高速數(shù)控銑床的主軸保護(hù)應(yīng)對策略
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發(fā)表時(shí)間：2020-07-12 16:22:32
主軸溫度保護(hù)
主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承溫度會(huì)升高。因此在高速數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)中為主軸配備專用的冷卻系統(tǒng)對主軸進(jìn)行冷卻。主軸內(nèi)部有前端、中間、后端3個(gè)軸承，根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速及功率大小在軸承附近安裝溫度傳感器用來實(shí)時(shí)檢測主軸軸承的溫度。
高速數(shù)控銑床的主軸保護(hù)應(yīng)對策略
溫度傳感器信號由PLC模擬輸入模塊進(jìn)行采集，根據(jù)所選傳感器的類型不同，信號分為4~20mA和PT1002種。在機(jī)床控制程序設(shè)計(jì)中，根據(jù)傳感器信號計(jì)算出溫度大小并進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)在程序中設(shè)置了2檔門檻限制值對軸承的升溫進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)軸承溫升過高時(shí)相應(yīng)停止坐標(biāo)及主軸的運(yùn)行，有效保護(hù)了主軸軸承。
主軸振動(dòng)保護(hù)
在高速數(shù)控銑床的高速旋轉(zhuǎn)過程中，要求主軸在一定平衡范圍內(nèi)，若主軸不平衡嚴(yán)重，則會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，直接影響加工表面精度，因此在電主軸內(nèi)安裝了一個(gè)振動(dòng)檢測裝置，用以檢測電主軸的振動(dòng)量。電主軸在從靜止到規(guī)定轉(zhuǎn)速，需要一個(gè)加速過程，在加速過程中，振動(dòng)量比主軸在正常加工時(shí)要大，所以對主軸的振動(dòng)檢測和保護(hù)也設(shè)置了2個(gè)限制值，分別監(jiān)控主軸加速過程和正常加工過程中的振動(dòng)，振動(dòng)監(jiān)控和保護(hù)是使用振動(dòng)監(jiān)控模塊和機(jī)床控制程序共同完成的。
坐標(biāo)在加速過程中，如果振動(dòng)值大于加速限定值，則系統(tǒng)報(bào)警，在加速過程如果振動(dòng)量過大會(huì)導(dǎo)致刀具損壞。因此，一旦振動(dòng)超限就停止主軸旋轉(zhuǎn)。在恒速（正常加工）過程，振動(dòng)檢測值超過恒速加工限制值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，停止坐標(biāo)運(yùn)行；如果此故障被操作員人為刪除并重新開始切削后繼續(xù)出現(xiàn)超過恒速加工限制值的現(xiàn)象，此時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，機(jī)床控制程序停止坐標(biāo)及主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行檢查，機(jī)床正常后才能重新開始切削。
主軸功率保護(hù)
在加工切削過程中，在啟動(dòng)切削過程或者切削量太大時(shí)，由于主軸負(fù)載太大可能出現(xiàn)達(dá)到主軸額定功率現(xiàn)象，此時(shí)能否使主軸得到保護(hù)，是維持高速電主軸高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。這臺(tái)高速銑床電主軸的功率可達(dá)到60kW，因此對主軸達(dá)到功率時(shí)進(jìn)行保護(hù)，由于電壓值一定，在系統(tǒng)中實(shí)際是對主軸電流的檢測和保護(hù)。
針對這一點(diǎn)，在主軸的控制中需要對電流進(jìn)行監(jiān)測并實(shí)時(shí)控制。當(dāng)電流超出限定值（通過主軸功率測試試驗(yàn)得出）時(shí)，NCK通知PLC的DB接口，并觸發(fā)計(jì)時(shí)器，進(jìn)行相應(yīng)的主軸及坐標(biāo)運(yùn)行停止控制，這樣在保證主軸安全使用的前提下，最大限度提高了主軸的利用率。
主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承溫度會(huì)升高。因此在高速數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)中為主軸配備專用的冷卻系統(tǒng)對主軸進(jìn)行冷卻。主軸內(nèi)部有前端、中間、后端3個(gè)軸承，根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速及功率大小在軸承附近安裝溫度傳感器用來實(shí)時(shí)檢測主軸軸承的溫度。
高速數(shù)控銑床的主軸保護(hù)應(yīng)對策略
溫度傳感器信號由PLC模擬輸入模塊進(jìn)行采集，根據(jù)所選傳感器的類型不同，信號分為4~20mA和PT1002種。在機(jī)床控制程序設(shè)計(jì)中，根據(jù)傳感器信號計(jì)算出溫度大小并進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)在程序中設(shè)置了2檔門檻限制值對軸承的升溫進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)軸承溫升過高時(shí)相應(yīng)停止坐標(biāo)及主軸的運(yùn)行，有效保護(hù)了主軸軸承。
主軸振動(dòng)保護(hù)
在高速數(shù)控銑床的高速旋轉(zhuǎn)過程中，要求主軸在一定平衡范圍內(nèi)，若主軸不平衡嚴(yán)重，則會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，直接影響加工表面精度，因此在電主軸內(nèi)安裝了一個(gè)振動(dòng)檢測裝置，用以檢測電主軸的振動(dòng)量。電主軸在從靜止到規(guī)定轉(zhuǎn)速，需要一個(gè)加速過程，在加速過程中，振動(dòng)量比主軸在正常加工時(shí)要大，所以對主軸的振動(dòng)檢測和保護(hù)也設(shè)置了2個(gè)限制值，分別監(jiān)控主軸加速過程和正常加工過程中的振動(dòng)，振動(dòng)監(jiān)控和保護(hù)是使用振動(dòng)監(jiān)控模塊和機(jī)床控制程序共同完成的。
坐標(biāo)在加速過程中，如果振動(dòng)值大于加速限定值，則系統(tǒng)報(bào)警，在加速過程如果振動(dòng)量過大會(huì)導(dǎo)致刀具損壞。因此，一旦振動(dòng)超限就停止主軸旋轉(zhuǎn)。在恒速（正常加工）過程，振動(dòng)檢測值超過恒速加工限制值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，停止坐標(biāo)運(yùn)行；如果此故障被操作員人為刪除并重新開始切削后繼續(xù)出現(xiàn)超過恒速加工限制值的現(xiàn)象，此時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，機(jī)床控制程序停止坐標(biāo)及主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行檢查，機(jī)床正常后才能重新開始切削。
主軸功率保護(hù)
在加工切削過程中，在啟動(dòng)切削過程或者切削量太大時(shí)，由于主軸負(fù)載太大可能出現(xiàn)達(dá)到主軸額定功率現(xiàn)象，此時(shí)能否使主軸得到保護(hù)，是維持高速電主軸高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題之一。這臺(tái)高速銑床電主軸的功率可達(dá)到60kW，因此對主軸達(dá)到功率時(shí)進(jìn)行保護(hù)，由于電壓值一定，在系統(tǒng)中實(shí)際是對主軸電流的檢測和保護(hù)。
針對這一點(diǎn)，在主軸的控制中需要對電流進(jìn)行監(jiān)測并實(shí)時(shí)控制。當(dāng)電流超出限定值（通過主軸功率測試試驗(yàn)得出）時(shí)，NCK通知PLC的DB接口，并觸發(fā)計(jì)時(shí)器，進(jìn)行相應(yīng)的主軸及坐標(biāo)運(yùn)行停止控制，這樣在保證主軸安全使用的前提下，最大限度提高了主軸的利用率。
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