數(shù)控機床重力軸防下落分析與設計

  傳統(tǒng)的數(shù)控機床采用重錘平衡或液壓平衡,減少電機正反向負載差，同時減少加在絲杠上的軸向重力。但是今天許多國內(nèi)外機床廠家為了簡化機床結構，去掉液壓平衡裝置，采用伺服電動機自帶的制動裝置鎖住滾珠絲杠的轉動。
     在數(shù)控機床上，由于滾珠絲杠螺母副有運動的可逆性，不能實現(xiàn)自鎖。機床不用或突然斷電時，對于垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動，為防止由于主軸箱重力引起絲杠旋轉而產(chǎn)生主軸箱下滑，必須裝有制動裝置。否則會造成機床損壞或零件加工的報廢。 
  1 電機內(nèi)置制動器工作原理
 電動機正常運行時，電磁制動器線圈得電，銜鐵在電磁力的作用下克服彈簧力與鐵芯吸合，制動盤松開，電動機處于放松狀態(tài)；制動時，電磁制動器線圈失電，電磁力消失，銜鐵在彈簧的作用下快速軸向移動并推動制動盤，使制動盤被緊緊壓在銜鐵和電動機端蓋之間。電機通電，制動器松開；反之，電機斷電，制動器抱緊電機轉軸。
2 制動器電源配置
制動器線圈失電時產(chǎn)生的浪涌電壓，將縮短繼電器觸點的壽命，因此選擇足夠容量的觸點，并且總是使用滅弧器和浪涌吸收器來保護觸點。
3 制動器上電與下電的時序
垂直軸的制動鎖緊有兩條路：有電時伺服電機勵磁鎖緊，沒電時機械制動盤鎖緊。在有電與無電狀態(tài)之間變化時，如果兩種制動動作時間上銜接不好，垂直軸會產(chǎn)生下落。
4 減少重力軸下落量的措施
制動器必須立刻工作，將下落量減到最小。
（1）為使制動器迅速生效，控制制動器通斷的開關和繼電器必須設計在DC側。
（2）控制制動器通斷的開關和繼電器在突然斷電時必須迅速動作，以減小下落量。
（3）保持CNC和放大器控制電源的維持時間，這個時間應長于制動器的動作時間。
（4）伺服軟件制動器功能。
（5）FANUC  OiMate——D的新設計。
（6）緊停時重力軸抬升功能。
5 設計案例
斷電檢測繼電器，安裝在制動器控制回路DC側，可以在檢測到斷電時制動器迅速動作，該繼電器使用輸入電源AC110V驅動，減少下落量。
6 維修案例
故障現(xiàn)象：機床在工作中偶然出現(xiàn)Z軸430、436報警。
故障分析與排除過程：
（1）到現(xiàn)場后開機，機床正常啟動，移動各軸工作正常。繼續(xù)移動Z軸，同時檢查電機未發(fā)現(xiàn)振動現(xiàn)象，幾分鐘后出現(xiàn)了Z軸430、436報警。
（2）用復位鍵消除上述報警，繼續(xù)用手輪慢速移動Z軸，仔細觀察發(fā)現(xiàn)Z軸在移動時有短暫的停止現(xiàn)象。
（3）繼續(xù)檢查機械部分，確認正常，懷疑Z軸電機抱閘部分有問題。
（4）用示波器對24V抱閘電壓進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)偶然出現(xiàn)電壓降到1V以下的情況，然后短時間又恢復正常。
（5）檢查外圍電路，發(fā)現(xiàn)24V電源的印刷板已經(jīng)燒炭化，導致24V電壓時有時無，24V不正常。

（6）更換相同規(guī)格的印刷電路板后，機床恢復正常。

其實，很多數(shù)控機床都設置成開機回機床零位，就是消除因斷電造成的垂直軸下落影響。有經(jīng)驗的操作者在機床緊停之后，也會做回參考點操作。但有的數(shù)控機床生產(chǎn)廠家一味為了節(jié)約成本，對電氣控制系統(tǒng)的設計往往只能保證實現(xiàn)最基本的動作，忽略了一些安全保護設計。這并不可取，應嚴格按規(guī)定執(zhí)行。
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