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普通車床數控改造主軸電機控（kòng）製設計及故障維修

2022-2-17 來源：- 作者：-

摘要：普通車床數控改造要考慮主軸電機控製設計改造，有正轉、停轉和反轉控製，關鍵還要進（jìn）行主軸停轉製動，本文以典型案例（lì）論（lùn）述主軸電機控（kòng）製及製動（dòng）設計、故障測試（shì）與維修方法，對其他數控改造故障維修均有借鑒意義。

關鍵詞：數（shù）控改造；主軸（zhóu）控製；製動（dòng）；故障；維修

普通車床數控改造具有很（hěn）好的經濟社會效益，改造後（hòu）用於職業技術學校加工製造類專業實訓很實用，作者用 KND100i-D 數控（kòng）係統（tǒng）對普通車（chē）床進行了數控改造（zào）設計，數控係統執（zhí）行 M03、M05 或 M04 指令（lìng）則主（zhǔ）軸正轉、停轉或反轉，也用 ZD-15 直流電（diàn）子製動器對主軸電機 M05 停轉進行了製動設計改造。使用一年後曾出現故障，現有職業教育、本科教育相關教（jiāo）材等（děng）書籍並沒有論（lùn）述相關故障維修，不少企業也（yě）很缺乏數控機床故障維（wéi）修人才，這也（yě）是職業技術教育加工製造類專業（yè）教學需要解決的（de）問題，作者查（chá）閱文獻 [2][3][4][5]，進行了現（xiàn）場測試研究，解決了故（gù）障維修問題，今做介紹，具有推廣借鑒意義。

1、數控係統持續信號控製三相交流電機設計原理

KND100i-D 數控係統采用圖 1 所示持續信號控製主軸三相交流電機原理如下：圖 1(c) 數控係統執行M03，直流繼電器 J1 線圈帶（dài）電，J2、J3 不帶電（diàn），圖 1(b)中直流繼電器 J1 常開觸點閉合，交流接觸器 KM1 線圈帶電，圖 1(a) 中直流繼電器（qì） J1 常閉觸點斷開（kāi），交流接觸器主觸點 KM1 閉合，電機 M 正轉。

圖 1(c) 數控係統（tǒng）執行 M05 再執（zhí）行潤滑指令 M32（M31 為停止潤滑指令），直（zhí）流繼電器 J1、J2 線圈均（jun1）不帶電，J3 線（xiàn）圈（quān）帶電（diàn），圖 1(b) 中直流繼電器 J1、J2 常開觸點均（jun1）斷開，交流接觸器 KM1、KM2 線圈均不帶電，圖1(a) 中交流接（jiē）觸器（qì）主觸點 KM1、KM2 均（jun1）斷開（kāi），電機 M停轉。圖 1(a) 中 J3 常開觸（chù）點（diǎn）閉合，電子製（zhì）動器 ZD-15 C 點與 24V 接通，B1、B2 接通（tōng），圖 1(b) 交（jiāo）流接觸器線圈 KM3 帶（dài）電，圖 1(a) 中主觸點 KM3 閉合，電子製動器輸出直流電壓至三相交流電機，致使（shǐ）電機製動至設置的時間後，B1、B2 斷開（kāi），電（diàn）機停止製動。

a）三相電機正轉、反轉、停轉及製動（dòng）主電路原理圖

b）控製電路原理圖 c）數控係統接口電路原理圖

圖 1 數控係（xì）統持續信號控製三相電機原理圖

圖 1(c) 數控係統執行 M04，直流繼（jì）電器 J2線圈帶電（diàn），J1、J3 不帶電，圖（tú） 1(b) 中（zhōng）直流繼電器 J2 常開觸點閉合，交流接觸器 KM2 線圈帶電，圖 1(a) 中直流繼電器 J2 常（cháng）閉觸（chù）點斷開，交流接觸器主觸點 KM2閉合，電機 M 反轉。圖 1 所示（shì）數控改造後，加工程序編製思（sī）路為：

N0010 M31 J3 繼電器線圈斷電

N0020 M03 主軸正轉

N0030 G91 相對編程（或絕對編（biān）程）

N0040 ……………（零件加工（gōng）程序（xù））

……… ………

N0100 M05 主軸（zhóu）停轉

N0110 M32 主軸抱閘（zhá）製動後（hòu）鬆開主軸

N0120 M02 加工程序結束

2、數控車床主軸控製故障測試（shì）與維修

如圖（tú） 1 所示普通車床數控改造後，使用效果很好，自動（dòng）化程度和生產效率均大（dà）大提高了，但使用一年（nián）後出現了（le）故障，今論（lùn）述維修。

2.1 數控（kòng）係統執行 M03 主軸不正轉

按（àn）操（cāo）作（zuò）麵板上的主軸正轉鍵，依次觀察圖 1 所示(c)(b)(a) 區域繼電器和交流接（jiē）觸（chù）器帶電動作情況，發現(c) 圖（tú）所示區域直流繼電器 J1 線（xiàn）圈（quān）帶電觸點動作（zuò）發出響聲，J2、J3 直流繼電器觸點均不動作，也不發出響聲，說明故障不在（zài） (c) 圖區域。再看 (b) 圖所示區域，按主軸正轉鍵，交流（liú）接觸器 KM1 觸點不動作，沒有發出聲音，說明（míng）其線圈沒帶電或損壞，仔細檢查（chá）發（fā）現其（qí）線圈接線脫落，重新接好恢（huī）複正常。

這（zhè）就是按區域找（zhǎo）故障維修法，如（rú）按主（zhǔ）軸正轉鍵，J1直流繼電器線圈不帶電，觸點不動作，則故障在 (c) 區域（yù）；如果 J1 直流繼電器（qì）線圈帶電（diàn），觸點動作；KM1 交流接觸器（qì）線圈也帶電觸點動作；但電機不（bú）轉則故障在 (a) 圖所示區（qū）域。這就（jiù）是分區域檢查故障的方法。

2.2 曾（céng）出現數（shù）控係統執行 M03 主（zhǔ）軸時（shí）轉時不轉故障

按操作麵板上的主軸正轉鍵，依次觀察圖 1 所示 (c)(b)(a) 圖所示區域（yù）的直（zhí）流繼電器或交流接觸器帶電動作情況？發現 (c) 圖所示區域直（zhí）流繼電器 J1 觸點也時常動作發出響（xiǎng）聲，則其線圈（quān）時帶電時不帶電；再觀察交流接（jiē）觸器 KM1 的觸點也是時常動作發出響聲，則是其線圈時帶電時（shí）不帶電，致使電機時轉時不轉。

所以先從 (c) 圖所示區域找原（yuán）因，按數控係統（tǒng）操作麵板上主軸反（fǎn）轉鍵，則直流繼電器 J2、交（jiāo）流接觸器（qì） KM2也存在類似情況，致使電機時反轉時不轉，測試 24V直流電源（yuán）是（shì） 16.5V，換一個好的直流電源，故障排除，電機運（yùn）轉很正常。

繼續找原（yuán）因，該（gāi）數（shù）控車床開始加（jiā）工鑄鋁件，是塑性材料，為帶狀鐵（tiě）屑，後來加工鑄鐵件為脆性材料，鐵屑為粉末狀，不少粉末狀鐵屑進入了直流電（diàn）源，影響了其性能，輸出電壓降低了，出現主軸（zhóu）時轉時不（bú）轉故障。安裝一個吸塵器，把（bǎ）粉末狀鐵屑吸（xī）走，再沒有出現類似故（gù）障。

2.3 數控係統執行 M05、M32 後主軸不製（zhì）動

按操作麵板上的潤滑鍵（即 M32 功能鍵），觀察圖 1 所示 (c)(b)(a) 哪個區域繼（jì）電器或交（jiāo）流接觸（chù）器帶電動作情況？發現 (c) 圖所示區域直流繼電（diàn）器 J3 線圈帶電觸點動作發出響聲，J1、J2 直流繼電器觸（chù）點均（jun1）不動作，也不發（fā）出響聲，說明故障不在 (c) 圖區（qū）域。

再看 (b) 圖所示區域，按潤滑（huá）鍵，交（jiāo）流接（jiē）觸器 KM3觸點不動作，檢查 B1、B2 接（jiē）線正確，再檢查 (a) 圖所示區（qū）域，發現（xiàn）直流繼電器常（cháng）開觸點 J3 接（jiē）線脫落，重新接好後，故障消（xiāo）失（shī），製動正常了。

3、結語

本（běn）文論述的普通（tōng）車床數（shù）控改造主軸控製及製動設計，使用效果很好，分區域檢（jiǎn）查故障的方法具有思路清（qīng）晰、檢查直觀等優點，對其他設備數控化改（gǎi）造電機製動均（jun1）有借（jiè）鑒意義，該設計和分區域檢查故障的方（fāng）法，對提高職業技（jì）術教育加工製造類（lèi）專業的教（jiāo）學質量也有指導意義。

作者：李春勤（qín）葛平（píng）海劉世忠

來源： 1. 山東（dōng）省（shěng）日（rì）照市科（kē）技中等專業學校實（shí）訓部；

2. 山東五征集團有限公（gōng）司人力資源部；

3. 山（shān）東省日照市科技中等專業學校數控技術係（xì）

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