2023年数控机床诊断与维修实验报告.pdf
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1、第 一 章 FUNAC-Oi MateTD实训台简介FUNAC-Oi MateTD实训系统重要由一台控制演示台和一台数控车床组成,如图2 T所示:S 1-1 FUNAC-i oMa teTD 系统实训台的组成部分有显示与控制模块,数控系统模块,主轴变频器模块,I/0输入输出模块,伺服模块,电源输出模块,换刀装置。1.1、CNC 模块FANUC-0 i-M at e T D的控制轴数为2轴。C N C模块涉及CNC单元、LCD单元、M D I单元。C N C单元为FANUC-Oi-M ateTD的中央控制器,C N C单元内部涉及电源单元、坐标轴控制卡、显示控制卡(显卡)、CPU卡、FROM/S
2、ROM、模拟主轴选件、PMC等基本组件。LCD是8.4英寸彩色,其为MDI/LCD/CNC集成式结构。MDI单元的机床操作台的布局是键盘水平布置。如图1 T所示为CNC模块。图1-1 CNC模块1.2、I/O单元模块I/O 模块(POWERI/O MODULES)将 cn c控制器、分布式I/0 模块、机床操作面板连接起来,在各设备间高速传送I/O 信号(位数据)I/O 接口 JD51 A插座位于主板上,I/0 点数最多可达10 2 4/1024点,用来连接I/O模块的的插座分别叫做JD 1A 和 J D1B,CE56和 CE57为连接X I、X 2 的输出接口,对所有单元(具 有 I/O 模
3、块功能)来说,总览总是从一个单元的JD1A连接到下一单元的 JD 1 B。如 图 1-2 所示:aqsw图 1-2 I/O 接口1.3 主轴变频器模块变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器重要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微解决单元等组成。通过改变电源的频率来达成改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达成节能、调速的目的,此外,变频器尚有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。实训系统配备的MITSUB I SH I FR-D7 2 0 S 系 列 0
4、0.75KW变频器。如 图 1-3所示:图 1-3 变频器1.4伺服驱动单元模块伺服驱动器按照其控制对象由外到内分为位置环、速度环和电流环,相应伺服驱动器也就可以工作在位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。端子接口功能:L I、L 2、L 3:主电源输入接口,三相交流电源2 2 0 V、5 0/6 0 H z。U、V、W:伺服电动机的动力线接口。D C C、D C P:外接D C 制动电阻接口。C X 2 9 :M C C 控制信号接口。C X 3 0:急停信号接口。C X A2 0:D C 制动电阻过热信号接口。C X 1 9 A:D C 2 4 V 控制电路电源输入接口,连接外部2 4
5、 V 稳压电源。CX 1 9 B:D C 2 4 V 控制电路电源输出接口,连接下一个伺服单元的C X 1 9 A。型号:5 0 H z/6 0 H z 2 4 0 v 6.8 A b i sv 2 0 3-p h 2 0 0 V-2 4 0 V 8.0 A 1 -ph 2 20 V-2 4 0 V 8.0 A。如图 1 -4 所示:图1-4 伺服驱动器1.5 电器模块电器模块涉及:电源模块、主轴模块、伺服模块、接触器,断路器、继电器、浪涌吸取器、2 4 V 电源模块、变压器,1/0 模块等。一、断路器电源接线端子L、N、P E 接入,过漏保护开关(Q F 0)后接入个电源回路中。在漏电保护开
6、关后的线路中,装有7 个断路器(Q F 1、QF2、Q F 3、QF4、Q F 5、Q F 6、Q F 7 )如图 1 5-1 所示。图 1-5 1断路器二、接触器接触器不仅能接通和切断电路,并且还具有低电压释放保护作用。交流接触器运用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点。实验中用到5 个接触器(K M 1、K M 2、K M 3、K M 4、K M 5)如图 1-5-2 所示。图 1-5-2 接触器三、继电器该实验中用到5个继电器(K A 1、K A 2、K A 3、K A 4、K A 5)如 图 1-5-3所示。继电器用于继
7、电保护与自动控制系统中,以增长触点的数量及容量。它用于在控制电路中传递中间信号。继电器的结构和原理与交流接触器基本相同,与接触器的重要区别在于:接触器的主触头可以通过大电流,而中间继电器的触头只能通过小电流。所以,它只能用于控制电路中。它一般是没有主触点的,由于过载能力比较小。所以它用的所有都是辅助触头,数量比较多。图1-5-3 继电器四、2 2 0 V 变压器1 个 2 2 0 V 的变压器,如图 1-5-4 所示。该实验装置使用单相交流2 2 0 V 电源接线,所有强电都安装在电气柜内。A C 2 2 0 单相电源通过漏电保护开关Q F 1 和接触器K M 1,使主轴变频器之用;A C 2
8、 2 0 V单相电源通过空气开关Q F 4、接触器K Ml、变压器和整流滤波器转换成DC2 4 V 电源,供步进驱动器做电源用;A C 2 2 0 V 单相电源通过空气开关Q F 1 /Q F 7 和接触器K M 4/K M 5 使刀架换位电机正转、反转。图 1-5-4 220V变压器五、24V稳压电源此 实 验 用 到1个DC2 4V开关电源,如 图1-5 5所示。能将不稳定的的直流电源变换为稳定的24V直流电源输出。具有输入过 压、输 出 过 流、过 温、输出短路等自动保护功能,并在故障消除后恢复正常工作。图 2 5-5 2 4V稳压电源第二章数控机床电气系统的连接2.1、电气接线标准1、
9、满足系统的用户对供电可靠性和电能质量的规定:衡量主接线的可靠性应从以下几个方面考虑:(1)断路器检修时是否影响供电。(2)设备或线路故障或检修时,停电线路数目的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户供电。(3)有没有使发电厂和变电站所有停止工作的也许性。2、具有一定的灵活性:主接线不仅在正常情况下能根据调度的规定灵活的改变运营方式,并且能在各种故障和设备检修时,能尽快退出设备、切除故障,停电时间最短、影响范围最小,并且保证人员的安全。3、操作力求简朴方便:主接线应简朴清楚、操作方便。复杂的接线不利于操作,还往往导致误操作而发生事故:但接线过于简朴,又给运营带来不便或导致不必要的停电。4、
10、经济上应合理:在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,主接线应节省基建投资和减少年运营费用。5、有发展和扩建的也许:除满足以上技术经济条件规定外,还应有发展和扩建的也许,以适应电力工业的不断发展。电气主接线一般按母线分类,常用的形式分为有母线和无母线两大类。有母线的主接线形式涉及单母线和双母线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式;双母线又分为单断路器双母线、双断路器双母线、双母线分段、二分之三断路器(也称一个半断路器接线)双母线及带旁路母线的双母线等多种形式。无 母 线 的 主 接 线 形 式 重 要 有 单 元 接 线、扩 大 单 元 接 线、桥形接线和多角形接
11、线 等。接线标准电 气 接 线 颜 色 标 准 如 下 表 1 所示。表1由气 格 线 颜 色 标 准CE标准美国标准国内标准动力线三相全为黑色三相为红黑棕三相为黄绿红控制零线蓝色白色黑色控制火线红色红色红色地线黄绿绿色黄绿24V+(2 4 v)黄色黄色黄色24V-(G N D)浅蓝色浅蓝色浅蓝色2.2 机床启动电气控制如 图 3-所 示,为 主 电 源 电 气 回 路 24V电 气 回 路。工 作 方 式:当 电 源 线 接 好,接 通 S A 1,闭 合 Q FO,机 床 上 电,通 过 Q F4和 TC2输 出 2 2 0V 的电源到开关电源,将 其 转 换 成 24V直 流 电 源,一
12、路接到伺服控制电源 输 入 接 口,一 路 接 到 数 控 系 统 主 机 和 I/。模 块 的 2 4 V 直 流 电 源 输 入 接 口,并且 为 机 床 信 号 指 示 灯 和 中 间 继 电 器 线 圈 提 供 电 源。TC2400V图2-2电源电气回路2.3 主轴电气控制如图2-3所示,主轴电气回路 变频器引脚连接图。数控系统主机的J A 4 0 接口输出模拟电压接入变频器,变频器的主电源由一根动力线和接地线接入,通过Q F 6 和继电器K M 3 的主触点接入变频器的L 1/L2 不接口,并由1;、V、W接口输出,接到主轴电机。S D 为公共端,输出2 4V直流电源,通过K A 3
13、 接入S T F 实现正转,通过K A 4 接入S T R 实现反转。A、B、C为异常信号输出端。继电器主触点K M 3 由线圈K M 3 控制,线圈K M3由中间继电器K A 控制,并接入2 2 0 V电路。中间继电器K A 2、KA3、KA4的线圈如图所示接入P L C,由PLC控制。-2L1-2L2_ 2L3_ 2NiMate-TDRS232C-1UD-ERS232C-2lA4CA-DUT/HDA41SPDLICD38AETHERNET317I/O LINK叵2 4 V-2 NKA3KA4_CV/C Wqsd口OMITSUBISHI D720 变频器QF6逐 接RS-232c岩 宁.埠
14、二图2-3 主轴电气回路2.4 伺服电气控制伺服电气回路,如图2 4 所示。工作方式:X、Z轴伺服驱动器的控制电源由开关电源输出的2 4V电源通过伺服驱动器的C X A A 1 9 B 接口接入,主电源动力线通过Q F 2 和 T C 1 转换为2 0 0 V的电源通过继电器KM2连接伺服驱动的L 1、L2、L 3接口输入到伺服驱动器。同时通过QF 3,继 电 器KM1并联一个浪涌吸取器,并引出两根线接入主电源MCC控制信号接口。伺服驱动器的U、V、K P E接口输出电源到X轴电机。伺服驱动器的接口 JF1连 接X轴的电机反馈。继电器KM1的主触点由线圈KM1控制,线圈K M 1由中间继电器K
15、A1控制,中间继电器KA1的触点和线圈接入如图所示的电路起到互锁的作用。1.三 官TCILI L2 L3伺至E K器-2-4 伺服电气回路伺服引脚连接图2.5 刀架电气控制如 图2-5所示为刀架电气控制回路。数控机床使用的回转刀架是最简朴的自动换刀装置,有四方刀架、六角刀架,即在其上装有四把、六把或更多的刀具。回转刀架必须具有良好的强度和刚度,以承受粗加工的切削力:同时要保证回转刀架在每次转位的反复定位精度。回转刀架的所有动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制,它的动作分为4个环节:(1)刀架抬起(2)刀架转位3)刀架压紧(4)转位液压缸复位。2.6 F A N U C O i M a
16、t e T D 与外围设备的连接R S-S X-0 i系统从外形上分为内装式和分离式两种,两种形式的硬件组成是同样的。本机床系统采用的是内装式,而控制单元外围硬件连接如图2-6 所示:图2-6外围硬件连接图C P I电源插座。该插座用于为系统提供DC24V电源。串行主轴或位置编码器插座J A 4 1。I/OL i n k插座JD 4 4 A,FANUC系统的I/O L i n k是一个串行接口,该插座为PMC的输入,输出点,它将CNC、单元控制器、分布式I/O、机床操作面板或Power Ma t e连接起来,并且在各设备间高速传送I/O信号。模拟主轴或高速跳转插座JA40,用于给定模拟主轴伺服
17、单元或变频器模拟电压。I/O接口装置插座,有两个接口 JD36A、COP 1 0A-2.与伺服放大器的连接,控制单元侧插座COP10AT、C0P10A-2o在CNC控制单元和伺服放大器之间只用一根光缆连接,与控制轴数无关。在控制单元侧,COP1 0A插头安装在主板的伺服卡上。光缆从控制单元侧的CO P 10A连接到伺服放大器的C 0P10 B,伺服放大器之间采用级联连接。2.7线路检查1.检查2 4 V电源的连接确 认 C N C 的 2 4 V 电源是否正常,CNC系 统 2 4 V D C 的 容 量 最 佳 5A以上。确 认 I/O 模 块 的 2 4 V 电源连接、1 0 接口信号确认
18、有无短路现象;2.。检 查 I/0-L in k 的连接和手轮的连接a)假如配有分线盘式I/O,检 查 C00 1 /C00 2/C 0 0 3 的连接扁平电缆,方向不要搞错。b)对于长距离的传输,由于需要采用光I/0-1 in k 适配器和光缆配合进行传输,故 两 端 采 用 的 1/0-1 i nk,电缆和普通短距离的1/0-1 ink电缆不同(含 5 V 驱动电源),确认其型号(A0 3 B-0807 k8 0 3,如 果 连接不妥,PM C将 出 现 E R 9 7 报警,普 通 的 I/O lin k 电缆型号为A0 2B-0120-K842),确认 JD51A-JD 1B(或 JD
19、 1A-JD 1B)插座的连接方式(保 证 B 进 A出的原则,最 后 一 个 I/O 模 块 的 JD1A 口空置),下图为一个连接范例:OiD-主控器,分线盘式1DC24,JD2/D 3 +1 HL光I/dLink”组座槽图1:I/。link连接示意:3.检查强电柜动力电源线的连接:检 查 与P S M模块的接线,涉及空气开关、接触器、电抗器;检查CX 3与M CC接线;检 查 急 停 开 关C X 4的接线;检查电柜内各动力线端子、螺钉是否有松动、接线是否与设计同样。通电前,要确认总空气开关处在断开状态。4 .检查主轴电机、伺服电机动力线及其反馈线连接的是否对的对于伺服电机,要着重检查动
20、力线的相序(U/V/W相)是否对的、反馈线的插头与放大器的动力线是否一致,即:L /M -J F 1 /J F 2O检查电机带制动抱闸接口的连线。对于主轴电机,检查电机动力线的相序(U/V/W相)是否对的,连接是否可靠。电机反馈的插头连接是否对的。5.检查电源模块(P S M),主轴放大器(S P M),伺服放大器(S V M)模块的连接a)对于P S M模块,请将急停按钮跨接在C X4 口的2,3脚之间。b)对于S P M,注意位置编码器的连接。c)对于O i m a t e-D系统,假如使用BiSV 4O的放大器,且不使用外置放电电阻的情况下,务必将接口C Z 6 (A 1.A 2),C
21、XA 2 0 (1,2)管脚分别短接,避免出现S V4 4 O报警。第三章 数控机床电气系统的通电与调试3.1 电气调试标准一.电气调试的范围所需调试的电气设备重要有:高压配电柜、高压开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、各种测量及保护用电表、电力变压器、变压器油、母线、绝缘子及套管、电抗器、电力电容器、电力电缆、接地装置、低压配电柜、各种继电器、微机综合保护器、继电保护系统、低压断路器及隔离器、接近开关、各种传感器、各种泵及风机、各种类型机床、各种类型起重设备、各种电动机、各种变频器、各种型号PLC、各种软启动器。电气调试所需的基本理论知识从事电气调试的工作人员应当懂得电工基本原理,明了一般
22、电工仪器仪表、高电压实验技术、变配电系统、电力系统工程基础、高/低频率电子线路、智能仪器原理及应用、传感器知识、电控元件与电气设备的基本性能、电机与拖动知识、电气传动控制系统、工业自动化、变频器原理及应用、可编程序控制器。同时还应具有一定的机电安装与一般电气安全知识。三.电气调试的基本项目和环节如表3-1表3-1基本的实验项目涉及基本的电气调试重要涉及以下几个环节1.绝缘电阻和吸取比的测量;2 .直流耐压实验和泄露电流的测量;3 .交流工频耐压实验;4 .介质损失角的测量;5 .电容比的测量;6 .直流电阻的测量;7 .极性的拟定;接线组别的拟定;8.变比的测量;1 .高压设备的实验;2 .高
23、压配电系统调试;3 .高压传动系统调试;4 .低压配电系统调试;5.低压传动系统调试;6 .计算机系统调试;7 .单体调试;8 .系统调试;在完毕以上八个环节的调试工作以后,并且确认达成工程技术指标,方可进行生产。必须严格参照国家标准 电气装置安装工程电气设备交接实验标准,此外必须满足、达成设计规定。3.2 电气系统的通电与测试一、基本参数设定1、系统S R A M 全清:在初步的梯形图输入后,一方面开机的同时按下MDI键盘上“R E S E T +D EL E T E”按键进行系统参数全清;系统将进入系统全清页面。在该页面输入1 (执行系统数控全清)或 0 (不执行系统数据全清),此处,选择
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