主軸是指從電動機或發(fā)動機接受動力來源并將它傳給其它零部件的軸，如機床上帶動工件或刀具做旋轉(zhuǎn)運動的軸。主軸在機床中主要用來支撐傳動零件以傳遞扭矩和旋轉(zhuǎn)運動，使用一段時間后，主軸熱處理應(yīng)力的釋放、主軸受到力作用后的變形，主軸環(huán)境溫度的變化等因素導致主軸產(chǎn)生一定量的位置變化，即主軸位移。

　　1 主軸位移監(jiān)視報警裝置的設(shè)計設(shè)想和研究目的

　　機床主軸及部件的自身精度、運動精度和結(jié)構(gòu)剛度是影響零件加工質(zhì)量和切削效率的重要因素。主軸作為機床的重要部件，主軸位移對機床的整體性能、加工精度和安全性能有著非常重要的影響。機床主軸位移監(jiān)視報警裝置是一種用于檢測旋轉(zhuǎn)機械軸向位移的高可靠性的監(jiān)測保護裝置。它通過電渦流傳感器檢測位移信號，并將位移信號轉(zhuǎn)化為LED數(shù)碼管上的主軸位移值。它能夠很容易地實現(xiàn)量程范圍內(nèi)的報警、同時可以設(shè)置停機極限。報警裝置帶有自動診斷功能，防止機床的誤停機。

　　生產(chǎn)過程中，由于主軸熱處理應(yīng)力的釋放、主軸受力的作用影響、主軸溫度的不穩(wěn)定都會引起主軸的軸向位移。另外，工人操作的不正確。如：切削量和進給速度過大，機床振動較大，導致主軸側(cè)向承受力過大而使主軸傾斜，這種類似的小問題出現(xiàn)久了，設(shè)備就會出現(xiàn)較大的加工精度誤差，時間長了，設(shè)備的其它方面的磨損會加大，導致設(shè)備的快速老化，壽命降低，這也是研究主軸位移監(jiān)視報警的主要目的。

　　2 主軸位移監(jiān)視報警裝置的工作原理

　　輸入采用電渦流傳感器，能將被測物體的位移變化量轉(zhuǎn)換成電量的變化。該電量信號作為軸向位移的輸入信號，經(jīng)調(diào)零處理，線性放大后驅(qū)動面板顯示器，當位移量越位時，自動發(fā)出報警停機信號，并且有4-20MA的模擬信號輸出，當電渦流傳感器發(fā)生故障時，能自動發(fā)出NOK信號，并封鎖報警輸出，以防止誤動作。

　　控制面板上有一個4位LED數(shù)碼顯示器顯示當前軸向位移值或電渦流探頭間隙電壓值。當接通電源時，面板上所有的燈和LED數(shù)碼顯示器都亮，正處于自檢狀態(tài)，自檢結(jié)束后，進入位移測量狀態(tài)。當移動模擬主軸與探測器之間的位置時，在數(shù)碼顯示器上會顯示相應(yīng)的位移量，當位移測量值超過報警或停機設(shè)定值時，報警器會立即工作，報警、停機指示燈(紅色)點亮。

　　面板上設(shè)有四個按鍵，分別為功能鍵、+鍵、移位鍵、復(fù)位鍵。功能鍵作用：按功能鍵，可用來依次進入儀表的各種設(shè)置狀態(tài)，參數(shù)設(shè)置好以后，自動存入新值，在查看所需要設(shè)置的參數(shù)或參數(shù)修改好以后，返回測量狀態(tài)。+鍵作用：在設(shè)置參數(shù)時可以修改跳動的數(shù)值。移位鍵作用：(1)設(shè)置參數(shù)時用來移動輸入數(shù)字的位置;(2)測量時顯示位移值和顯示間隙電壓值之間切換;復(fù)位鍵：(1)測量時，用來清除報警狀態(tài)和復(fù)位繼電器;(2)在查閱參數(shù)和狀態(tài)設(shè)置時，按下該鍵可以返回到測量狀態(tài)。

　　3 主軸位移監(jiān)視報警裝置的結(jié)構(gòu)

　　結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　主軸位移監(jiān)視報警裝置結(jié)構(gòu)包括：(1)輸入采樣(電渦流傳感器采樣)模塊;(2)信號的放大處理模塊;(3)報警驅(qū)動的設(shè)置(基準值的設(shè)定)模塊;(4)基準信號的設(shè)置模塊;(5)內(nèi)部程序編制模塊;(6)輸出顯示(數(shù)碼管顯示方式)模塊;(7)內(nèi)部電源部分模塊;(8)外加的演示部件的設(shè)置。

　　4 主軸位移監(jiān)視報警裝置的社會效益分析

　　采用此系統(tǒng)進行設(shè)計以后，只要改變模擬主軸與探測器的位置，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，裝置能夠靈敏的進行相應(yīng)的檢測工作，機床的主軸有偏差的能夠立即檢測出來，并能進行相應(yīng)的準確的報警工作。本報警裝置可以適用于普通金屬切削類機床等旋轉(zhuǎn)類機械的軸向位移的檢測和報警?？梢院芎唵畏奖愕乇O(jiān)測主軸在整個工作過程中的軸向位移。軸向位移又叫串軸，就是沿著軸線的方向上的直線位移。從軸向位移值可以了解到旋轉(zhuǎn)部件與固定部件之間的軸向間隙。對于旋轉(zhuǎn)類機械，軸承的位置精度要求非常高，大的軸向位移量將引起機器整體精度的很大程度地下降，對于金屬切削機床將導致零件加工精度的直線下降，并且會引起機器本身大的機構(gòu)的損壞，嚴重時會發(fā)生重大安全事故。軸向位移監(jiān)視報警裝置對止推軸承的損壞可作出早期報警和保護，同時可有效地監(jiān)視主軸的軸向位移量，對機床提前作出預(yù)警，防止機床部件因軸承軸向間隙過大而損壞，很大程度上降低了機床的維護成本，提高了機床的安全性和穩(wěn)定性。