机床本体上电气故障课件.ppt

1、机床本体上电气故障机床本体上电气故障数控机床中主要为电气故障。数控机床中主要为电气故障。其中其中发生发生于于机床侧机床侧的电器器件及其组成电路中的电器器件及其组成电路中的故障的故障是是较为较为多见多见。掌握这些电器的故障诊断，对提掌握这些电器的故障诊断，对提高维修效率是极其重要的。高维修效率是极其重要的。5 机床本体电气故障分析机床本体电气故障分析 重点重点主要故障主要故障主要分析方法主要分析方法遵循基本原则遵循基本原则基础知识电气图、常用低压电器工作原理、功能、与基本结构。5.1 机床本体上电气故障机床本体上电气故障数控机床本体上（机床侧）的电气故障（强电故障）其中极大多数是低压电器故障低压

2、电器故障与需日常维护保养的器件与需日常维护保养的器件即前面维护中应该特别关注的器件主要诊断方法即硬件故障诊断方法硬件故障诊断方法。（可参考十种故障现象）5.2 机床电器机床电器低压电器交流电压交流电压 1200V、直流直流电压电压 1500V的的在电路中起在电路中起通断通断、保护、控制或调保护、控制或调节作用的电器。节作用的电器。电磁离合器电磁离合器机床侧电器配电电器控制电器执行电器电磁阀电磁阀在液压系统中用来控制液流方向的。它们在控制电路中是执行元件，必须通过接触器或继电器的触头来通断电源。熔断器熔断器各类开关电器各类开关电器继电器继电器接触器接触器断路器断路器电动机电动机电磁抱闸制动电磁抱

3、闸制动开关电器开关电器(主令电器)在控制电路中用作发布命令或控制程序的电器。控制器控制器 电气传动控制中的开关电器启动器启动器 主要用作电动机启动、停止、正反转，并作过载保护的开关电器5.3 低压电器低压电器共同的共同的主要故障特征主要故障特征接触问题接触问题因为它们都具有动因为它们都具有动断作用，并且都具断作用，并且都具有动断触头。有动断触头。共同的共同的故障现象故障现象失效失效 （不按规定进行动作）不按规定进行动作）分成分成两大类两大类：不动作不动作或或误动作误动作（不闭合、不释放）（不闭合、不释放）伴随性的故障现象伴随性的故障现象：噪声噪声共同的共同的分析方法分析方法：独立单元分析法、独

4、立单元分析法、内外因分析法内外因分析法、原理分析法。原理分析法。影响寿命的因素：环境条件 电压条件 安装与工作条件 操作方法/操作频率 维护保养不当接触问题接触问题触点污垢、氧化触点污垢、氧化熔焊熔焊联接不良联接不良不能到位接触不能到位接触定位机构移位定位机构移位、松动、损坏、弹、松动、损坏、弹性失效、磨损、润性失效、磨损、润滑不良、阻尼过大滑不良、阻尼过大（生锈或污染）等（生锈或污染）等机机械械结结构构失失灵灵卡死卡死延时或无法复位延时或无法复位常开型变成常闭常开型变成常闭型、常闭型变成常型、常闭型变成常开型开型 造成造成接触不良接触不良久未使用久未使用/长期失修长期失修表面拉表面拉/烧毛或

5、烧毛或有凸起金属颗粒有凸起金属颗粒触点不能断开触点不能断开 负载短路负载短路/大电流大电流造成而且又失修造成而且又失修。5.3.1 熔断器的常见故障与成因熔断器的常见故障与成因1.电动机启动瞬间熔体即熔断成因：负载侧短路或对地短路；熔体安装时受损伤；熔体规格太小。2.熔丝未断但电路不通成因：一般是熔体两端或接线端接触不良FU过载保护 单相断路器保护中，必须在前面先装有熔断器 以克服断路器可能的不动作，保证使用安全。熔断器的熔断现象熔断器的熔断现象例如：开关电源的熔断器保险管发黑且有亮斑严重短路必定对应有高压滤波电容击穿或整流管击穿故障。保险管不黑是慢慢地熔断，一般不易检查，可能是半桥中的一个开

6、关管不良或击穿。当过载电流不太大，熔断时间增长，会使金属蒸汽增多。当瞬间过载电流极大时，熔断点必呈光亮的烧结点。据此可判断过流电流的大小。5.3.2 开关故障开关故障Q或S刀开关 负载开关QF组合开关转换开关SC SB起动 停止 复合动合 动断 按钮按钮 位置开关行程开关限位开关 SQ动合 动断 复合静插座易静插座易烧损或氧烧损或氧化，造成化，造成接触不良接触不良。需要定期维修外壳应该外壳应该可靠接地可靠接地 久用失修的机床中易发故障久用失修的机床中易发故障移位、机构移位、机构失灵失灵/损坏损坏 开关故障开关故障现象与可能成因现象与可能成因例1：故障现象：按下停止按钮，再按起动按钮，被控电器不

7、动作故障。可能成因分析 停止按钮复位弹簧损坏、按钮接触不良、被控电器故障。例2：故障现象：撞车。硬件成因 挡块碰撞位置开关后触头不动作安装位置不对，离挡块太远；触头接触不良 联线松脱。开关失效成因 接触不良、连接不良 机构不良、损坏或安装欠妥、移位或松动 接地、绝缘不良会造成漏电与短路总结5.3.3空气断路器的常见故障成因空气断路器的常见故障成因低压断路器的工作原理 主主触触头头锁锁扣扣过流脱扣过流脱扣 欠压脱扣欠压脱扣 分励脱扣分励脱扣 双金属热脱扣双金属热脱扣分断弹簧分断弹簧QF或QM空气断路器的常见故障成因总结空气断路器的常见故障成因总结内因部件：触点熔焊，以及氧化问题 弹簧断裂、生锈卡

8、住或失效 线圈损坏 热元件的老化/弹性失效/尚未冷却复原 传动机构锈死或润滑不良阻力过大锁键和搭钩因长期使用而磨损。铁心工作面有油污或短路环断裂。电流脱扣器瞬时整定值太小。外因：电源电压的欠压/无压/干扰/过流/过载/短路/漏电等。5.3.4 继电器继电器 任何一种继电器，都具有某种能任何一种继电器，都具有某种能反应一定的外界反应一定的外界输入物理量输入物理量的的感应感应/知机构知机构与进行通断的与进行通断的执行机构执行机构从功能分类：控制继电器从功能分类：控制继电器中间继电器、时间继电器、速度继电器中间继电器、时间继电器、速度继电器 保护性继电器保护性继电器热继电器、欠压继电器、过流继电器热

9、继电器、欠压继电器、过流继电器 继电器的主要故障现象不动作与误动作。继电器的失效现象继电器的失效现象触点断开时腐蚀或粘结现象，触点断开时腐蚀或粘结现象，触点闭合时传动压降超过规定水平，触点闭合时传动压降超过规定水平，均为失效均为失效日常维护很重要日常维护很重要。修前技术准备必须了解所用继电器的种类所以，必须熟悉所以，必须熟悉常用常用继电器的工作原理、继电器的工作原理、激励（输入）信号、引线方式、通断动激励（输入）信号、引线方式、通断动作时间范围的设定、对环境条件与使用作时间范围的设定、对环境条件与使用频率的要求等。频率的要求等。电磁电磁继电器继电器静触点动触点极帽衔铁簧片铁心軛铁反力弹簧工作气

10、隙线圈结构常用的电磁式继电器显然失控现象发生后，对相关继电器检查应该包括电网、相应的控制电器的励磁线圈、触点、弹簧以及机械机构的失效。电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器线圈与电压源并联，输入量为电压信号 线圈与电压源串联 输入量为电流信号欠压/失压保护；制动和反转控制。过载及短路保护；直流电动机磁场控制或失磁/弱磁保护。如果发生在电网瞬间下降后恢复时电动机自行运转失控成因：继电器“自锁”（有reset）或按钮与联动的接触器熔焊状态。如果磁场太弱时，起动电流会很大会发生过流而无报警过流而无报警。正在运行的直流电机转速迅速升高飞车飞车中间继电器与速度中间继电器与速度继电器继电器中间继电器（符

11、号“KA”）实质上是一种电磁式电压继电器速度继电器速度继电器符号符号“KS（P）”按照被控电动机转速大小来对控制电路通断的电器。按照被控电动机转速大小来对控制电路通断的电器。其转轴与电动机同轴联接。与接触器配合使用作用：主要对电动机反接制动。常见故障常见故障：反接制动时，：反接制动时，不能制动不能制动内胶木摆杆断裂、动合触头（氧化）接触不良、弹内胶木摆杆断裂、动合触头（氧化）接触不良、弹性动触头断裂或失去弹性。性动触头断裂或失去弹性。不正常不正常弹性动触片调整不当。可调整螺钉向上，弹性减小。弹性动触片调整不当。可调整螺钉向上，弹性减小。线圈 动合触头 动断触头 KA KA KA常见故障与接触器

12、类似过电流过电流继电器继电器过电流继电器符号“KOC”用于重载或频繁起动场合对主电路或电动机（直流电机或绕线转子的异步电动机）过载和短路保护。过电流现象的成因过电流现象的成因：1.不正确的起动不正确的起动操作方法不当操作方法不当；频繁短时正反转起动或制动；频繁短时正反转起动或制动2.过大负载转矩过大负载转矩由于由于机械阻力过大机械阻力过大。3.另外，另外，交流电动机交流电动机定子绕组串联的定子绕组串联的限流电阻损坏限流电阻损坏而不起作用。而不起作用。过电流的特点：过电流的特点：1 过电流过电流 短路电流短路电流 2 过电流动作时的强度值过电流动作时的强度值=起动电流的起动电流的1.2倍倍3 过

13、电流报警几率高于短路报警。过电流报警几率高于短路报警。热热继电器继电器热继电器热继电器（符号符号“FR”）一般用作交流电动机的过载保护。一般用作交流电动机的过载保护。当电动机操作频率过高或起动时间过长，当电动机操作频率过高或起动时间过长，热继电器会烧毁会误动作，必须与接触器或断路器同时使用。热继电器会烧毁会误动作，必须与接触器或断路器同时使用。可见可见热继电器的安装、维修与调整、环境的温度热继电器的安装、维修与调整、环境的温度与稳定性、操作（例它动作后的复位、操作与稳定性、操作（例它动作后的复位、操作频率的高低）以及负载效应（负载的短路、频率的高低）以及负载效应（负载的短路、过流、阻抗过大使起

14、动时间过长等。）都成过流、阻抗过大使起动时间过长等。）都成为影响因素。为影响因素。热元件 动断触头 FR FR或TR应该说应该说热继电器只是具有过热继电器只是具有过热保护作用。热保护作用。由于热惯性由于热惯性过载电流大时，它短时间内可过载电流大时，它短时间内可动作，如过载电流小，它需较长动作，如过载电流小，它需较长时间才可动作时间才可动作就不可靠。而就不可靠。而对于过流、过载、短路等保护作对于过流、过载、短路等保护作用，用，必须与其它的短路保护器一必须与其它的短路保护器一起使用：熔断器、接触器、断路起使用：熔断器、接触器、断路器与漏电保护装置一起应用。器与漏电保护装置一起应用。常见故障分析：（

15、常见故障分析：（常见主要故障为常见主要故障为1 1与与2 2）1.电动机严重电动机严重过载过载而热继电器不动作而热继电器不动作动作机构卡死、导板脱出、额定值选得太大、整动作机构卡死、导板脱出、额定值选得太大、整 定电流调节太大、热元件烧毁或脱焊定电流调节太大、热元件烧毁或脱焊热继电器损坏。也可能是控制电路不通。热继电器损坏。也可能是控制电路不通。2.误动作误动作电动机起动时间过长、整定电流调节太小、电动机操作频率过高、受强烈的电动机起动时间过长、整定电流调节太小、电动机操作频率过高、受强烈的冲击振动、环境温度过高、冲击振动、环境温度过高、维修后维修后的联接导线过细，导热性差，热继电器可能提前动

16、作的联接导线过细，导热性差，热继电器可能提前动作。联接导线过粗，可能滞后动作。联接导线过粗，可能滞后动作。3.热元件烧毁热元件烧毁/性能故障性能故障负载侧负载侧短路或过流短路或过流、电动机操作频率过高或起动时间过长。、电动机操作频率过高或起动时间过长。4.控制电路不通控制电路不通动断开关接触不良（例：触头表面污垢）或弹性失效、手动复位的热动断开关接触不良（例：触头表面污垢）或弹性失效、手动复位的热继电器在动作后未复位、自动复位的热继电器中调节螺钉未调试到自动复位的位置上。继电器在动作后未复位、自动复位的热继电器中调节螺钉未调试到自动复位的位置上。时间时间继电器继电器常见故障常见故障不动作不动作

17、与与输入不满足、无法输出以及独立单元根本不传递信息等有关输入不满足、无法输出以及独立单元根本不传递信息等有关 误动作误动作与输入与输出无关，独立单元内部与输入与输出无关，独立单元内部“阻抗阻抗”过大与过小。过大与过小。（这里是延时特性的失控（这里是延时特性的失控过长或过短。）过长或过短。）1.延时触头不动作延时触头不动作电源电压低于线圈额定电压电源电压低于线圈额定电压（输入输入电压问题）电压问题）电磁铁线圈断线电磁铁线圈断线（内部线路问题内部线路问题）棘爪无弹性不能刹住棘轮棘爪无弹性不能刹住棘轮 游丝断裂游丝断裂（传动机构传动机构问题）；问题）；如是如是电动机时间继电器电动机时间继电器 也可能

18、是同步电动机线圈断线也可能是同步电动机线圈断线（负载（负载输出输出回路开路）回路开路）触头接触不良或熔焊触头接触不良或熔焊。2.延时时间缩短或没有延时作用延时时间缩短或没有延时作用（相当于（相当于RC太小）太小）若是若是空气阻尼式空气阻尼式的，一般是气室漏气的，一般是气室漏气若是若是电磁式电磁式的，一般为非磁性垫片磨损。的，一般为非磁性垫片磨损。3.延时时间变长延时时间变长（相当于（相当于RC太大）太大）若是若是空气阻尼式空气阻尼式的，气室内有灰尘使气道堵塞的，气室内有灰尘使气道堵塞若是若是电动式电动式的，是传动机构润滑不良。的，是传动机构润滑不良。时间继电器时间继电器符号符号“KT”是按时间

19、控制的继电器。是按时间控制的继电器。有刻度有刻度可调整延时时间的时间继电器。可调整延时时间的时间继电器。无刻度无刻度不可调整延时值的时间继电器。不可调整延时值的时间继电器。必须分清：不同继电器要求在接通或分断必须分清：不同继电器要求在接通或分断离合器电磁铁线圈离合器电磁铁线圈电源时才可调节延时电源时才可调节延时5.3.5 接触器接触器频繁通断频繁通断工作工作主要控制对象是主要控制对象是电动机电动机。线圈 动合触头 动断触头（非控制电路、控制电路）KM KM KM KM接触器主要常见故障：接触器主要常见故障：不闭合不闭合不释放不释放噪声噪声交流接触器：线圈易烧毁、断电后由于剩磁而不释放、辅助触交

20、流接触器：线圈易烧毁、断电后由于剩磁而不释放、辅助触头不可靠头不可靠 电磁铁的分磁环易断裂。电磁铁的分磁环易断裂。直流接触器：触头电磨损直流接触器：触头电磨损 接触器主触头熔焊接触器主触头熔焊：回路电压过低、触头：回路电压过低、触头弹簧压力过小、铁心表面有凸起的金属颗粒、弹簧压力过小、铁心表面有凸起的金属颗粒、负载侧短路、使用频率过高或负载侧短路、使用频率过高或电源电压过低（输入问题）电源电压过低（输入问题）铁心机械卡住铁心机械卡住线圈匝间短路、操作频率或电源电压过高过线圈匝间短路、操作频率或电源电压过高过高高/过低使线圈过热或烧毁、断线、线圈额定过低使线圈过热或烧毁、断线、线圈额定电压低于电

21、源电压电压低于电源电压 反力弹簧损坏、铁心极面有油污反力弹簧损坏、铁心极面有油污/尘埃黏着尘埃黏着、去磁气隙消失使剩磁增大去磁气隙消失使剩磁增大、主触头熔焊、主触头熔焊 电源电压过低电源电压过低、铁心极面有油污铁心极面有油污/尘埃黏着尘埃黏着、触、触头弹簧压力过大、铁心短路环断裂头弹簧压力过大、铁心短路环断裂 5.4 执行电器执行电器 包括：电动机电磁抱闸制动电磁离合器电磁阀等5.4.1 电磁抱闸制动电磁抱闸制动 电磁抱闸制动电磁抱闸制动按下按下SB2后，接触器后，接触器KM1线圈先得线圈先得电闭合，电磁抱闸电闭合，电磁抱闸YB得电，衔铁得电，衔铁被铁心吸合，通过弹簧杠杆使闸瓦被铁心吸合，通过

22、弹簧杠杆使闸瓦松开闸轮，然后接触器松开闸轮，然后接触器KM2线圈线圈得电，电动机得电，电动机M M得电起动。得电起动。电磁铁 衔铁 抱闸 电动机 制动轮 弹簧 电磁抱闸的结构 L1 L2 L3 Q FU1 FU2 FR KM2 FU3 SB1 KM1 FR SB2 KM2YB KM1 M KM1 3 KM2 电磁制动控制线路电磁抱闸制动动作流程图电磁抱闸制动动作流程图 按按下下SB2接触接触器器KM1线圈线圈闭合闭合电电磁磁抱抱闸闸线线圈圈YB得得电电KM1触点触点闭合闭合铁铁心心磁磁化化、吸吸合合衔衔铁铁闸闸瓦瓦松松开开闸闸轮轮接触接触器器KM2线圈线圈得电得电电电动动机机得得电电起起动动磁

23、力克服：磁力克服：弹力弹力机械摩擦力机械摩擦力与磁阻力与磁阻力间隙过大、或铁心极面铁心极面太脏KM2触点触点闭合闭合用来分析各环节的可能故障而导致制动的失效或误动作主令电器故障？延时设定延时设定接触器故障线圈？闸瓦脱落？5.4.2 电磁阀电磁阀 可见可见由阀体（阀芯）滑动良好与否、由阀体（阀芯）滑动良好与否、电磁铁的励磁线圈工作电压正常与否、电磁铁的励磁线圈工作电压正常与否、衔铁与铁心间距是否有额定的气隙、衔铁与铁心间距是否有额定的气隙、弹簧的弹性是否正常等等，弹簧的弹性是否正常等等，将是电磁阀失效的成因。将是电磁阀失效的成因。刀架移动性或不动故障主轴不能换刀故障工作台不转等故障首先应该检查电

24、磁阀系统：它的励磁线圈及其与之相连的保护装置、机构及其相配的控制电器（接触器或继电器）。电磁阀由阀体和电磁铁组成，在液压系统中用来控制液流方向与通断。必须通过接触器或继电器的触头来通断电源。原理：阀门的开关由电磁铁的励磁线圈得电与失电是吸合与放开衔铁（之间间隙太大不行），从而使弹簧的压缩与张驰推动滑阀往返移动。使用场合：刀架移动系统、主轴换刀系统、工作台系统。5.4.3 电磁离合器电磁离合器电磁离合器电磁离合器电磁联轴器电磁联轴器有爪式与摩擦片式。有爪式与摩擦片式。摩擦片式离合器摩擦片式离合器是用表面摩擦方式来传递或隔离两根轴的转矩。是用表面摩擦方式来传递或隔离两根轴的转矩。工作原理：工作原理

25、：主动轴侧装有的电磁铁线圈经主动轴侧装有的电磁铁线圈经电刷电刷通直流后，吸引从通直流后，吸引从动轴侧的盘形衔铁克服动轴侧的盘形衔铁克服弹簧弹簧阻力向主动轴的磁轭靠拢，并压紧主动轴阻力向主动轴的磁轭靠拢，并压紧主动轴端面的端面的摩擦片摩擦片环上环上。（直流电源供电）。（直流电源供电）制动力或传递力矩大小，是通过控制电磁铁的励磁电流的大制动力或传递力矩大小，是通过控制电磁铁的励磁电流的大小小（可变电阻可变电阻）实现的。）实现的。而且与可变电阻并联的电容而且与可变电阻并联的电容（加速电容）（加速电容）可可起到加速作用。起到加速作用。使用场合：用于主轴制动中使用场合：用于主轴制动中 使主轴与电机脱落，并压紧在床身上，使主轴迅速制动。使主轴与电机脱落，并压紧在床身上，使主轴迅速制动。