机床振动过载及机床撞机保护系统

机床振动过载及机床撞机保护系统

作用在主轴轴承上的载荷由不同原因引起：

A 作用在轴承上的主轴重量产生的静载荷.

B 轴承预拉引起的静载荷。

C 电机通过皮带轮和齿轮直接或间接传递的动载荷。

D 转子或刀具不平衡引起的动载荷.

E 切削过程产生的动载荷.

荷载A、B、C可以估算。ISO 281和轴承制造商提供了计算作用在轴承上的等效动载荷（P）的一般规则。荷载D不可预测，但轴承设计中考虑了可接受平衡等级的一般规则。负载E通常是不可预测的，这取决于许多因素。

振动监测系统

SeTAC（三轴加速度计算机）安装在每台机器上，具有专用固件，能够自主实施建议的振动方法，主要包括：

-测量三轴振动RMS模块

-记住主轴承受一定程度振动的时间

-根据方程式计算等效工作时间

-估计主轴的剩余寿命

-改善振刀引起工件表面质量和工件尺寸不稳定

需要测量哪种振动？

如ISO 10816-3所示，振动速度（RMS）是作用在机器上的振动严重程度的良好指示器。

无论如何，在机床主轴上，最好考虑作用于各个方向的动态载荷。因此，作为单一参数，三轴RMS振动模块是直接测量与作用在主轴上的动载荷相关的所有振动的最佳选择

机床撞机保护系统

数控机床尤其五轴数控机床，由于其机床本体结构、加工路径、操作、编程、工装夹具等极为复杂，一旦出现操作及编程疏忽，如刀具长度、工件原点设置错误，机床部件与毛坯件、工装、夹具等辅助部件发生运动干涉（见图1）等，都极易造成数控机床意外碰撞，轻则刀具破损，重则主轴、铣头、工件损坏，机床精度丧失，长时间故障停机等，给企业造成重大经济损失，严重影响企业科研生产。

图1 五轴铣头与工装发生干涉

目前企业主要从加强管理入手，规范操作及编程。如培训操作人员规范操作，要求加工前必须进行加工程序模拟仿真等，降低犯错率，从管理方面进行预防，取得了一定的效果，但机床碰撞事件仍时有发生。而采用振动传感器监测的数控机床碰撞保护功能--意大利 SETAC ，对数控系统本身配置没有要求，安装调试完成后就可以直接使用，功能实现较为简易，但是需要额外的硬件采购成本。此外，该功能实现的是碰撞保护，无法预防碰撞的发生，能降低数控机床碰撞造成的损失。