对于立式，主轴箱垂直悬挂在光滑的导轨上。由于滚珠丝杠螺母副运动的可逆性，不能实现自锁，会因地球引力下落。如图1(a)所示，装配机床时，为防止主轴箱掉落伤及工作台，应在主轴头下垫木块；在图 1(b) 中，在立柱后面安装了一个机械平衡块。链条固定主轴箱电磁铁制动器间隙调整，称为配重。

(a) 一个木块应该放在主轴箱下面

(b) 使用机械链配重

图1立式机床

问题来了。数控机床组装调试好交付给客户后，明显木块是拿不下来的。如何防止它掉下来？

1 为什么要使用电磁制动器？

分两种情况分析：一种是机床正常使用，另一种是机床未使用或突然断电。

数控机床在正常使用（通电）时，垂直轴的运动靠Z轴伺服电机的电磁力矩维持，平稳到位不掉落。

机床不使用或突然断电时，作立式传动（重力轴，如立式Z轴、卧式加工中心）或卧式高速大惯性传动，以防止螺杆因主轴箱重力作用而旋转 主轴箱向下滑动，必须配备制动装置。否则会造成机床损坏或零件报废处理。

传统的数控机床采用重量平衡（对于立式机床，如图1（b）所示）或液压平衡（对于卧式机床），以减小电机正反向负载的差异，减少轴在螺杆上加载重力。然而，当今国内外许多机床制造商为了简化机床结构，去掉了液压平衡装置，而采用内置制动器来锁定滚珠丝杠的转动。这种独立的制动装置采用电磁制动器，也称为保持制动器。

2 什么是刹车？

说到刹车，先想想（戳蓝字）？靠刹车，刹车的学名就是刹车。制动器是一种机械装置，可以抑制运动，减慢或停止运动物体，并防止运动。

汽车上的制动器利用压在一起的两个表面之间的摩擦力将运动物体的动能转化为热量。这称为摩擦制动器。我们机械的电机部分所用的制动器，常采用电磁制动器（制动器）。如图2所示。

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????图2 电磁制动器

3 电磁制动器是如何工作的？

顾名思义，电磁制动器只有在通电时才起作用。其工作原理如图3所示，它利用磁力将静止的磁铁（）和转子（）拉在一起，使摩擦面（面）接触，产生摩擦阻力和制动力矩。磁力来自通电的线圈（coil），制动盘（disc）用花键（hub）与转子（）相连。

图3 电磁制动器工作原理示意图

点击视频。

▲ 视频：电磁制动器工作原理

4 伺服电机制动器如何工作？

图4为伺服电机制动器与电磁制动器内部结构示意图。制动盘与转子采用花键连接，随转子一起旋转，并可轴向移动。

图4 电磁制动原理

1-主轴箱 2-电磁制动器 3-伺服电机 4-配重 5-立柱 6-转子 7-电机定子壳 8-制动盘 9-电枢 10-电磁铁芯 11-制动线圈 12-弹簧

电动机正常运转时，电磁制动线圈通电，衔铁克服弹簧力，铁芯被电磁力吸住，制动盘松开，电动机处于松弛状态；

需要制动时，电磁制动线圈断电，电磁力消失。衔铁在弹簧的作用下作轴向快速运动，推动制动盘，使制动盘紧紧压在衔铁和电机端盖之间。因此，制动盘产生的摩擦力矩将电机的转子抱死，从而产生制动作用。

图5是带刹车的（左图），左边第一个插座接刹车电源（DC24V）。电机通电时，抱闸松开；否则，当电机断电时，制动器会紧紧抓住电机轴。显然，同样规格的伺服电机，带刹车的电机更长（cháng）。

图 5 带刹车的伺服电机

机床不用时，用手转动各轴的伺服电机，为什么有的能转，有的不能转，明白了吗？

注意

电机内置刹车，用于防止舵机断电时重力轴掉落。它只在电源突然或突然停止时起作用。不能用于正常（电机处于励磁状态）减速和制动，否则电机会过热。

维护技巧

检查制动器，如调整制动器间隙，此时应在主轴箱或刀架下放置足够大的木块。用手轮移动轴靠近木块并将其压在木块上。如果有报警或其他情况，有木块作为支撑，防止主轴箱坠落事故。

用塞尺沿制动盘圆周测量间隙，应均匀。通电将轴移动到挡块上方电磁铁制动器间隙调整，然后按下急停按钮，看主轴箱是否下降。通常制动器会立即启动，并且没有肉眼可见的下降迹象。快速上下移动立轴，用手感受刹车有热度。

（文/唐彩萍）

测量制动线圈电阻。正常范围：10~100Ω

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看看你是否掌握了这部分的知识。