《数控机床故障诊断与维修》课件模块4.ppt

1、 任务一任务一 启动启动FANUC 0i Mate TD-数控系统数控系统连接与维修连接与维修 任务导入任务导入 FANUC 0i Mate TD数控装置，数控装置有哪些接口？这些接口是如何连接的？模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i Mate TD)FANUC 0i Mate TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.了解FANUC Oi Mate TD数控装置接口定义 2.掌握FANUC Oi Mate TD电气控制原理 能力目标 1.会连接FANUC Oi Mate TD接口线路 2.能排除FANUC Oi Mate TD数控装置电源故障任务描述任务描述了解数控装置接口功能

2、含义，掌握接口硬件与其它单元连接，绘制出数控装置电源电气控制原理，会排除数控装置电源系统故障。相关知识相关知识 一、数控装置接口 二、总体连线图 FANUC Oi Mate TD数控装置与外设连接 三、数控装置连接任务实施任务实施 一、FANUC Oi Mate TD接口认识 1.查阅FANUC Oi Mate TD技术手册。2.指出接口名称、功能及接口端子引脚含义。3.绘制FANUC Oi Mate TD连线功能框图。二、系统连接 1.数控装置与变频器、I/O LINK及伺服驱动器的连接。2.启动停止按钮指示灯连接。3.数控装置与电源连接。三、数控装置电源系统故障排除知识拓展知识拓展 一、F

3、ANUC-16/18/21/0iA数控装置 1.FANUC-16/18/21/0iA组成及特点 1)数控装置主要特点 2)FANUC 0iA系统的组成 3)FANUC 0iA数控装置连接 二、FANUC-16i/18i/21i/0iB/0iC组成及特点 1.主要特点 2.FANUC 0iB系统组成及功能连接 3.FANUC 0iB系统的接口功能 4.FANUC 0iB系统的应用 三、FANUC 0i Mate B/0i Mate C组成及特点 1.系统的主要特点 2.FANUC 0i Mate C系统的接口功能 3.FANUC 0i Mate C系统的应用 技能训练技能训练 1.FANUC 0

4、iA系统数控车床电源供电原理图绘制。2.FANUC 0i Mate C系统数控车床系统电源测绘与元件功能说明。3.FANUC Oi Mate TD系统数控车床电源系统接线图绘制。任务二任务二 保存机床数据保存机床数据-系统参数备份与调系统参数备份与调整整 任务导入任务导入 FANUC 0i Mate TD数控装置参数图片，数控装置有哪些参数？这些参数是如何设置的？模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i Mate FANUC 0i Mate TD)TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.熟悉FANUC 0i Mate TD数控装置参数及设置方法 2.了解参数设置对数控系统作用及影响

5、 能力目标 1.会进行FANUC 0i Mate TD数控装置参数的备份 2.能调整和设置FANUC 0i Mate TD数控装置参数任务描述任务描述本任务要掌握数控装置的参数功能及参数备份方法，调整和设置数控装置参数。相关知识相关知识 一、FANUC 0i系统通用参数 1.有关“SETTING”参数号00000023。用于设定写保护开关、RS232C及串行口通道停止位、波特率等。2.坐标轴控制和设定单位相关参数号10011023。主要用于设定坐标轴的移动单位、坐标控制方式、伺服轴的设定、坐标的运动方式等等。3.与机床坐标系设定、参考点、原点等相关的参数号12011280。主要用于设定机床的坐

6、标系的设定，原点的偏移、工件坐标系的扩展等等。4.与存储行程检查相关的参数号13001327。主要是用于坐标轴保护区域的设定等等。5.与坐标轴进给、快速移动速度、手动速度等相关的参数号14011465。主要用于机床坐标轴在各种移动方式移动速度设定，包括快移速度、进给速度、手动移动速度的设定等。6.与加减速控制相关的参数号16011785。用于设定各种插补方式下的启动停止时的加减速的方式，以及在程序路径发生变化时(如出现转角、过渡等)进给速度的设定。7.与程序编制相关的参数号34013460。用于设置编程时的数据格式，设置使用的G指令格式、设置系统缺省的有效指令模态等。8.与螺距误差补偿相关的参

7、数号36203627。有对螺距误差进行误差补偿，有补偿的方式、补偿的点数、补偿的起始位置、补偿的间隔等参数进行设置。二、参数查看 1.按MDI面板上的功能键【SYSTEM】一次或几次后，再按软键【参数】选择参数页面；2.参数页面有多页组成，通过翻页键或光标移动键，显示需要的参数页面，或键盘输入想显示的参数号，然后按软键【检索】。三、存储卡参数的备份 1.引导系统参数备份 2.系统数据分别备份 3.参数设定与修改任务实施任务实施 一、系统参数查阅 1.进入参数设置画面，查看系统参数。2.查阅相关技术手册，了解参数含义。二、系统内部参数备份与恢复 1.按照参数备份功能菜单要求，将数据备份到CF卡上

8、。2.按照参数恢复功能菜单要求，将CF卡数据恢复到数控装置中。三、参数修改与设置知识拓展知识拓展 一、数控系统基本参数的含义 1.与轴有关的参数 2.与存储行程检测相关的参数 3.与轴进给速度的参数 4.与DI/DO有关的参数 5.与显示和编辑相关的参数 二、使用个人计算机（PC)进行数据的备份和恢复 在数控系统与计算机之间进行数据的备份和恢复操作之前，要先做一些准备工作，包括计算机、通信电缆和通信软件。技能训练技能训练 1.利用RS232进行FANUC数控装置串口数据备份与恢复。2.FANUC 0i Mate TD返回参考点速度参数的设置与验证。3.FANUC 0i Mate TD行程限位参

9、数的设置与验证。任务三任务三 连接连接iSV20-进给伺服系统原理与进给伺服系统原理与维修维修 任务导入任务导入 伺服驱动器的主电源是三相220V的交流电，通过交流接触器接入控制，交流接触器的线圈受伺服放大器CX29端口控制。伺服驱动器是如何控制？通电顺序有何要求？模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i FANUC 0i Mate TD)Mate TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.了解iSV20伺服驱动系统接口 2.掌握iSV20伺服驱动器电气连接 能力目标 1.会连接iSV20伺服驱动器 2.能排除iSV20常见故障任务描述任务描述通过装调维修实训装置上训练，掌握接口与其

10、它单元连接，绘制出伺服驱动器电气控制原理，会排除伺服系统常见故障。相关知识相关知识 一、伺服系统电气控制原理 二、同步交流伺服电动机速度控制 1.调速原理 通过改变加在定子绕组上的交流电频率，实现同步交流电动机的速度控制。从控制频率的方法上，可分为他控和自控变频调速系统两种。2.SPWM变频器任务实施任务实施 一、FANUC iSV 20伺服驱动器接口认识 1.查阅FANUC iSV 20伺服驱动器技术手册。2.指出接口名称、功能及接口端子引脚含义。3.绘制FANUC iSV 20伺服驱动器连接功能框图。二、系统连接 1.FANUC iSV 20与数控装置之间光缆连接。2.FANUC iSV

11、20温度检测信号连接。3.FANUC iSV 20控制电源连接。4.伺服驱动主电源及伺服电动机编码器接口连接。三、伺服系统故障排除知识拓展知识拓展 一、交流伺服电动机分类和特点 1.分类和特点 交流伺服电动机可分为异步型和同步型。异步型交流伺服电动机，又称为交流感应电动机，定子通入交流电产生旋转磁场，转子由空心的(鼠笼状或杯状)非磁性材料(如铜或铝)制成。同步型交流伺服电动机，按转子结构又分为电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式，其中磁滞式和反应式同步电动机存在效率低、功率因数低、功率容量小等缺点。数控机床的进给伺服系统，多采用永磁式交流伺服电动机，它结构简单、运行可靠

12、、效率高。2.永磁式交流伺服电动机 1)结构 永磁同步电动机主要有定子、转子和检测元件 2)工作原理 3)永磁同步伺服电动机的特点(1)机械特性硬 交流伺服电动机的机械特性(转速与转矩关系曲线)非常硬，接近水平直线。另外，断续工作区范围大，尤其是在高速区，这有利于提高电动机的加、减速能力。(2)高可靠性 用电子逆变器取代了直流电动机换向器和电刷，交流伺服电动机工作寿命由轴承决定。(3)热容量大 交流伺服电动机能量主要损耗在定子绕组与铁芯上，散热容易，而直流电动机能量损耗主要在转子上，散热困难。(4)转子惯量小，电动机的加速度高，响应快。3.矢量变换控制的SPWM调速系统 交流永磁同步电动机矢量

13、变频控制是转子位置定向的矢量控制。由电动机上的转子位置检测装置(如光电编码器)测得转子位置，经正弦信号发生器得到三个正弦波位置信号，由这三个正弦波位置信号去控制定子三个绕组的电流。二、与伺服控制有关参数 模拟伺服进给通过可调电阻进行调整，交流及全数字伺服系统通参数进行调整，速度环和位置环参数调整是否正确直接影响伺服系统的性能。1.速度环参数作用 2.位置环参数作用 三、进给伺服系统常见故障 1.超程 当进给运动超过系统软件设定的行程范围，或机床移动到极限位置压下限位开关，就会发生超程报警。一般出现故障时会在显示器上报警或通过指示灯显示，利用机床操作面板的“超程解除”键或手动移动坐标轴，可排除硬

14、件限位超程故障。.过载.窜动 .爬行.振动.伺服电动机不转.位置误差报警.漂移 .回参考点故障 四、常见故障诊断实例.伺服驱动单元过载 故障现象：某立式加工中心，配备FANUC 0系统及系列伺服驱动单元，出现加工中心不能正常工作，显示器显示414号报警，同时伺服驱动单元报警显示号码“9”。故障处理：更换相同的晶体管功率模块，若没有相同的备件，可选择工作电流、反向截止电压、频率、功耗等参数相近晶体管模块替代。技能训练技能训练 2.查阅相关技术资料，通过修改iSV 20伺服系统参数方法改变伺服电动机旋转方向。3.设置iSV 20伺服驱动器过载故障现象，检查故障产生原因，列出排查方法。4.设置iSV

15、 20伺服驱动器不能加载主电源故障现象，检查故障产生原因，列出排查方法。任务四任务四 连接变频器连接变频器-模拟主轴伺服系统原模拟主轴伺服系统原理与维修理与维修 任务导入任务导入 在中、高档数控机床中，主轴运动采用直流伺服驱动或交流伺服驱动，有的机床用变频器实现主轴无级调速。主轴伺服驱动有何要求？如何控制？模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i Mate TD)FANUC 0i Mate TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.了解模拟主轴伺服系统接口定义 2.掌握模拟主轴伺服系统电气连接 能力目标 1.会连接模拟主轴驱动器 2.能排除主轴伺服常见故障任务描述任务描述掌握接口与其

16、它单元连接，绘制出系统模拟量主轴电气控制原理，会排除变频器常见故障。相关知识相关知识 一、FANUC 0i Mate TD模拟量主轴控制原理 2.与主轴控制相关的输入/输出开关量 二、FANUC 0i Mate TD模拟量主轴输出接口 三、三菱通用变频器FR-D700接口任务实施任务实施 一、FANUC 0i Mate TD主轴连接接口认识 1.指出JA40、JA41接口功能及接口端子引脚含义。2.指出三菱通用变频器FR-D700控制端子含义。3.绘制FANUC 0i Mate TD与主轴外设连接功能框图。二、系统连接 1.数控装置与变频器、主轴编码器信号连接。2.变频器正反转控制信号连接。3

17、.变频器主电源连接。三、模拟量主轴故障排除知识拓展知识拓展 一、FANUC 0i Mate TD与串行主轴放大器 1.与一体化伺服SVPM连接 2.FANUC 0i Mate TD主轴连接形式 二、与主轴有关参数 1.系统参数 2.变频器参数 三、主轴常见故障诊断实例 1.过电流报警 故障现象：在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。故障处理：仔细测量绕组的各相电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路。拆开检查发现，内部绕组与引出线的连接处绝缘套已经老化，经重新连接后，对地电阻恢复正常。再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现。3.不执行螺纹加工 4.螺纹加工出现“

18、乱牙”故障现象：某配套数控车床，在G32车螺纹时，出现起始段螺纹“乱牙”的故障。故障处理：解决以上故障的方法有如下两种：1)通过在主轴旋转指令(M03)后、螺纹加工指令(G32)前增加G04延时指令，保证在主轴速度稳定后，再开始螺纹加工。2)更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度稳定后，再真正接触工件，开始螺纹的加工。5.工件表面出现周期性振纹 6.变频器过压报警技能训练技能训练 1.图4-4-11为欧姆龙3G3JZ变频器接线，查阅资料，绘制与FANUC 0i Mate TD连接控制原理图。2.查阅相关技术资料，选择FANUC串行主轴，绘制与FANUC 0i Mate

19、TD连接控制原理图。任务五任务五 排查四工位电动刀架故障排查四工位电动刀架故障-电动刀电动刀架原理与维修架原理与维修 任务导入任务导入 电动刀架必须具有良好强度和刚性，以承受粗加工的切削力，同时还要保证每次转位重复定位精度。数控系统PMC如何控制换刀过程？如何通过PMC梯形图判断四工位电动刀架的故障?模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i Mate FANUC 0i Mate TD)TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.了解四工位电动刀架的结构 2.掌握电动刀架电气控制原理 能力目标 1.会连接FANUC系统四工位电动刀架电气控制线路 2.会通过PMC梯形图判断刀架电气故障任务

20、描述任务描述本任务掌握四工位电动刀架硬件连接，利用PMC梯形图监控四工位电动刀架运行，判断刀架发生部位，排除电动刀架常见故障。相关知识相关知识 一、电动刀架结构及工作原理 1.四工位电动刀架结构 图4-5-3为四工位电动刀架结构，当机床执行加工程序中的换刀指令时，刀架自动转位换刀。其换刀过程如下。1)刀架抬起 2)刀架转位 3)刀架定位 4)刀架夹紧 2.霍尔式无触点发信盘 3.电动刀架工作过程 数控装置发出换刀信号刀架电动机正转使锁紧装置松开且刀架旋转检测刀位信号刀架电动机反转定位并夹紧延时换刀动作结束。二、电动刀架电气控制 1.六工位电动刀架 2.四工位电动刀架任务实施任务实施 一、四工位

21、电动刀架PMC地址认识 1.查阅技术手册，找出手动换刀按键PMC输入地址。2.指出刀架电动机正反转PMC输出地址。3.指出刀架霍尔元件PMC输入地址。二、刀架线路连接 1.电动刀架电动机主回路连接。2.电动刀架控制回路连接。三、电动刀架故障排除 知识拓展知识拓展 一、盘形回转刀架 二、电动刀架常见故障分析 电动刀架常见故障有换刀指令失效、刀架转位不停、刀架电动机无法正常启动、刀架无法锁紧等。三、刀架常见故障诊断实例 1.换刀时噪声大 故障现象：四工位刀架换刀时一直伴随有“呼啦，呼啦”的噪声。故障分析：换刀时，电动机带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮实现换刀。电动机和蜗杆及两端的轴承换刀时高速旋转，很容易造

22、成磨损，而传动部件磨损会产生较大的噪声。操作人员反映换刀时除有噪声外，电动机也没发热，加工精度也稳定。初步断定是蜗杆两端轴承失效引起噪声。故障处理：关闭机床电源，拆下电动机及刀架底座，取出蜗杆，发现右端轴承磨损严重，原因是操作人员长期使用乳化液，没有及时润滑。更换轴承并加注润滑油后，噪声消除。2.换刀指令失效 3.刀架转动突然停止 4.刀架旋转不停 5.刀架不能夹紧 6.某一刀位找不到 7.换刀中刀架电动机瞬时停止 8.换刀过程出现错误刀位号技能训练技能训练 1.四工位电动刀架换T4刀时，刀架一直旋转、无法找到刀位，并出现换刀超时报警，通过PMC梯形图分析原因。2.更换四工位电动刀架发信盘，调

23、试刀架 任务六任务六 自动返回原点自动返回原点-返回参考点原理与返回参考点原理与维修维修 任务导入任务导入 回参考点的位置不准将影响零件的加工精度，严重会出现撞车事故。数控系统是如何控制返回参考点？有哪些返回方式？如何判断及排除机床返回参考点过程中的故障？模块四模块四 数控车床（数控车床（FANUC 0i Mate FANUC 0i Mate TD)TD)原理与维修原理与维修 知识目标 1.了解数控机床返回参考点过程 2.掌握返回参考点电气控制原理 能力目标 1.会连接FANUC系统返回参考点电气控制线路 2.会通过PMC梯形图判断返回参考点故障任务描述任务描述本任务要掌握数控车床回参考点输入

24、输出控制PMC信号，通过装调维修实训装置训练，掌握电气控制原理及线路连接，会排除机床回参考点常见故障。相关知识相关知识 一、FANUC 0i Mate TD回参考点原理 FANUC 0i Mate TD系统采用增量式返回参考点，手动参考点返回方式下，工作台快速接近参考点开关，经减速开关减速后，以低速寻找栅格作为机床零点。图4-6-3为回参考点时序图。回参考满足以下条件：1)回参考点（ZRN)方式有效，对应PMC地址G43.7=1，同时G43.0和G43.2同时为1；2)轴选择有效，对应PMC地址G100G102=1；3)减速开关触发有效，对应PMC地址X9.0X8.3或G196.03从1到0再

25、到1；4)电气栅格被读入，找到参考点；5)参考点建立，CNC向PMC发出完成信号。二、电气控制原理任务实施任务实施 一、返回参考点PMC地址认识 1.查阅技术手册，找出手动返回参考点按键PMC输入地址。2.指出X轴返回参考点PMC输入输出地址。3.指出Z轴返回参考点PMC输入输出地址。二、电路连接 1.X轴返回参考点控制输入线路连接。2.Z轴返回参考点控制输入线路连接。三、返回参考点电气控制故障排除知识拓展知识拓展 一、数控机床回参考点方式 数控机床的位置检测装置无论是采用脉冲编码器、感应同步器、磁栅或光栅。1.栅格方式 2.磁性开关方式 二、栅格方式返回参考点方式 三、FANUC系统绝对式返

26、回参考点 绝对回零方式采用绝对位置编码器，一旦零点建立无需每次开机回零，即便系统关断电源，断电后的机床位置偏移被保存在电动机编码器SRAM中，并通过伺服放大器上的电池支持电动机编码器SRAM中的数据。四、常见返回参考点故障分析 在实际工作当中，就必须了解与返回参考点有关的知识，在维修前要知道机床属于哪一种返回参考点方式，常见的参数有哪些。一般维修时不需要修改参数，但如果是绝对式编码器返回参考点故障就需要修改参数，这就需要理解参数的含义，返回参考点方式不同，故障也不相同。三、回参考点常见故障诊断实例 1.回参考点超程报警 故障现象：某配套FANUC加工中心开机后在回参考点过程中，发生超程报警。故障分析：经检查，发现该机床在回参考点时，当压下减速开关后，坐标轴无减速动作，由此判断故障原因应在减速检测信号上。通过系统的输入状态显示，发现该信号在回参考点减速挡块压合与松开情况下，状态均无变化，对照原理图检查线路，确认该轴的回参考点减速开关由于切削液的侵入而损坏。故障处理：更换参考点开关，故障消除。2.不执行返回参考点操作 3.X轴偏移固定值 4.定位随机每次有不同的值 5.加工零件尺寸超差 6.找不到零点 7.急停报警 8.立式数控铣床，Z轴不能返回参考点技能训练技能训练 1.工作台极限行程开关、回参考点开关安装与调整。2.Z轴回零无法找到一转信号，分析故障原因，列出诊断方法。