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1、会计学1数控机床主轴系统数控机床主轴系统(xtng)的工作原理的工作原理第一页，共13页。能力目标：能力目标：能力目标：能力目标：学生掌握职业教育学习方法、课外观察方学生掌握职业教育学习方法、课外观察方学生掌握职业教育学习方法、课外观察方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法、引导学生提问，启发学生提问及自学法、引导学生提问，启发学生提问及自学法、引导学生提问，启发学生提问及自学(zxu)(zxu)的能力。的能力。的能力。的能力。1 1、提出问题的能力、提出问题的能力、提出问题的能力、提出问题的能力 2 2、分析问题的能力、分析问题的能力、分析问题的能力、分
2、析问题的能力 3 3、自学、自学、自学、自学(zxu)(zxu)能力能力能力能力 4 4、动手能力、动手能力、动手能力、动手能力知识目标：知识目标：能够根据所学知识分析主轴能够根据所学知识分析主轴(zhzhu)系统的工系统的工作原理；掌握主轴作原理；掌握主轴(zhzhu)速度的控制方式，速度的控制方式，能够解决主轴能够解决主轴(zhzhu)由于速度异常所引起的由于速度异常所引起的一些故障；熟悉主轴一些故障；熟悉主轴(zhzhu)的操作方法；锻的操作方法；锻炼学生亲自动手、观察分析的能力。炼学生亲自动手、观察分析的能力。第1页/共13页第二页，共13页。资资 讯讯查 询-1、熟悉主轴系统的组成结
3、构、主轴系统的电气连接 2、掌握主轴系统的参数设置 3、回顾主轴准停的原理及类别 4、了解PLC、变频器的应用(yngyng)查询方法：在咨询部分的讲解采用多媒体进行相关知识的介绍说明、解释，在操作或故障设置、故障诊断时在现场。第2页/共13页第三页，共13页。参考资料：参考资料：参考资料：参考资料：李志兴主编李志兴主编李志兴主编李志兴主编(zh(zh bin)bin)的数控设备的数控设备的数控设备的数控设备与维修技术与维修技术与维修技术与维修技术-中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社中国电力出版社 ；武友；武友；武友；武友德主编德主编德主编德主编(zh(zh bin)bin)的数控设备
4、故障诊断的数控设备故障诊断的数控设备故障诊断的数控设备故障诊断与维修技术与维修技术与维修技术与维修技术-化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社现有条件现有条件(tiojin)：FX0S系列实验箱、手持编程系列实验箱、手持编程器、导线等器、导线等第3页/共13页第四页，共13页。引导性问题引导性问题(wnt)：（1 1）操作演示主轴）操作演示主轴(zhzhu)(zhzhu)速度异常的现象。速度异常的现象。（2 2）熟熟 悉悉 主主 轴轴(zhzhu)(zhzhu)系系 统统 的的 组组 成成 结结 构构、主主 轴轴(zhzhu)(zhzhu)系统的电气连接。系统的电气连接。（3
5、 3）熟悉主轴）熟悉主轴(zhzhu)(zhzhu)系统的速度调节。系统的速度调节。（4 4）掌握主轴）掌握主轴(zhzhu)(zhzhu)参数的设置参数的设置（5 5）掌掌握握主主轴轴(zhzhu)(zhzhu)控控制制中中PLCPLC、变变频频器器的的作作用用与与维护维护第4页/共13页第五页，共13页。资资 讯讯 基础知识基础知识 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。这类电动机在结构上的特点是：为了改善(gishn)换向性能，在结构上都有换向极，为缩小体积，改善(gishn)冷却效果，以免电动机热量传到主轴上，常采用轴向强
6、迫风冷或水管冷却技术。为适应主轴调速范围宽的要求，一般主轴电动机都能在调速比1:100的范围内实现无级调速，而且在基本速度以上达到恒功率输出，在基本速度以下为恒转矩输出，以适应重负荷的要求。第5页/共13页第六页，共13页。（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(xngsh)。这是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。在这类电动机轴的尾部安装有检测用脉冲发生
7、器或脉冲编码器。第6页/共13页第七页，共13页。2 2、主轴系统的速度、主轴系统的速度、主轴系统的速度、主轴系统的速度(sd)(sd)控制控制控制控制（1 1）直流主轴电动机的调速方式）直流主轴电动机的调速方式直直流流主主轴轴电电动动机机的的调调速速控控制制方方式式较较为为复复杂杂，一一般般在在额额定定转转速速以以下下(yxi)(yxi)时时，保保持持励励磁磁绕绕组组中中励励磁磁电电流流为为额额定定值值，通通过过改改变变电电枢枢绕绕组组的的端端电电压压调调速速；在在额额定定转转速速以以上上时时，则则应应保保持持电电枢枢端端电电压压不不变变（为为额额定定值值），通通过过改改变变励励磁磁绕绕组组
8、中中的的励励磁磁电电流流的的办办法法调调速速。改改变变励励磁磁电电流流，实实际际上上就就是是改改变变气气隙隙主主磁磁通通，由由式式UEa=CenUEa=Cen可可知知，在在电电枢枢端端电电压压不不变变的的情情况况下下，电电动动机机反反电电动动势势EaEa也也基基本本不不变变，因因而而气气隙隙主主磁磁通通与与转速转速n n成反比，减弱成反比，减弱即可升速。即可升速。改改变变电电动动机机电电枢枢端端电电压压的的调调速速方方法法是是恒恒转转矩矩调调速速，改改变变励励磁磁电电流流的的调调速速方方式式称称为为恒恒功功率率调调速速，直直流流主主轴轴电电动机的调速方法是恒转矩调速与恒功率调速的结合。动机的调
9、速方法是恒转矩调速与恒功率调速的结合。第7页/共13页第八页，共13页。（2）交流主轴电动机的调速方式 矢量变换调速这种方法把异步电动机经过坐标变换等效成直流电动机，设法在交流电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律，以使交流电动机具有同样产生电磁(dinc)转矩的能力。矢量控制原理的基本思路就是按照产生同样的旋转磁场这一等效原则建立起来的。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。第8页/共13页第九页，共13页。3、主轴控制中、主轴控制中PLC、变频、变频(bin pn)器的作用器的作用 在主轴电
10、动机的控制电路中，在主轴电动机的控制电路中，PLC的输出提供相的输出提供相关控制信号，例如：速度、转矩设定值。关控制信号，例如：速度、转矩设定值。主轴电动机的速度调节则是直接通过变频主轴电动机的速度调节则是直接通过变频(bin pn)器的变频器的变频(bin pn)调速来实现的。调速来实现的。PLC、变频、变频(bin pn)器的维护参见相关书籍材器的维护参见相关书籍材料。料。第9页/共13页第十页，共13页。4 4、实践、实践、实践、实践(shjin)(shjin)与操作与操作与操作与操作 1 1、识读机床各部分电气接线图的作用。、识读机床各部分电气接线图的作用。2 2、分析电气连接图的工作
11、原理。、分析电气连接图的工作原理。3 3、查查阅阅手手册册了了解解各各设设备备接接线线端端子子(dun(dun z)z)的的分分布情况。布情况。4 4、利用接线图查找部分故障。、利用接线图查找部分故障。5 5、分组讨论完成实践报告。、分组讨论完成实践报告。第10页/共13页第十一页，共13页。决策决策(juc)检查检查 决策：决策：1 1、对学生解决故障的方案、对学生解决故障的方案(fng n)(fng n)进行检查。进行检查。2 2、对学生提出的解决故障的方案、对学生提出的解决故障的方案(fng n)(fng n)进进行论证可行性。行论证可行性。3 3、对学生提出的方案、对学生提出的方案(f
12、ng n)(fng n)的解决步骤、的解决步骤、解决要点进行说明。解决要点进行说明。4 4、强调安全性的维修。、强调安全性的维修。检查：检查：学生按所提故障的解决方案学生按所提故障的解决方案(fng n)(fng n)进行实际进行实际的故障的检测，教师要巡回检查，及时发现问题及的故障的检测，教师要巡回检查，及时发现问题及时解决，尤其是对与有安全隐患的操作维修要特别时解决，尤其是对与有安全隐患的操作维修要特别的重视，学生可以对有关的操作向老师询问。的重视，学生可以对有关的操作向老师询问。第11页/共13页第十二页，共13页。评价评价(pngji)(pngji)与作业与作业 评价：1、对学生的维修结果进行检查，论证其正确性与可行性。2、对表现优异的学生进行表扬，并对其方法进行推广。3、对没有做出结果的学生查找原因，鼓励其不要妥协，继续努力。作业：思考(sko)在机床准停的过程中关于速度控制与调节的问题，速度调节环节出现问题对于准停的影响。第12页/共13页第十三页，共13页。