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機(jī)床配件故障診斷--直流主軸驅(qū)動的故障診斷
日期：2009年10月27 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：機(jī)床配件
由于直流調(diào)速性能的優(yōu)越性，直流主軸電動機(jī)在數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動中得到廣泛應(yīng)用．主軸電動機(jī)驅(qū)動多采用晶閘管調(diào)速的方式。
1．控制回路
控制回路采用電流反饋和速度反饋的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其中內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。主軸電動機(jī)為他勵式直流電動機(jī)，勵磁繞組與電樞繞組無連接關(guān)系，由另一路直流電源供電。
2．主電路
數(shù)控機(jī)床直流主軸電動機(jī)由于功率較大，且要求正、反轉(zhuǎn)及停止迅速，故驅(qū)動裝置往往采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，這樣在制動時，除了縮短制動時問外，還能將主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能送回電網(wǎng)。
邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)是利用邏輯電路，使一組晶閘管在工作時，另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖被封鎖，從而切斷正、反兩組晶閘管之間流通的電流(簡稱環(huán)流)。
機(jī)床配件邏輯電路必須保證系統(tǒng)滿足下述條件：
(1)只允許向一組晶閘管提供觸發(fā)脈沖。
(2)只有當(dāng)工作的那一組晶閘管斷流后才能撤銷其觸發(fā)脈沖，以防止晶閘管處于逆變狀態(tài)時，未斷流就撤銷觸發(fā)脈沖，以致出現(xiàn)逆變顛覆現(xiàn)象，造成故障。
(3)只有當(dāng)原先工作的那一組晶閘管完全關(guān)斷后，才能向另一組晶閘管提供觸發(fā)脈沖，以防止出現(xiàn)過大的電流。
(4)任何一組晶閘管導(dǎo)通時，都要防止晶閘管輸出電壓與電動機(jī)電動勢方向一致，導(dǎo)致電壓相加，使瞬時電流過大。
例 某加工中心采用直流主軸電動機(jī)、邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)用M03指令啟動時有“咔、咔”的沖擊聲，電動機(jī)換向片上有輕微的火花，啟動后，無明顯的異�，F(xiàn)象；用M05指令使主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，換向片上出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花，同時伴有“叭、叭”的放電聲，隨即交流回路的保險絲熔斷。火花的強(qiáng)烈程度與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，火花越大，啟動時的沖擊聲也越明顯。用急停方式停止主軸，換向片卜沒有任何火花。該機(jī)床的主軸電動機(jī)有兩種制動方式：
(1)電阻能耗制動，只用于急停。
(2)回饋制動用于正常停機(jī)(M05)。
機(jī)床配件主軸直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是一個邏輯無環(huán)流可逆控制系統(tǒng)，任何時候不允許正、反兩組晶閘管同時工作，制動過程為“本橋逆變一電流為零一他橋逆變制動”。根據(jù)故障特點(diǎn)，急停時無火花，而用M05時有火花，說明故障與逆變電路有關(guān)。他橋逆變時，電動機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)通的晶閘管始終承受著正向電壓，這時晶閘管觸發(fā)控制電路必須在適當(dāng)時刻使導(dǎo)通的晶閘管受到反壓而被迫關(guān)斷。若是漏發(fā)或延遲了觸發(fā)脈沖，則已導(dǎo)通的晶閘管就會因得不到反壓而繼續(xù)導(dǎo)通，并逐漸進(jìn)入整流狀態(tài)，其輸出電壓與電動勢成順極性串聯(lián)，造成短路，引起換向片上出現(xiàn)火花、熔絲熔斷的故障。同理，對于啟動過程中的整流狀態(tài)，若漏發(fā)觸發(fā)脈沖，則已導(dǎo)通的晶閘管會在經(jīng)過自然換向點(diǎn)后自行關(guān)斷，這將導(dǎo)致晶閘管輸出斷續(xù)，造成電機(jī)啟動時的沖擊。因此，本故障是由晶閘管的觸發(fā)電路故障引起的。
例 某加工中心主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時抖動，機(jī)床配件主軸箱噪聲增大，影響加工質(zhì)量。經(jīng)檢查主軸箱和直流主軸電動機(jī)正常，為此把檢查轉(zhuǎn)移到主軸電動機(jī)的控制系統(tǒng)上來。
經(jīng)測試，機(jī)床配件速度指令信號正常，而速度反饋信號出現(xiàn)不應(yīng)有的脈沖信號，問題出在速度檢測元件即測速發(fā)電機(jī)上。當(dāng)主軸電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，帶動測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣測速發(fā)電機(jī)輸出正比于主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的直流反饋電壓。經(jīng)檢查，測速發(fā)電機(jī)碳刷完好，但換向器因碳粉堵塞，而造成一個繞組斷路，使得測速反饋信號出現(xiàn)規(guī)律性的脈沖，導(dǎo)致速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)不平穩(wěn)，使驅(qū)動系統(tǒng)輸出的電流忽大忽小，從而造成電動機(jī)軸的抖動。用酒精清洗換向器，徹底消除碳粉，即可排除故障。
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