第6章 数控机床电气系统故障诊断与维修.ppt
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1、第第6章章 数控机床电气系统故障诊断数控机床电气系统故障诊断与维修与维修6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器6.3 数控机床电气系统的故障诊断与维修数控机床电气系统的故障诊断与维修6.4 数控机床的抗干扰技术数控机床的抗干扰技术6.5 数控机床电气系统故障诊断与维修实例数控机床电气系统故障诊断与维修实例6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点下一页 返回6.1.1 数控机床对电气系统的基本要求数控机床对电气系统的基本要求1 要具有高可靠性要具有高可靠性 数控机床是长时间连续运转的设备,本身要具有高可靠数控机床是长时间连
2、续运转的设备,本身要具有高可靠性。因此,在电气系统的设计和部件的选用上普遍应用了可性。因此,在电气系统的设计和部件的选用上普遍应用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的,而且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。的,而且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点2 要紧跟新技术的发展要紧跟新技术的发展 电气系统要在保证可靠性基础上,还具有先进性,如新电气系统要在保证可靠性基础上,还具有先进性,如新型组合功能电器元件的使用、新型电子电器及电力电子功率型组合功能电器元件的
3、使用、新型电子电器及电力电子功率器件的使用等等。器件的使用等等。3 要具有稳定性要具有稳定性 要在电气系统中采取一系列技术措施,使其适应较宽的要在电气系统中采取一系列技术措施,使其适应较宽的环境条件,如要能适应交流供电系统电压的波动,对电网系环境条件,如要能适应交流供电系统电压的波动,对电网系统内的噪声干扰有一定的抑制作用,同时还符合电磁兼容的统内的噪声干扰有一定的抑制作用,同时还符合电磁兼容的国家标准要求,系统内部既不相互干扰,还能抵抗外部干扰,国家标准要求,系统内部既不相互干扰,还能抵抗外部干扰,也不向外部辐射破坏性干扰。也不向外部辐射破坏性干扰。上一页 下一页 返回6.1 数控机床电气系
4、统的特点数控机床电气系统的特点4 要具有安全性要具有安全性 电气系统的连锁要有效;电器装置的绝缘要保证完好,电气系统的连锁要有效;电器装置的绝缘要保证完好,防护要齐全,接地要牢靠,以使操作人员的安全有保证;电防护要齐全,接地要牢靠,以使操作人员的安全有保证;电器部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能;电柜器部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能;电柜的封闭性要好,防止外部的液体溅入电柜内部,防止切屑、的封闭性要好,防止外部的液体溅入电柜内部,防止切屑、导电尘埃的进入;电柜内的所有元件在正常供电电压工作时导电尘埃的进入;电柜内的所有元件在正常供电电压工作时不应出现被击穿现象,并且有预
5、防外部雷电突然袭击的功能;不应出现被击穿现象,并且有预防外部雷电突然袭击的功能;经常移动的电缆要有护套或拖链防护,防止缆线磨断或短路经常移动的电缆要有护套或拖链防护,防止缆线磨断或短路而造成系统故障;要有抑制内部部件异常温升的措施,特别而造成系统故障;要有抑制内部部件异常温升的措施,特别是在夏季,要有强迫风冷或致冷器冷却;有防触电、防碰伤是在夏季,要有强迫风冷或致冷器冷却;有防触电、防碰伤设施。设施。上一页 下一页 返回6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点5 要具有方便的可维护性要具有方便的可维护性 易损部件要便于更换或替换,保护元、器件的保护动作易损部件要便于更换或替换,保护
6、元、器件的保护动作要灵敏,但也不能误动作;一旦出现故障排除后,功能要能要灵敏,但也不能误动作;一旦出现故障排除后,功能要能恢复。恢复。6 要具有良好的控制特性要具有良好的控制特性 所有被控制的电动机起动要平稳、快速响应、特性硬、所有被控制的电动机起动要平稳、快速响应、特性硬、无冲击、无震动、无振荡、无异常噪声、无异常温升。无冲击、无震动、无振荡、无异常噪声、无异常温升。上一页 下一页 返回6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点7 运行状态要有明显的信息显示运行状态要有明显的信息显示 电气系统要用指示灯做操作显示,电器元件要有状态指电气系统要用指示灯做操作显示,电器元件要有状态指示
7、、故障指示,有明显的安全操作标识。示、故障指示,有明显的安全操作标识。8 要具有操作的宜人性要具有操作的宜人性 电气系统要体现人性化设计,如操作部位与人体平均高电气系统要体现人性化设计,如操作部位与人体平均高度、距离相适应,体现操作方便、舒适、便于观察的特点,度、距离相适应,体现操作方便、舒适、便于观察的特点,尤其要随时摸得到急停按钮,保证紧急情况下的快速操作动尤其要随时摸得到急停按钮,保证紧急情况下的快速操作动作;机床电器颜色不仅符合标准,还要美观、明显。作;机床电器颜色不仅符合标准,还要美观、明显。上一页 下一页 返回6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点上一页 下一页 返回
8、6.1.2 电气系统的故障特点电气系统的故障特点1 电气系统故障的维修特点是故障原因明了,诊断也比较好做,电气系统故障的维修特点是故障原因明了,诊断也比较好做,但是故障率相对比较高。但是故障率相对比较高。2 电器元件有使用寿命限制,非正常使用下会大大降低寿命,电器元件有使用寿命限制,非正常使用下会大大降低寿命,如开关触头经常过电流使用而烧损、粘连,提前造成开关损如开关触头经常过电流使用而烧损、粘连,提前造成开关损坏。坏。6.1 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点3.电气系统容易受外界影响造成故障,如环境温度过热,电电气系统容易受外界影响造成故障,如环境温度过热,电柜温升过高致使有些电
9、器损坏。甚至鼠害也会造成许多电气柜温升过高致使有些电器损坏。甚至鼠害也会造成许多电气故障。故障。4 操作人员非正常操作,能造成开关手柄损坏、限位开关被撞操作人员非正常操作,能造成开关手柄损坏、限位开关被撞坏的人为故障。坏的人为故障。5 电线、电缆磨损造成断线或短路,蛇皮线管进冷却水、油液电线、电缆磨损造成断线或短路,蛇皮线管进冷却水、油液而长期浸泡,橡胶电线膨胀、粘化,使绝缘性能下降造成短而长期浸泡,橡胶电线膨胀、粘化,使绝缘性能下降造成短路、放炮。路、放炮。6 冷却泵、排屑器、电动刀架等的异步电动机进水,轴承损坏冷却泵、排屑器、电动刀架等的异步电动机进水,轴承损坏而造成电动机故障。而造成电动
10、机故障。上一页返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 电电器器是是在在电电能能的的生生产产、输输送送、分分配配和和应应用用中中起起着着通通断断、控控制制、保保护护、检检测测和和调调节节等等作作用用的的电电气气设设备备。电电器器的的用用途途广广泛泛,种种类类繁繁多多,按按工工作作方方式式可可分分为为高高压压电电器器和和低低压压电电器器,低低压压电电器器通通常常是是指指工工作作在在交交流流电电压压1200 V、直直流流电电压压1500V及及以以下下的的电电器器。低低压压电电器器按按其其用用途途又又可可分分为为低低压压配配电电电电器器和和低压控制电器。低压控制电器。下一页 返回6.2
11、数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器6.2.1 低压开关低压开关 开关是应用最广泛的手动电器。其主要作用是接通或断开关是应用最广泛的手动电器。其主要作用是接通或断开长期工作的电气设备的电源。在电气控制电路中,刀开关开长期工作的电气设备的电源。在电气控制电路中,刀开关常用作电源引入开关,也可用作不经常起动、停止的小容量常用作电源引入开关,也可用作不经常起动、停止的小容量电动机和局部照明电路的控制开关。电动机和局部照明电路的控制开关。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器1 胶壳刀开关胶壳刀开关 胶壳刀开关也称开启式负荷开关,主要由操作手柄、动胶壳刀开关也称开启式
12、负荷开关,主要由操作手柄、动触刀、静夹座、进线座、出线座、熔丝等组成。常用的胶壳触刀、静夹座、进线座、出线座、熔丝等组成。常用的胶壳刀开关有刀开关有HKl、HK2等系列,它们的结构和符号如等系列,它们的结构和符号如 图图6-1所所示。示。HK系列刀开关不设专门的灭弧装置,因此不宜带负载操系列刀开关不设专门的灭弧装置,因此不宜带负载操作。若带一般小负载操作,动作应迅速,且不宜频繁地分、作。若带一般小负载操作,动作应迅速,且不宜频繁地分、合电路。合电路。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 2 铁壳开关铁壳开关 铁壳开关也称封闭式负荷开关,由触刀、熔断器、操作铁壳开
13、关也称封闭式负荷开关,由触刀、熔断器、操作机构和铁外壳等组成。常用的铁壳开关有机构和铁外壳等组成。常用的铁壳开关有HH3、HH4、HHl0等系列,其结构如等系列,其结构如 图图6-2所示,图形及文字符号与胶所示,图形及文字符号与胶壳刀开关相同。壳刀开关相同。HH系列铁壳开关有灭弧装置,它的操作机构一是装有系列铁壳开关有灭弧装置,它的操作机构一是装有速断弹簧,缩短了开关的通断时间,改善了灭弧性能;二是速断弹簧,缩短了开关的通断时间,改善了灭弧性能;二是设有联锁装置,以保证开关合闸后不能打开开关盖,而开关设有联锁装置,以保证开关合闸后不能打开开关盖,而开关盖打开后又不能合闸。盖打开后又不能合闸。上
14、一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 3.组合开关组合开关 组合开关又称转换开关,它实质上是一种特殊的刀开关,组合开关又称转换开关,它实质上是一种特殊的刀开关,用动触片的旋转代替闸刀的推合和拉开。常用的组合开关有用动触片的旋转代替闸刀的推合和拉开。常用的组合开关有HZ5、HZl0、HZl5等系列,如等系列,如图图6-3所示。所示。组合开关由装在同一根轴上的单个或多个单极旋转开关组合开关由装在同一根轴上的单个或多个单极旋转开关叠装在一起组成。转动手柄时,每层的动触片随转轴一起转叠装在一起组成。转动手柄时,每层的动触片随转轴一起转动,使多对触点同时接通和断开。动,使多
15、对触点同时接通和断开。开关的型号和意义见开关的型号和意义见 图图6-4。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 有有一一种种组组合合开开关关,它它不不但但能能接接通通和和断断开开电电源源,而而且且还还能能改改变变电电源源输输入入的的相相序序,用用来来直直接接实实现现对对小小容容量量电电动动机机的的正正反反转转控控制制,这这种种组组合合开开关关称称为为倒倒顺顺开开关关,也也称称为为可可逆逆转转换换开开关关。常常用用的的有有HZ3系系列列,其其外外形形结结构构和和符符号号如如 图图6-5所所示示。图图6-5(c)中中虚虚线线表表示示手手柄柄操操作作的的位位置置线线,有
16、有“”表表示示手手柄柄位于该位置时相对应的触点接通,无位于该位置时相对应的触点接通,无“”表示不通。表示不通。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 4低压断路器低压断路器 低压断路器又称自动断路器、空气断路器或空气开关,低压断路器又称自动断路器、空气断路器或空气开关,是用作低压配电或电动机的保护开关,它既有开关作用,又是用作低压配电或电动机的保护开关,它既有开关作用,又能实现短路、过载、欠压等保护。能实现短路、过载、欠压等保护。低压断路器的结构有塑壳式、框架式等形式,其中塑壳低压断路器的结构有塑壳式、框架式等形式,其中塑壳式应用较广,其操作多为扳动式和按钮式。常
17、用的塑壳式有式应用较广,其操作多为扳动式和按钮式。常用的塑壳式有DZ5、DZl0、DZ20等系列,等系列,图图6-6是是DZ5-20型低压断型低压断路器的外形和结构,其工作原理示意图如路器的外形和结构,其工作原理示意图如 图图6-7所示。所示。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器上一页 下一页 返回6.2.2 主令开关主令开关 在电路中用来控制其它电器动作,以发送控制在电路中用来控制其它电器动作,以发送控制“指令指令”的电器称为主令电器。主令电器的种类很多,常用的有按钮的电器称为主令电器。主令电器的种类很多,常用的有按钮开关、行程开关、万能转换开关和主令控制器等
18、。开关、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器1 按钮开关按钮开关 按钮开关简称按钮,它是用来短时间接通或断开小电流按钮开关简称按钮,它是用来短时间接通或断开小电流控制电路的手动电器。按钮开关由按钮帽、复位弹簧、桥式控制电路的手动电器。按钮开关由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点等组成,它的结构和符号如动触点、静触点等组成,它的结构和符号如 图图6-8所示。所示。按钮开关在电气控制电路中被广泛应用,而且同一控制按钮开关在电气控制电路中被广泛应用,而且同一控制电路中往往有几个按钮,为了标明各按钮的作用,通常将按电路中往往有几个按钮,为了标明各按钮
19、的作用,通常将按钮帽做成不同的颜色以示区别,避免误操作。一般用红色表钮帽做成不同的颜色以示区别,避免误操作。一般用红色表示停止,绿色或黑色表示起动、工作,其它还有黄、白、蓝示停止,绿色或黑色表示起动、工作,其它还有黄、白、蓝等颜色,供不同场合选用。按钮开关的种类繁多,常用的按等颜色,供不同场合选用。按钮开关的种类繁多,常用的按钮开关有钮开关有LAl8、LAl9、LA20及及LA25等系列,等系列,图图6-9是部是部分常见按钮开关的外形。分常见按钮开关的外形。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器2 行程开关行程开关 在生产机械中,需要有一种开关来控制某些机械部件的
20、在生产机械中,需要有一种开关来控制某些机械部件的运动行程或位置,这种开关称行程开关,又称限位开关。运动行程或位置,这种开关称行程开关,又称限位开关。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 行程开关的种类虽然很多,但其结构大体相同,可分为行程开关的种类虽然很多,但其结构大体相同,可分为三部分:操作机构、触点系统和外壳。下面以三部分:操作机构、触点系统和外壳。下面以 图图6-11所示所示的按钮式行程开关的结构示意图来说明它的工作原理。当运的按钮式行程开关的结构示意图来说明它的工作原理。当运动机械的挡块碰压到顶杆,使动断触点断开,动合触点闭合;动机械的挡块碰压到顶杆,使
21、动断触点断开,动合触点闭合;当挡块离开顶杆时,动断、动合触点恢复原状。当挡块离开顶杆时,动断、动合触点恢复原状。图图6-12是常是常见的三种行程开关的外形。其中按钮式和单轮旋转式行程开见的三种行程开关的外形。其中按钮式和单轮旋转式行程开关为自动复位式。双轮旋转式行程开关由于没有复位弹簧,关为自动复位式。双轮旋转式行程开关由于没有复位弹簧,当挡块离开后不能自动复位,必须由挡块从反方向碰压后才当挡块离开后不能自动复位,必须由挡块从反方向碰压后才能复位。常用的行程开关有能复位。常用的行程开关有LXl9、LX31、LX32、JLXKl等型号。行程开关的符号如等型号。行程开关的符号如 图图6-13所示。
22、行程开关的型号所示。行程开关的型号和意义见和意义见 图图6-14。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器3 接近开关接近开关 接近开关是一种无触点的开关,它的功能是当物体与之接近开关是一种无触点的开关,它的功能是当物体与之接近到一定距离时,就发出动作信号,以控制继电器或逻辑接近到一定距离时,就发出动作信号,以控制继电器或逻辑元件。它克服了有触点行程开关操作频率低、使用寿命较短、元件。它克服了有触点行程开关操作频率低、使用寿命较短、可靠性较差等缺点,目前已在自动控制系统中得到广泛应用。可靠性较差等缺点,目前已在自动控制系统中得到广泛应用。它的用途除作行程控制和限位保
23、护外,还可应用于检测、计它的用途除作行程控制和限位保护外,还可应用于检测、计数、定位等方面。数、定位等方面。接近开关的种类较多,有高频振荡型、电磁感应型、电接近开关的种类较多,有高频振荡型、电磁感应型、电容型、永磁型及磁敏元件型、光电型、超声波型等。常用的容型、永磁型及磁敏元件型、光电型、超声波型等。常用的高频振荡型接近开关有高频振荡型接近开关有LXJ6、LXJ7、LXJ3和和LJ5A等系列。等系列。上一页 下一页 返回6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器上一页 下一页 返回6.2.3 熔断器熔断器 熔断器是一种最简单有效的保护电器,它在低压配电和熔断器是一种最简单有效的保护电器,
24、它在低压配电和电气控制系统中主要作短路保护。电气控制系统中主要作短路保护。1 熔断器的构造及性能熔断器的构造及性能 熔断器主要由熔体和放置熔体的熔管或熔座两部分组成。熔断器主要由熔体和放置熔体的熔管或熔座两部分组成。熔体由易熔合金(如铅锡合金等)制成丝状或片状,熔体的熔体由易熔合金(如铅锡合金等)制成丝状或片状,熔体的熔点一般在熔点一般在2000C3000C左右。左右。6.2 数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器 熔断器接入电路时,熔体串联在电路中。电路正常工作熔断器接入电路时,熔体串联在电路中。电路正常工作时,熔体发热的温度低于熔化温度,故长期不熔断。一旦发时,熔体发热的温度低于熔化温度
25、,故长期不熔断。一旦发生短路或严重过载时,熔体温度急剧上升而熔断,切断电路,生短路或严重过载时,熔体温度急剧上升而熔断,切断电路,从而保护了电路和设备。熔断器对过载反应不很灵敏,当电从而保护了电路和设备。熔断器对过载反应不很灵敏,当电气设备发生轻度过载时,熔断器将持续很长时间才熔断,有气设备发生轻度过载时,熔断器将持续很长时间才熔断,有时甚至不熔断。因此,熔断器一般不宜作过载保护。时甚至不熔断。因此,熔断器一般不宜作过载保护。熔断器的种类很多,结构也不同,有插入式、螺旋式、熔断器的种类很多,结构也不同,有插入式、螺旋式、有填料封闭管式、快速熔断器等。在电气控制电路中,常使有填料封闭管式、快速熔
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