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高速数控铣床的主轴保护应对策略

文章出处: 人气:发表时间:2020-07-13 00:22
主轴温度保护

主轴在高速旋转时,轴承温度会升高。因此在高速数控铣床的设计中为主轴配备专用的冷却系统对主轴进行冷却。主轴内部有前端、中间、后端3个轴承,根据主轴转速及功率大小在轴承附近安装温度传感器用来实时检测主轴轴承的温度。

高速数控铣床的主轴保护应对策略

温度传感器信号由PLC模拟输入模块进行采集,根据所选传感器的类型不同,信号分为4~20mA和PT1002种。在机床控制程序设计中,根据传感器信号计算出温度大小并进行标定,同时在程序中设置了2档门槛限制值对轴承的升温进行保护,当轴承温升过高时相应停止坐标及主轴的运行,有效保护了主轴轴承。

主轴振动保护

在高速数控铣床的高速旋转过程中,要求主轴在一定平衡范围内,若主轴不平衡严重,则会产生较大振动,直接影响加工表面精度,因此在电主轴内安装了一个振动检测装置,用以检测电主轴的振动量。电主轴在从静止到规定转速,需要一个加速过程,在加速过程中,振动量比主轴在正常加工时要大,所以对主轴的振动检测和保护也设置了2个限制值,分别监控主轴加速过程和正常加工过程中的振动,振动监控和保护是使用振动监控模块和机床控制程序共同完成的。

坐标在加速过程中,如果振动值大于加速限定值,则系统报警,在加速过程如果振动量过大会导致刀具损坏。因此,一旦振动超限就停止主轴旋转。在恒速(正常加工)过程,振动检测值超过恒速加工限制值时,系统报警,停止坐标运行;如果此故障被操作员人为删除并重新开始切削后继续出现超过恒速加工限制值的现象,此时系统报警,机床控制程序停止坐标及主轴的运转,需要进行检查,机床正常后才能重新开始切削。

主轴功率保护

在加工切削过程中,在启动切削过程或者切削量太大时,由于主轴负载太大可能出现达到主轴额定功率现象,此时能否使主轴得到保护,是维持高速电主轴高效稳定运行的关键问题之一。这台高速铣床电主轴的功率可达到60kW,因此对主轴达到功率时进行保护,由于电压值一定,在系统中实际是对主轴电流的检测和保护。

针对这一点,在主轴的控制中需要对电流进行监测并实时控制。当电流超出限定值(通过主轴功率测试试验得出)时,NCK通知PLC的DB接口,并触发计时器,进行相应的主轴及坐标运行停止控制,这样在保证主轴安全使用的前提下,最大限度提高了主轴的利用率。


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