摘　要：介紹采用開環(huán)控制數(shù)控銑床伺服電機抱閘的電氣控制工作原理，分析銑床在開機或在加工過程遇急停時主軸箱突然下滑的故障原因，提出對抱閘控制的電氣線路進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的電路符合電氣控制要求，保護了人身和設(shè)備安全，節(jié)省了制造廠要求更換數(shù)控系統(tǒng)的昂貴費用。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；主軸箱（Z軸）；突然下滑；抱閘控制；電氣線路；改進(jìn)
　　0　引言
　　筆者公司購進(jìn)的兩臺數(shù)控銑床，數(shù)控系統(tǒng)型號為GSK990M，伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號為DA98—14。使用大約兩年后，發(fā)現(xiàn)機床在開機或加工過程中遇急停狀態(tài)時，主軸箱（Z軸）出現(xiàn)瞬間向下滑行約15cm的現(xiàn)象，給人身和設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。筆者試圖通過以下三種方法來維修：（1）懷疑Z軸電機抱閘磨損引起摩擦力變小，更換電機；（2）增加平衡塊的重量；（3）調(diào)整Z軸導(dǎo)軌與鑲條的間隙，結(jié)果都未能解決Z軸下滑問題。最后通過對電氣控制線路的認(rèn)真分析，提出抱閘的電氣控制電路的改進(jìn)，解決了主軸箱突然下滑問題，消除了安全隱患，節(jié)省了制造廠提出更換數(shù)控系統(tǒng)的昂貴費用。
　　1　機床抱閘電氣控制原理和故障分析
　　1.1機床抱閘的電氣控制原理
　　機床使用GSK990M開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，Z軸伺服電機帶抱閘制動裝置，抱閘的工作電源為DC24V，通過外部接觸器、繼電器控制而不是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制，抱閘得電打開，失電抱緊。軸上的主軸箱通過鏈條與床身后的重量平衡裝置相連且主軸箱與平衡塊重量相當(dāng)，抱閘信號是重力軸控制下滑的有效手段，通常將伺服系統(tǒng)準(zhǔn)備好信號作為抱閘打開的一個必要條件。理論上，只要抱閘信號與伺服電機驅(qū)動使能信號的時序符合控制要求，在開機、加工過程突然斷電或遇緊急停止情況時，即使抱閘信號由于負(fù)載動作的延時也不會大幅度地下滑^[1]。
　　1.2機床的故障分析
　　數(shù)控銑床經(jīng)過兩年的使用，在機械裝置方面，抱閘制動器、鏈輪、絲桿、導(dǎo)軌等由于機械磨損引起摩擦力變小，會產(chǎn)生主軸箱與平衡塊出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，同時產(chǎn)生主軸箱下滑的原因還有控制伺服電機抱閘裝置的線路設(shè)計不合理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理、電機選型不當(dāng)（制動器額定力矩偏?。┑纫?。本文所提及的數(shù)控銑床是由于機床電氣線路設(shè)計不合理引起機床在開機或加工過程中遇急停狀態(tài)時，主軸箱（Z軸）出現(xiàn)瞬間向下滑行。從機床的控制線路可以看出，機床在開機時，抱閘得電即時打開，而伺服驅(qū)動器從得電到伺服電機激勵需要一定的延時，這樣出現(xiàn)了抱閘得電時間超前伺服電機激勵的時間，引起主軸箱因重力下滑；當(dāng)機床遇急停狀態(tài)時，抱閘處于得電打開狀態(tài)。伺服電機無勵磁，同樣引起主軸箱因重力慣性下滑。
　　2　電路的改進(jìn)和故障的解決
　　2.1機床在開機時，主軸箱（Z軸）出現(xiàn)瞬間向下滑行故障的解決方法
　　電路改進(jìn)前機床的開機過程，相關(guān)電路見圖1～圖3^[2]。工作過程：機床上電一繼電器KA1線圈得電（無急停、超程和電機過載狀態(tài)時）啟動NC繼電器KA2線圈得電自鎖繼電器KA3線圈得電一接觸器KM1、KM2、KM3、KM4線圈得電（接觸器KM2、KM3分別控制伺服驅(qū)動器的控制電源和驅(qū)動電源）Z軸電機抱閘因KM4得電打開，伺服驅(qū)動器因接觸器KM3得電使伺服電機激勵，產(chǎn)生力矩防止主軸箱下滑。但是由于時序不同步，電機抱閘（外控）得電打開時間超前伺服電機產(chǎn)生激勵時間（大約1秒），造成主軸箱瞬間向下滑行。　　電路改進(jìn)的原理：調(diào)整電機抱閘得電與電機激勵的時序，使抱閘得電打開時間滯后電機得電2秒，抱閘得電打開延時2秒并不影響機床的正常工作。改進(jìn)電路見圖4和圖5，用時間繼電器KT1（型號：WENJI一3）代替接觸器KM4，設(shè)置延時2秒。開機過程，NC啟動一繼電器KA2線圈得電自鎖繼電器KA3線圈得電一接觸器KM1、KM2、KM3、時間繼電器KT1線圈得電一Z軸電機抱閘因KT1動合觸點延時2秒得電打開，伺服驅(qū)動器因接觸器KM3得電使伺服電機激勵，產(chǎn)生力矩防止主軸箱下滑。　　2.2機床在加工過程中遇急停狀態(tài)時，主軸箱出現(xiàn)瞬間向下滑行故障的解決方法
　　電路改進(jìn)前機床遇急停狀態(tài)的開機過程，見圖1^[1]NC和伺服上電電路，圖2^[1]恫服上電和Z軸制動電路，和圖3^[1]伺服驅(qū)動和抱閘控制電路。工作過程：當(dāng)機床遇急?；蚺龅较尬婚_關(guān)時，繼電器KA1線圈失電一繼電器KA3線圈失電一接觸器KM3線圈失電一伺服驅(qū)動器失電，伺服電機無激勵，失去牽引力。與此同時，因機床在急停時繼電器KA2仍得電即NC仍處于啟動狀態(tài)一接觸器KM1、KM2、KM4線圈（以下改為時問繼電器KT1線圈）仍保持得電一電機抱閘仍處于打開狀態(tài)，所以加工過程中機床遇急?；蚺龅较尬婚_關(guān)
時，電機抱閘處于打開狀態(tài)，電機又無勵磁失去牽引力，主軸箱因重力慣性會產(chǎn)生瞬間向下滑行現(xiàn)象。
　　電路改進(jìn)的原理：在控制時間繼電器KT1線圈（原接觸器KM4）的線路中串聯(lián)繼電器KA1的動合觸點，見改進(jìn)后的圖4和圖5。工作過程：當(dāng)機床遇急停或碰到限位開關(guān)時，繼電器KA1線圈失電一繼電器KA3線圈失電一接觸器KM3線圈和時間繼電器KT1線圈失電一接觸器KM3線圈失電引起伺服驅(qū)動器失電，伺服電機無勵磁失去牽引力，時間繼電器KT1線圈失電引起電機抱閘抱緊，防止主軸箱因重力慣性產(chǎn)生瞬間向下滑行。
　　3　結(jié)語
　　采用開環(huán)控制的數(shù)控銑床，由于機床電氣線路設(shè)計不合理產(chǎn)生主軸箱（Z軸）在開機和加工過程遇急停時突然下滑的故障，作者對控制抱閘的電氣線路進(jìn)行改進(jìn)，有效地解決主軸箱的突然下滑問題，解除了安全隱患，為公司節(jié)省了設(shè)備廠要求更換控制系統(tǒng)的高昂費用。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]廣州數(shù)控.DA98交流伺服驅(qū)動單元使用手冊[z].2003．
　　[2]寧夏大河機床廠.DXK32C/1數(shù)控銑床電氣說明書[Z].2004.