1、数控设备控制系统维修与调试,以工作过程为导向的课程,能力目标： 1、培养学生的求知欲、合作能力、协调能力。 2、让学生掌握职业教育学习方法、课外观察方法、引导学生提问，启发学生提问及自学的能力。 3、锻炼学生亲自动手、观察分析的能力。 4、增强获取知识和学习的能力。,知识目标： 能够根据所学知识分析主轴系统的工作原理；能够诊断出主轴准停的常见故障及解决方法；熟悉主轴的操作方法。,资 讯,查 询-1、主轴系统的组成结构、主轴系统的电气连接2、主轴系统的参数设置3、主轴准停的原理4、主轴准停的类别查询方法：1、要求老师讲解。2、通过网络。3、询问企业工程人员。,参考资料： 李志兴主编的数控设备与维
2、修技术-中国电力出版社 ；武友德主编的数控设备故障诊断与维修技术-化学工业出版社,现有条件：FX0S系列实验箱、手持编程器、导线等,引导性问题：,（1）主轴无法准停的现象 （2）主轴系统的组成结构、主轴系统的电气连接。 （3）主轴系统的准停控制 （4）主轴参数的设置,资 讯 基础知识,1、主轴系统的组成结构（1）直流主轴的结构特点直流主轴电动机的结构与永磁式直流伺服电动机的结构不同。由于要求有较大的功率输出，所以在结构上不能做成永磁式，而与普通直流电动机相同，也是由定子和转子两部分组成，一般是他激式。特点是：为了改善换向性能，在结构上都有换向极，为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机热量传到主轴
3、上，常采用轴向强迫风冷或水管冷却技术。,（2）交流主轴的结构特点,交流伺服电动机的结构有笼型感应电动机和永磁式同步电动机两种。而交流主轴电动机与进给电动机不同，交流主轴电动机采用感应电动机形式。因为受永磁体的限制，当容量做得很大时电动机成本太高，另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样，要求如此高的性能，因此，采用感应电动机完全能满足主轴的要求。作为数控机床的主轴电动机，虽然可以采用普通笼型感应电动机，但一般而言，交流主轴电动机是专门设计的，如为了增加输出功率，缩小体积，都采用定子铁心在空气中直接冷却的办法，没有机壳，而且在定子铁心上加工有轴向通风孔以利于散热，为此电动机的外形多呈多
4、边形而不是圆形。,2、主轴系统的电气连接 ： （1）直流电动机的调速方式直流主轴电动机的调速控制方式较为复杂，一般在额定转速以下时，保持励磁绕组中励磁电流为额定值，通过改变电枢绕组的端电压调速；在额定转速以上时，则应保持电枢端电压不变（为额定值），通过改变励磁绕组中的励磁电流的办法调速。改变励磁电流，实际上就是改变气隙主磁通，由式UEa=Cen可知，在电枢端电压不变的情况下，电动机反电动势Ea也基本不变，因而气隙主磁通与转速n成反比，减弱即可升速。改变电动机电枢端电压的调速方法是恒转矩调速，改变励磁电流的调速方式称为恒功率调速，直流主轴电动机的调速方法是恒转矩调速与恒功率调速的结合。,（2）交
5、流电动机的调速方式矢量变换SPWM调速系统，是将通过矢量变换得到相应的交流电动机的三相电压控制信号，作为SPWM系统的基准正弦波，即可实现对交流电动机的调速。矢量调速系统具有如下优点： *速度控制精度和过渡过程响应时间与直流电动机大致相同，调速精度可达1%。 *自动弱磁控制与直流电动机调速系统相同，弱磁调速范围为41，同时可以达到高于额定转速的要求。 *过载能力强，能随冲击载荷，突然加速和突然可逆运行；能实现四相限运行。,3、主轴准停的原理主轴准停功能又称为主轴定位功能。即当主轴停止时，控制其停于固定位置。在自动换刀的镗铣加工中心上，切削转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的。这就要求主轴具有准确
6、定位于圆周上特定角度的功能。当加工阶梯孔或精镗孔后退刀时，为防止刀具与小阶梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面必须先让刀，再退刀，而要让刀刀具必须具有准停功能。,4、主轴准停的类别 主轴准停功能分为机械准停和电气准停。 采用电气准停控制有如下优点： （1）简化机械结构 与机械准停相比，电气准停只需在旋转部件和固定部件上安装传感器即可。 （2）缩短准停时间 准停时间包括在换刀时间内，而换刀时间是加工中心的一项重要指标。采用电气准停，即使主轴在高速转动时，也能快速定位于准停位置。 （3）可靠性增加 由于无需复杂的机械、开关、液压缸等装置，也没有机械准停所形成的机械冲击，因而准停控制的寿命与可靠性大大增加
7、。 （4）性能价格比提高 由于简化了机械结构和强电控制逻辑，这部分的成本大大降低。,5、实践与操作,（1） 通过实践操作了解主轴无法准停的现象。 （2） 观察机床主轴电机的构造。 （3）按操作规程启动主轴电机观察动作情况。,决策 检查,决策： 在教师的指导下，分组讨论，写出针对故障的分析报告，对各小组学习分析结果进行综合评价及指导，确定是否合理可行，应如何改进。 检查：检查学生的学习笔记及分析报告，鼓励学 生大胆思维，对有创意的故障分析报告进行宣读集体讨论，发觉闪光点，指出误区。（学生在讨论学习过程中，教师注意巡回指导，特别注意学生出现错误时引导学生查找错误的原因）,评价与作业,评价： （1）根据学生报告情况进行分析，从好与不足两方面实事求是的进行评价； （2）进行差异评价和鼓励评价； （3）进行学习态度和主动学习的意识方面进行评价，多鼓励； （4）提醒学生将笔记报告存档管理，以备后用。 作业：分析主轴电气准停较机械准停有何优点？,
