，避免因工作不到位而引發(fā)機(jī)械故障。

（三）定期檢修，認(rèn)真記錄檢修記錄

檢修工作，是維護(hù)與保養(yǎng)車床系統(tǒng)的關(guān)鍵性措施。第一，工作人員需要定期對(duì)容易發(fā)生故障的車床零部件或子系統(tǒng)等進(jìn)行檢測(cè)與維修。檢查車床系統(tǒng)是否有故障征兆，是否有已損壞的零部件等。這樣才能做到及時(shí)采取有效預(yù)防措施，更換已壞的零部件,以保證各部件的工作性能與完好程度；第二，在日產(chǎn)檢修工作中需要技術(shù)人員認(rèn)真記錄故障發(fā)生過(guò)程中每一個(gè)問(wèn)題。包括與故障相關(guān)的各種電路圖、數(shù)據(jù)參數(shù)等，以及診斷分析過(guò)程中的錯(cuò)誤分析信息和排查故障的方法等。有利于掌握車床系統(tǒng)的全部信息，為排除故障提供有效的信息依據(jù)。

三、總結(jié)

綜上所述，要想真正實(shí)現(xiàn)車床系統(tǒng)服役壽命的最大化，必須做好機(jī)車床系統(tǒng)常見(jiàn)故障的故障分析及檢修工作。全面了解與故障相關(guān)的信息，做到及時(shí)預(yù)防、及時(shí)更換已損零部件、及時(shí)排除故障，才能真正起到維修保養(yǎng)的效果，延緩車床系統(tǒng)的損壞進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂冬杰. 數(shù)控車床故障維修二例[J]. 一重技術(shù), 2007,(04) .