基于FANUC系统铣床故障维修实验台的硬件设计机械制造数控机床_机械制造-数控机床.pdf

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1、 毕 业 设 计 设计题目：基于 FANUC 系统铣床故障维修实验台硬件设计 系 部：机 电 工 程 系 专业名称：机 电 一 体 化 技 术 班 级：#学 号：#姓 名：#指导教师：#完成时间：2012 年#月#日 2/44 摘要 为了满足学生实验实习需要，课题进行了数控机床故障维修实验台设计。随着数控机床推广和使用，社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切。传统数控实验设备及方法存在着自身局限性，难以培养出具有数控机床故障诊断及维修能力高素质人才。本文研究目就是建立一个适合高职院校数控教学、实验、实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台，以满足数控高级应用性人才培养需求。

2、本文针对FANUC 0iMate D数控系统，从系统体系结构、硬件连接，对数控实验台进行总体设计，分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统，对各功能模块建立了连接。分析了数控故障维修实验台重点研究了开关量I/O地址分配以及常见电气故障点设置。在此基础上设计了数控故障诊断实验平台硬件结构和电气原理图，并对系统进行了相关调试。为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径。本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究，还进行了系统具体实施工作，对于高职院校数控维修高技能人才培养，具有重要意义。关键词：数控系统；实验台；故障诊断；维修；设计。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习

3、需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养3/44 Abstract In ord

4、er to meet the needs of students experiment and practice need,subject of the NC machine tool fault repair design of experimental platform.With the popularization and using CNC machine,it is necessary and urgent for the high technicians who use NC technique to get diagnosis the fault.The traditional

5、NC experiment equipments and methods exist own limitations,difficult to cultivate a CNC machine fault diagnosis and maintenance skills of high-quality talents.This paper researches to build an open architecture NC platform for NC teaching,researching，and exploitation in colleges.It is to meet requir

6、ements of senior NC students training.The article research through on the system structure and the hardware connection for FANUC-0i Mate D.make general design for CNC experiment platform,analysis the spindle frequency control principle and servo drive system,connect the function module.Analyzed the

7、parameter settings,PMC programming method,operation and function development of the experiment platform.Focuses on the switch signals I/O address assignment and common electrical failure settings.it design the hardware structure and the theory of electric based on the system of connection,analyze th

8、e PMC ladder diagram in the actual fault diagnosis technology of system,and the 指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调

9、试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养4/44 application of the relevant debugging.It provides a new way for fault diagnosis and maintenance user in NC machine tools.This topic of development the maintenance test bench not only in theory beneficial explorat

10、ion and research,but also for the concrete implementation system work,for higher vocational colleges numerical control maintenance of skilled personnel training,to have the important meaning.Keywords:NC system;Fault diagnosis;Maintenance;Teaching experiment。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设

11、计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养5/44 目录 1 绪论.7 1.1 国内外数控机床发展情况.7 1.2 国内

12、数控机床现状及特点.7 1.3 国外数控机床现状及特点.7 1.4 课题设计思想.8 1.5 课题研究意义.9 2数控铣床故障维修实验台总体设计.10 2.1 数控机床组成及工作原理.10 2.2 故障维修实验台开发环境.12 2.3 数控系统及功能模块连接.13 2.3.1 数控系统选型及硬件配置 .13 2.3.3 主轴变频调速模块.21 2.3.4 伺服驱动系统 .23 2.4 数控铣床故障维修实验台硬件设计.28 3 故障维修实验台电气控制设计.32 3.1 系统 I/O 地址分配.32 3.2 实验台故障设置模块.35 3.2 实验台故障设置模块.35 3.3 实验台电气控制面板设计

13、.36 指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修

14、高技能人才培养6/44 致谢.42 参考文献.43 指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究

15、还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养7/44 1 绪论 1.1 国内外数控机床发展情况 随着我国国民经济快速发展，数控机床在国内应用越来越普遍，数量越来越多，已成为各企业保证产品质量及提高生产效益关键设备。由于数控机床数控系统技术复杂，种类繁多，“维修难”问题已影响数控机床有效利用。提高数控机床用户维修素质，改变维修工作跟不上局面，当数控机床一旦发生故障时能采用行之有效科学方法，迅速将故障定位，并进行元器件级维修，使数控机床尽快恢复生产，是当前广大数控机床管理和维修人员当务之急。1.2 国内数控机床现状及特点 数控广泛含义是指对流程工业过程控制和对离散工业运动控制而言。机

16、床数控仅仅是运动控制中一种类型。数控技术问世已有 40 多年历史，它是由机械学、控制论、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来一门综合性新型科学。数控技术是数控机床关键技术，数控机床又是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及 CIMS(计算机集成制造系统)等基础。数控技术己经成为制造业自动化核心技术和基础技术。1.3 国外数控机床现状及特点 目前，我国数控机床占机床总量比例不到 3%，远远低于国外水平。而指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实

17、验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养8/44 机床役龄 10 年以上占 60%以上，10 年以下机床中，自动/半自动机床不到20%，能进行柔性加工自动化生产线更少。但当今产品制造追求精密、美观、更新快、成本

18、低、普通机床加工出来产品存在质量波动大、加工精度低、品种少、成本高、时间长等缺点，而这些因素又直接影响一个企业产品、市场、效益，关系到企业生存和发展。因此，大力提高机床数控化率是目前很多企业正着力进行事情，同时为企业今后实现信息化改造打下良好基础。我国每年都有大量机电产品进口，这也是从宏观上说明了机床数控化必要性。1.4 课题设计思想 对于数控机床操作及编程学习，一般只要有数控机床即可实践教学，而对于数控机床电气应用学习，仅有数控机床是不行，因为数控机床主要电器一般放在机床电气柜中，功能不具开放性，电气调试和维修需专业人员，机床厂家都不希望最终用户修改出厂参数和相关技术内容。而数控机床电气学习

19、恰恰希望通过参及开放性数控机床应用来学习掌握数控系统电气设计、电气组成、参数设置、数控编程、梯形图设计、故障诊断等多项综合实验实习功能，通过综合实验实习，达到理论联系实际和综合动手能力提高。本课题根据学生学习特点，设计数控综合实验台时，主要考虑以下几个方面问题：(1)实验台设计以数控铣床为模拟对象，既便于学生掌握数控系统，又可以降低造价；指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用

20、性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养9/44(2)选用功能强大、工作安全可靠、性能完善、市场占有率高数控系统，尽可能多把先进数控系统功能开放给学生学习；(3)采用开放性和模块化结构设计，尽可能把组成数控机床电气部分都能在实验台上展示，让学生有一个完整数控机床电气组成概念；(4)考虑数控系统

21、功能扩充，在使用过程中可不断开发新实验功能，机械执行件可以根据需要灵活配置；(5)充分考虑安全性设计原则，在保证实验效果前提下，实验台操作既能保证学生安全，又能保护贵重实验装置。设计总体思路是在对数控机床系统分析基础上，根据实际中常见一些数控机床故障问题，结合需要确定了实验台采用模块化设计，实验台主要由数控系统、机床电气控制接口板、主轴变频调速实验板模块、交流伺服驱动器及伺服电机模块、步进驱动及步进电机模块、输入输出模块等组成。然后再设计一个电器柜把各个模块方便拼接起来，组成一个数控机床故障诊断维修实验台。1.5 课题研究意义 本课题研制实验台采用开放式结构，将数控系统、电气系统和执行部件做成

22、展台形式，建立了基于FANUC 0iMate MD 数控系统柔性数控实验平台，使数控系统硬件组成、信号连接走向、参数含义和程序执行过程直观化。可面向高校开设数控技术、计算机控制技术、机电传动技术、机电控制等课程实验。开发出数控铣床故障维修实验台，可以实现以下功能：直观认识和掌指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台

23、进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养10/44 握FANUC 数控系统原理和数控加工程序执行过程、数控系统弱电信号和强电；控制信号匹配连接电气控制原理；编制数控加工程序并加工仿真；设置数控系统参数，编写PMC 程序；根据所给电路图拆装电气元件；实现伺服电机、主轴电机等执行件辅助动作运动控制；常见数控系统故障分析及处理。因此，数控维修实验台研制成功对于提

24、高数控技术及相关类课程实验教学效果、培养数控技术应用型人才都将起到积极推动作用。2数控铣床故障维修实验台总体设计 2.1 数控机床组成及工作原理 数控机床一般由人机接口及通讯接口、数控装置、伺服驱动装置、可编程控制器及电器控制装置、辅助装置、机床本体、测量装置组成，如图2.1 所示。图2.1 数控机床组成 1.数控装置 数控装置是数控机床核心，主要有硬件数控装置和计算机数控装置两指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故

25、障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养11/44 种形式，现在多采用计算机数控装置，简称CNC 装置。主要功能是：实现输入数字化零件程序，并完成输入信息存储、数据变换、插补运算以及实现各种控制功能。现代数控系统提供了多种程序输入方法，如通过面板人工现

26、场输入、通过磁盘驱动器输入、通过串行通讯口输入及传统纸带阅读机输入等。现代数控系统均配置有大容量存储器RAM 来存储已输入数控系统加工程序。通过数控系统显示器及键盘可现场对内存中加工程序进行编辑及修改。2.伺服驱动装置 这是数控机床执行机构驱动部件，包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机进给电机等。数控机床主轴和进给系统是由数控装置发出指令，通过电气或电液伺服系统实现。当几个进给轴实现联动时，可以完成点位、直线、平面曲线或空间曲线/面加工。3.数控机床辅助装置 这是指数控机床一些必备配套部件，用以保证数控机床运行。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及

27、监控检测装置等。4.编程机及其他一些附属设备 现代数控机床不仅可以用CNC 装置上键盘直接输入零件程序，也可以利用自动编程机，在机外进行零件程序编制，将程序记录在信息载体上(如纸带、磁带、磁盘等)，然后送入数控装置。对于较为复杂零件，一般都是采用这种自动程序编制方法。5.机床本体 指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控

28、实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养12/44 机床本体是在数控机床上自动完成各种切削加工机械部分。包括床身、立柱、立轴、进给机构等机械部件。根据不同零件加工要求，有车床、铣床、钻床、电加工机床以及其它类型。2.2 故障维修实验台开发环境 当前，数控机床行业所使用数控系统类型种类繁多，常见有FANUC、SIEMENS、MITISUBISHI、FA

29、GOR、NUM 等，但因其各自性能特点，在市场上占有率也不尽相同。FANUC 系统因其结构简单、技术成熟，产品批量大、生产成本低等特点成为世界上市场占有率最高数控系统(约占70%)，并且在各职业技术院校中也被广泛采用。我们所设计故障维修实验台正是基于目前FANUC 系统中最为常用FANUC 0i 系统设计面向用户能人为设置故障实验装置。机床故障大致可分为人为和非人为故障，而故障实验平台就是人为设置故障一种，通过故障实验台设置使数控机床在非故障状态下出现故障报警，为数控机床故障诊断及维修教学、培训和考试提供真实故障现象，且不会对机床造成损坏，这就是故障实验台作用。故障实验台主要运用在数控机床维修

30、教学、培训及考试当中。故障实验台上每一个开关都接在数控机床相应I/O 端口，当开关打上时，开关对应故障设置功能就会实现，即机床报警。维修人员就可以根据报警所提示内容，进行故障检测、定位及排除，从而达到掌握维修方法和原理目。为了完成设计要求，首先应对FANUC 系统本身做一个详细了解。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数

31、控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养13/44 2.3 数控系统及功能模块连接 2.3.1 数控系统选型及硬件配置 1、数控系统选型 FANUC 公司针对中国数控机床市场迅速发展、数控机床水平和使用特点，2008年在中国市场推出了新CNC 系统0i-D/0i Mate-D。该系统源自于FANUC 目前在国际市场上销售高端CNC 30i/31i/

32、32i系列，性能上比0i-C系列提高了许多，包括：硬件上采用了更高速CPU，提高了CNC 处理速度；标配了以太网；控制软件根据用户需要增加了一些控制及操作功能，特别是一些适于模具加工和汽车制造行业应用功能，如：纳米插补、用伺服电动机做主轴控制、电子齿轮箱、存储卡上程序编辑、PMC 功能块等。该系统是高性价比、高可靠性、高集成度小型化系统。代表了目前国内常用CNC最高水平。经过广泛分析和调研，数控故障维修实验台选用日本FANUC 0i Mate-D数控系统。FANUC 系统在中国市场占有率较高，选用该系统有利于学生对先进数控系统了解及掌握。2、数控系统硬件配置 FANUC 数控系统0i-D/0i

33、 Mate-D是高可靠性、高性价比、高集成度小型化系统。使用了高速串行伺服总线(用光缆连接)和串行I/O 数据口，有以太网口。0i Mate-MD是铣床（加工中心）用数控系统可使用is伺服电机和i主轴电机，控制轴数为4轴，可连一个I/O Linki伺服轴以控制外部机械。用于3轴联动数控综合实验台非常适合。系统总体配置如图2.2 所指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培

34、养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养14/44 示。图2.2 系统总体配置图(1)数控基本单元 选用FANUC SERIERS 0i Mate-MD 基本单元，结构如图2.3 所示，CNC 印刷板置于显示器后面，体积非常小，结构紧凑，便于布置。系统显示器选用8.4 英寸彩色LCD(液晶显示器)，L

35、CD 及CNC 单元集成为一体，在显示器右面配有MDI 键盘。图2.3 CNC单元结构 数控系统面板上各接口功用及连接如表2.1。表 2.1 FANUC 0i Mate MD 数控系统接口功用 指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结

36、构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养15/44 2.3.2 数控系统连接 硬件是 CNC系统基础部分，及数控系统软件相互配合，合理地组织、鼓励整个系统各项工作，实现各种数控功能，同时又是本次课题进行设计、开发平台，具有重要作用。FANUC 0i 系统控制单元由主 CPU、内存；PMC控制；I/O LINK控制；伺服控制；主轴控制；内存卡 I/F 以及 LED显示构成。其中，内存中包含系统软件、宏程序、梯形图以及参数等等。I/O 板包

37、括电源 PCB(内置)DC AC转换器、DI/DO、阅读机/穿孔机 I/F、显示控制以及手摇脉冲发生器控制。总体连接框图如图 2.4 所示：指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行

38、故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养16/44 图 2.4 总体连接框图(l)数控单元及伺服驱动部分连接 轴控制卡接口COP10A-1 输出脉宽调制指令，并通过FSSB光缆及伺服放指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连

39、接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养17/44 大器接口COP10B 相连，伺服放大器整形放大后，通过动力线输出驱动电流到伺服电机，电动机转动后，同轴编码器将速度反馈和位置反馈送到FSSB总线上，最终回到轴控制卡上进行处理。其连接方式如图2.5 所示。24V直流电源经CP1接口输入数控单元，CNC 单元经COP10A 接口、JA41接口及

40、伺服放大器COP10B 接口、JA7B接口相连，传递伺服信号。图2.5 数控单元及伺服系统连接（2）数控单元及主轴模块接口连接 CNC 系统中主轴模块用于控制驱动主轴电机。在加工中心上，主轴带动刀具旋转，根据切削速度、工件或刀具直径来设定相应转速，对所需加工工件进行各种加工。数控单元及主轴模块连接如图2.6 所示。如果主轴使用是变频器（指令线由JA40 模拟主轴接口连接），则这里连接主轴位置编码器,如果是机床主轴采用串行数字控制主轴放大器，指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也

41、越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养18/44 则编码器连接到主轴放大器JYA3，注意这两种接法信号线是不同，参照图2.7。图2.6 数控单元及主轴模块连接 a)数控系统及主轴编码器接口

42、 b)主轴模块及主轴编码器接口 图2.7 主轴编码器信号接口及功能连接 （3）数控单元及操作面板连接 如图2.8 所示0i Mate-MD系统采用FANUC I/O Link 串行接口，将CNC、I/O 单元、操作面板连接起来，并在各设备之间高速传送I/O 信号。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计

43、分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养19/44 图 2.8 FANUC 0i Mate MD 系统I/O Link 连接 I/O Link从站依次串联，JD1A 为总线输出端，连接到下一级从站；JD1B为总线输入端，及上一级从站相连，终断不需要终端连接器。如图2.9 所示。图2.9 I/O Link总线连接 主操作面板I/O 单元连接，如图2.10 所示。指导教师

44、完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养2

45、0/44 图2.10 主操作面板I/O 单元综合连接图（4）CNC 控制单元电源连接 从外部输入24V DC电源给0i/0i Mate系统控制单元供电。在图2.11 中绘出了AC 电源 ON/OFF 电路A和24V DC电源ON/OFF 电路 B。图2.11 CNC控制单元电源连接 (5)急停连接 如图2.12 所示，急停继电器第一个触点接到NC 急停输入（X8.4），第二个触点接到放大器电源模块CX4（2,3）。对于is 单轴放大器，接第一个放大器CX30(2,3 脚)，注意第一个CX19B 急停不要接线。注意：所有急停只能接触点，不要接24V电源。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验

46、实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养21/44（6）数控系统实物连接 数

47、控系统实物连接如图2.13 所示。图2.12 急停信号连 图2.13 数控系统实物连接 2.3.3 主轴变频调速模块 目前，变频器技术已经发展到相当成熟阶段，市场上变频器产品种类繁多，如：西门子MICRO MASTER/MIDI MASTER系列变频器、富士FVR-G7S系列变频器、三菱FR-A500 系列变频器、安川VS-616PC5/P5系列变频器等。本系统选择了三菱FR-S520 系列变频器对主轴进行速度控制。1)变频器操作面板说明 变频器操作面板如图2.14 所示。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控

48、机床故障诊断及维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养22/44 图2.14 变频器操作面板 2）变频器功能、连接及调试 三菱FR-S520SE-0.4K-CHT 系列变

49、频器输入电源为单相200240V，变频器端子接线图如图2.15 所示。变频器主回路端子和控制回路端子名称说明参考变频器使用手册。FANUC 0i Mate系统使用i系列伺服单元时，主轴控制通常采用变频器控制。CNCJA40 为模拟主轴指令信号输出接口，JA41连接主轴编码器。如图2.16 所示，系统向外部提供0-5V 模拟电压，接线比较简单，注意极性不要接错，否则变频器不能调速。图中ENB1/ENB2 用于外部控制，一般不用。变频器实物连接如图2.17 所示。指导教师完成时间年月日摘要为了满足学生实验实习需要课题进行了数控机床故障维修实验台设计随着数控机床推广和使用社会对掌握数控机床故障诊断及

50、维修高素质人才需求也越来越迫切传统数控实验设备及方法存在着自身局限实训和开发数控故障诊断及维修教学实验平台以满足数控高级应用性人才培养需求本文针对数控系统从系统体系结构硬件连接对数控实验台进行总体设计分析了主轴变频调速原理和伺服驱动系统对各功能模建立了连接分析了数控故结构和电气原理图并对系统进行了相关调试为数控机床用户进行故障诊断及维修提供了一条新途径本课题所开发故障维修实验台不仅在理论上进行了有益探索及研究还进行了系统具体实施工作对于高职院校数控维修高技能人才培养23/44 图2.15 变频器端子接线图 图2.16 CNC及变频器连接 图2.17 变频器端子接线图 2.3.4 伺服驱动系统