摘　要（yào）：介（jiè）紹采用開環控製數控銑（xǐ）床伺服（fú）電機抱（bào）閘的電氣控製工作原理，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，提出對抱閘控製（zhì）的電（diàn）氣線（xiàn）路進行改進（jìn）。改進後的電路符合電氣控製要求，保護了人身和（hé）設備安全，節省了製造廠要求更換數控係統的昂貴費用。
　　關（guān）鍵詞：數控銑床；主（zhǔ）軸箱（Z軸）；突然下滑；抱閘控製；電氣線路；改進
　　0　引言（yán）
　　筆者公司購進的兩台數控銑（xǐ）床，數控（kòng）係統型號為GSK990M，伺服驅（qū）動係統型號為DA98—14。使用大約兩年後，發現機床（chuáng）在開機或加工（gōng）過程中遇急停狀態時，主軸箱（xiāng）（Z軸）出現瞬（shùn）間向下滑行約15cm的現象，給人身和設備產生嚴重的安全隱患。筆者（zhě）試圖通（tōng）過以下三（sān）種方法來（lái）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）調整Z軸導軌與（yǔ）鑲條的間隙，結果都未能解決Z軸下滑問題。Z後通過對電氣控製線路的認真分析，提出抱閘的電氣控製電路（lù）的改進，解決（jué）了主軸箱突然下滑問題，消除了安（ān）全隱患，節省（shěng）了（le）製造廠提出更換（huàn）數（shù）控係統的昂貴費用。
　　1　機床抱閘電氣控製（zhì）原理和故障分析
　　1.1機床抱閘的（de）電氣控製原理
　　機床使用GSK990M開環控製數控係統，Z軸伺服電機帶抱閘製動裝置，抱閘的工作電源為DC24V，通過外部接觸器、繼電器控製而不是數控係統內部控（kòng）製，抱閘得電（diàn）打開，失電抱緊。軸上的主軸（zhóu）箱通過鏈條與床身後的重量平衡裝置相連且主軸箱與（yǔ）平衡塊重量相（xiàng）當，抱閘信（xìn）號是重力（lì）軸控製下滑的有（yǒu）效手段，通常將伺服係統準（zhǔn）備好信號作為抱閘打開的一個必要條件。理論上，隻要抱閘信號與伺服電機驅動使能（néng）信號的時（shí）序符合控製要求，在開機、加工過程突然（rán）斷電或遇緊（jǐn）急（jí）停止（zhǐ）情況時，即（jí）使抱閘信號由於負載動作（zuò）的延時（shí）也不（bú）會大幅度地下滑^[1]。
　　1.2機床的故障分（fèn）析
　　數控（kòng）銑床經過兩年的使（shǐ）用，在機械裝置方麵，抱（bào）閘（zhá）製動器（qì）、鏈輪（lún）、絲杆、導（dǎo）軌等由（yóu）於機械（xiè）磨損引起摩（mó）擦力變小，會產生主軸（zhóu）箱與平衡塊出（chū）現不平衡狀態，同時產生主軸箱下滑的原因還有控製伺服電機抱閘裝（zhuāng）置的線路設計（jì）不合理、係統參數設置不合理、電機選型不當（製動器額定力矩偏小）等引（yǐn）起。本文所提及的數控（kòng）銑床是由於機床電氣（qì）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時（shí），主軸箱（Z軸）出現瞬間向下（xià）滑行。從機床的控（kòng）製線路可以看出，機床在（zài）開機時，抱閘得電即時打開，而伺服驅動器從得電到伺服電機激（jī）勵需要一定的延時，這樣出現了抱（bào）閘得電時間超前（qián）伺（sì）服電機激勵的時間，引起主（zhǔ）軸箱因重力下（xià）滑（huá）；當機床遇急停狀態時，抱閘處於得（dé）電打開狀態。伺服電機無勵磁，同樣引起主軸箱因重（chóng）力慣性下滑（huá）。
　　2　電（diàn）路的改進和（hé）故障（zhàng）的解決
　　2.1機床在開機時，主軸箱（Z軸）出現瞬間向下（xià）滑行故障的解決方法
　　電路改進前機床（chuáng）的開機過程，相關（guān）電路（lù）見圖1～圖（tú）3^[2]。工作過程：機床上（shàng）電一繼電器（qì）KA1線圈得電（無急停、超程和電機（jī）過載狀態時）啟動NC繼電器KA2線圈（quān）得電自鎖繼（jì）電（diàn）器KA3線圈得電（diàn）一接觸（chù）器KM1、KM2、KM3、KM4線圈得電（接觸器KM2、KM3分別（bié）控製伺服驅動器的控製電源和驅動電源）Z軸電機抱閘因KM4得（dé）電打（dǎ）開，伺服驅動器因接觸器KM3得電使伺服電機激勵，產生力（lì）矩防止主軸箱下滑。但是由於時序不同步，電機抱閘（zhá）（外控）得電打開時間超前伺服電機產生激勵時間（jiān）（大約（yuē）1秒），造成主軸箱瞬間向下滑（huá）行。 　　電路改進的原理：調整電機抱閘得（dé）電與電機激勵的時序，使抱閘得電打開時間滯後電機得電2秒，抱閘得（dé）電打開延時2秒並不影響機床的正常工作。改進電（diàn）路見圖4和（hé）圖5，用時間繼電器KT1（型號：WENJI一（yī）3）代替接觸器KM4，設置延時2秒（miǎo）。開機過程，NC啟動一繼電器（qì）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（xiàn）圈得電一Z軸電機（jī）抱閘因KT1動合觸（chù）點延（yán）時2秒得電打開，伺服驅動器（qì）因（yīn）接觸器KM3得電使伺服電機激勵，產生力矩（jǔ）防止主軸箱下滑。 　　2.2機床在加工過（guò）程中遇急停狀態時，主軸（zhóu）箱（xiāng）出現瞬間向（xiàng）下滑行故障的解決方法
　　電路改進前機床遇急停（tíng）狀態的開機過程，見（jiàn）圖1^[1]NC和伺服上電電路，圖2^[1]恫服上電和Z軸（zhóu）製動電路，和圖3^[1]伺服驅動和抱閘控製（zhì）電路。工作過程：當機床遇急停或碰到限位開關時，繼電（diàn）器KA1線圈（quān）失（shī）電一繼電器KA3線圈失電一（yī）接觸（chù）器KM3線圈失（shī）電一伺服（fú）驅動器失電，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仍處於啟動狀態一接觸器KM1、KM2、KM4線圈（以（yǐ）下改為時問繼電器KT1線圈）仍保持得電一電機抱閘（zhá）仍處於打（dǎ）開狀態（tài），所以加工過程中機床遇急停或碰到限位開關
時，電機抱閘（zhá）處於打開狀態，電機又無勵磁（cí）失去牽引力，主軸箱因重力慣性會產生瞬間向下（xià）滑（huá）行現象（xiàng）。
　　電路改進的原理：在控製時間繼電器KT1線（xiàn）圈（原接觸器KM4）的（de）線路中串聯繼電器KA1的動（dòng）合觸點，見改進後的圖（tú）4和圖5。工作過程：當機床遇急停或碰到限位開關時，繼電器KA1線（xiàn）圈失電一（yī）繼電器KA3線圈失（shī）電一接觸器KM3線圈和時間繼電器KT1線（xiàn）圈失電一接觸器KM3線圈失電引起伺服驅動器失電（diàn），伺服電機無勵磁失去牽引力，時間繼電器KT1線圈失（shī）電（diàn）引起電機抱閘抱緊，防止主軸箱因重力慣性產（chǎn）生瞬間向（xiàng）下滑行。
　　3　結語（yǔ）
　　采（cǎi）用開（kāi）環（huán）控（kòng）製的數（shù）控（kòng）銑床，由於機（jī）床電氣（qì）線路設計（jì）不合（hé）理（lǐ）產生主軸箱（Z軸）在開機和加工（gōng）過程遇急停時（shí）突然下滑的故（gù）障，作者對控製抱閘的電氣線路進行（háng）改進，有效地解決主軸箱（xiāng）的突然下滑問題，解除了安全隱患，為公司節省了設備廠要求更換控製係統的高昂（áng）費用。
　　參考文獻：
　　[1]廣州數控.DA98交流伺服驅動單元使用手（shǒu）冊[z].2003．
　　[2]寧夏大河機床廠.DXK32C/1數控銑床電氣說明書[Z].2004.