数控机床故障诊断与维修：第6章_数控机床电气部分故障诊断与维护

1、第6章 数控机床电气部分故障诊断与维护,目录,6.1数控机床常用控制电器,1,6.2数控机床电气系统故障检查方法,2,6.3数控机床的抗干扰,3,4,5,6.4数控机床PLC控制器概述,6.5数控机床PLC控制的故障诊断,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 1接触器的型号及电气符号 接触器是一种适用于远距离频繁地接通和断开交直流主电路及大容量控制电路的电器。它具有低电压释放保护功能、控制容量大、能远距离控制等优点，在自动控制系统中应用非常广泛，但也存在噪声大、寿命短等缺点。其主要控制对象是电动机，也可用于控制电焊机、电容器组、电热装置、照明设备等其他负载。 接触器能接通和断开负载电流

2、，但不可以切断短路电流，因此常与熔断器、热继电器等配合使用。 接触器分为交流接触器和直流接触器两类，两者都是利用电磁吸力和弹簧的反作用力使触点闭合或断开的一种电器，但在结构上有各自特殊的地方，不能混用,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 1接触器的型号及电气符号 （1）接触器的型号及含义 C 1 2 3 / 4 其中：C一接触器； 1一接触器类别：J表示交流，Z表示直流； 2一设计序号； 3一主触点额定电流（A）； 4一主触点数,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 1接触器的型号及电气符号 （2）接触器的图形及文字符号 接触器的图形及文字符号如图6-1所示。 （a）线圈；（

3、b）常开触点；（c）常闭触点,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 2交流接触器 交流接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他部件组成。常用的型号有CJ20、CJX、CJl2、CJl0和CJ0系列。 1.CJ0系列属老产品，已有CJ0A、CJ0B等改进型产品予以取代；CJ10、CJ12系列是早期全国统一设计的系列产品，使用较为广泛； 2.CJX系列消弧接触器是近年发展起来的新产品，采用了与晶闸管相结合的形式，避免了接触器在分断时产生电弧的现象，适用于条件较差、频繁起动和反接制动的电路中； 3.CJ20系列交流接触器是全国统一设计的新型接触器，主要适用于50Hz、电压660V以下（其中

4、部分可用于1100V）、电流630A以下的电力线路中,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 2交流接触器 交流接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他部件组成。常用的型号有CJ20、CJX、CJl2、CJl0和CJ0系列。 4.CJ20为开启式结构，型式为直动式、主体布置、双断点结构。CJ2063型及其以上的接触器采用压铸铝底座，并以增强耐弧塑料底板和高强度陶瓷灭弧罩组成三段式结构，触点系统的动触点为船形结构，具有较高的强度和较大的热容量，静触点选用型材并配以铁质引弧角，便于电弧向外运动，辅助触点安置在主触点两侧，采用无色透明聚碳酸酯做成封闭式结构，防止灰尘侵入,6.1数控机床常用控

5、制电器,6.1.1接触器 3直流接触器 直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，也是由触点系统、电磁机构、灭弧装置等部分组成；但也有不同之处，电磁机构的铁心中磁通变化不大，故可用整块铸钢做成。由于直流电弧比交流电弧难熄灭，因此在直流接触器中常采用磁吹灭弧装置。图6-2所示为直流接触器的结构示意图。常用的直流接触器有CZ0、CZl8系列，是全国统一设计的产品，广泛用于额定电压至440V、额定电流至600A的直流电力线路中，作用为远距离接通和分断线路，控制直流电动机的起动、停车、反接制动等,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 3直流接触器,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接

6、触器 4接触器的选择 接触器应合理选择，一般根据以下原则来选择接触器： （1）接触器类型：交流负载选交流接触器，直流负载选直流接触器，根据负载大小不同，选择不同型 。 （2）接触器额定电压：接触器额定电压应大于或等于负载回路电压。 （3）接触器额定电流：接触器额定电流应大于或等于负载回路的额定电流。对于电动机负载，可按下面的经验公式计算： 式中为接触器主触点的额定电流；为电动机的额定电流,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 4接触器的选择 （4）吸引线圈的额定电压：吸引线圈额定电压应与被控回路电压一致。 （5）触点数量：接触器的主触点、常开辅助触点、常闭辅助触点数量应与主电路和控制电

7、路的要求一致。 另外，直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器的线圈一般加交流电压。有时为了提高接触器的最大操作频率，交流接触器也有采用直流电压的。如果把直流电压的线圈加上交流电压，因电阻太大，电流太小，则接触器往往不吸合。如果将交流电压的线圈加上直流电压，则因电阻太小，电流太大，会烧坏线圈,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 5接触器常见故障及其维修 接触器是一种频繁动作的控制电器，要定期检查，要求可动部分灵活，紧固件无松动，触点表面清洁，不允许在使用中去掉灭弧罩。接触器可能发生的故障很多，如无法修理应及时用同型号规格的接触器更换。常见故障有,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接

8、触器 5接触器常见故障及其维修 （1）触点过热甚至熔焊 原因：接触器触点接触压力不够、触点被电弧灼伤导致表面接触不良、接触电阻增大、工作电流过大、回路电压过低、负载侧短路等。 处理方法：调整触点压力、处理因电弧而产生蚀坑或熔粒的触点、调换合适的接触器、提高操作电压等,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 5接触器常见故障及其维修 （2）衔铁振动和噪声 原因：衔铁歪斜、铁心端面有锈蚀或尘垢、反作用弹簧弹力太小、衔铁运动受阻、短路环损坏或脱落、电压过低等。 处理方法：清洁衔铁端面、调整衔铁到合适的位置、更换弹簧、消除衔铁受阻因素、更换短路环、提高操作电压、检查电压过低原因,6.1数控机床常

9、用控制电器,6.1.1接触器 5接触器常见故障及其维修 （3）线圈过热或烧毁 原因：线圈电流过大、线圈技术参数不符合要求、衔铁运动被卡等。 处理方法：找出引起线圈电流过大的原因、更换符合要求的线圈、使衔铁运动顺畅,6.1数控机床常用控制电器,6.1.1接触器 5接触器常见故障及其维修 （4）触点磨损 原因：触点在电弧温度过高时触点材料汽化或蒸发、三相接触不同步、触点闭合时的撞击或触点表面相对摩擦运动。 处理方法：调换合适的接触器、调整三相触点使其同步、排除短路原因，如触点磨损严重，则要更换接触器,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 继电器是一种自动电器，广泛用于电动机或线路的保护以及

10、生产过程的自动化控制。它是一种根据外界输入的信号（如电压、电流、如时间、速度、热量、压力等）来控制电路通、断的自动切换电器，其触点常接在控制电路中。 继电器的种类很多。按输入信号的不同可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器、温度继电器与压力继电器等。本节主要介绍常用的热继电器、电磁式继电器、时问继电器和速度继电器,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 1热继电器 （1）热继电器的结构及原理 热继电器是利用测量元件被加热到一定程度而动作的一种继电器。在电路中用做电动机或其他负载的过载和断相保护。它主要由加热元件、双金属片、触点和传动系统来构成。图6-3为双金属片热

11、继电器的结构原理图。双金属片是由两种不同膨胀系数的金属压焊而成，与加热元件串联在主电路上，当电机过载时，双金属片受热弯曲从而推动导板移动，将常闭触点（该触点串在接触器线圈回路中）分开，以切断电路达到保护电动机的目的,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 （2）热继电器主要参数及常用型号 热继电器主要参数有：热继电器的额定电流、相数，热元件额定电流，整定电流及调节范围等。 热继电器的额定电流是指热继电器中，可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件的额定电流是指热元件的最大整定电流值。热继电器的整定电流是指热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动

12、机的额定电流整定。对于某一热元件的热继电器，可手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能在一定范围内调节其电流的整定值，使热继电器更好地保护电动机,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 （3）热继电器选择 类型选择：一般情况下，可选用两相结构的热继电器，但对三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。 热继电器额定电流选择：热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。 热元件额定电流的选择和整定：热元件的额定电流应略大于电动机额定电流。

13、当电动机起动电流为其额定电流的6倍及起动时间不超过5s时，热元件的整定电流调节到等于电动机的额定电流；当电动机的起动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到额定电流的1.11.15倍,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 （4）使用及维护 热继电器安装接线时，应清除触点表面污垢，避免电路不通或因接触电阻太大而影响热继电器的动作性能。 如电动机起动时间过长或操作过于频繁，会使热继电器误动作或烧坏热继电器，故一般不用热继电器作过载保护；如仍用热继电器，则应在热元件两端并一副接触器或继电器的常闭触点，待电动机起动完毕，使常闭触点断开，热继电器投入工作,6.1数控机床常用控

14、制电器,6.1.2继电器 运行中热继电器的检查： 检查负载电流是否和热元件的额定值相配合； 检查热继电器与外部的连接点处有无过热现象； 检查与热继电器连接的导线截面是否满足载流要求，有无因发热而影响热元件正常工作的现象； 检查热继电器的运行环境有无变化，温度是否超出允许范围（-3040）； 若热继电器动作，则应检查动作情况是否正确,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 2电磁式继电器 电磁式继电器是使用最多的一种继电器，其基本结构和动作原理与接触器大致相同。但继电器是用于切换小电流的控制和保护电器，其触点种类和数量较多，体积较小，动作灵敏，无需灭弧装置,6.1数控机床常用控制电器,6.

15、1.2继电器 2电磁式继电器 （1）电流继电器：电流继电器是根据线圈中电流的大小而控制电路通、断的控制电器。它的线圈是与负载串联的，线圈的匝数少，导线粗，线圈阻抗小。电磁式电流继电器结构如图6-6所示,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 2电磁式继电器 电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器之分。当线圈电流超过整定值时衔铁吸合、触点动作的继电器，称为过电流继电器，它在正常工作电流时不动作。 当线圈电流降到某一整定值时衔铁释放的继电器，称为欠电流继电器，通常它的吸引电流为额定电流的3050，而释放电流为额定电流的1020，正常工作时衔铁是吸合的。 常用的电流继电器型号有：JT9、JTl

16、7、JTl8、JLl4、JL15、JLl8等系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 2电磁式继电器 （2）电压继电器：电压继电器是根据线圈两端电压大小来控制电路通断的控制电器。它的线圈与负载并联，线圈的匝数多，导线细，线圈的阻抗大。 电压继电器又分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器在电压为110115的额定电压以上动作，而欠电压继电器在电压为4070额定电压上动作。常用的电压继电器有JT4等系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 2电磁式继电器 （3）中间继电器：中间继电器实际上也是一种电压继电器，但它的触点数量较多，容量较大，起到中间放大（触点数量和容量）作用

17、，在电路中常用来扩展触点数量和增大触点容量。常用的中间继电器有JZl2、JZ7、JZ8等系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 3时间继电器 时间继电器是一种能使感受部分在感受信号（线圈通电或断电）后，自动延时输出信号（触点闭合或分断）的继电器。时间继电器的种类很多，主要有电磁式、空气阻尼式、晶体管式等。机床控制电路中较多采用空气阻尼式时间继电器，晶体管式也有广泛应用。数控机床中一般由计算机软件实现时间控制，而不采用继电器方式,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 4速度继电器 速度继电器是根据电磁感应原理制成的，主要由转子、定子和触点三部分组成。工作原理是：套有永久磁铁的

18、轴与被控电动机的轴相连，用以接收转速信号，当速度继电器的轴由电动机带动旋转时，磁铁磁通切割圆环内的笼型绕组，绕组感应出电流，该电流与磁铁磁场作用产生电磁转矩，在此转矩的推动下，圆环带动摆杆克服弹簧力顺电动机方向偏转一定角度，并拨动触点以改变其通断状态。调节弹簧松紧可调节速度继电器的触点在电动机不同转速时切换,6.1数控机床常用控制电器,6.1.2继电器 4速度继电器 速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动。当反接制动的电动机转速下降到接近零时，能自动切断电源。速度继电器的常用型号有JY1和JF20系列，它们的触点额定电压为380V，触点额定电流为2A，额定工作转速为2003600rmin，

19、一般在l00rmin以下转速时触点复原,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 低压断路器又称自动空气开关，一般分为塑料外壳式（塑壳式）和框架式（万能式）两大类。低压断路器可用来接通和分断负载电路：当电路发生严重过载、短路以及欠压、失压等故障时，能自动分断故障电路，起到保护电气设备的作用。在正常情况下，也可用于不频繁地接通和分断电路以及控制和保护电动机。低压断路器是一种既有手动开关作用又有自动进行欠压、失压、过载和短路保护作用的电器,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 1低压断路器结构及工作原理 低压断路器主要由触点、操作机构、灭弧系统和脱扣器组成,当电路正常运行时

20、，电磁脱扣器的电磁线圈虽然串接在电路中，但所产生的电磁吸力不能使衔铁动作，当电路发生短路故障时，电路中的电流达到动作电流，则衔铁被迅速吸合，撞击杠杆，使锁扣脱扣，主触点在弹簧的作用下迅速分断，从而将主电路断开，起到短路保护作用。当电源电压正常时，欠压脱扣器的电磁吸力大于弹簧的拉力，将衔铁吸合，主触点处于闭合状态；当电源电压下降到额定电压的4050或以下时，并联在主电路的欠电压脱扣器的电磁吸力小于弹簧的拉力，衔铁释放，撞击杠杆，将锁扣顶开，从而使主触点在弹簧的拉力作用下分断，以断开主电路，起到失压和欠压保护,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 2低压断路器的选用原则 （1）低压断

21、路器的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流。 （2）过电流脱扣器的整定电流应与所控制的负载的额定工作电流一致。 （3）欠电压脱扣器额定电压应等于线路额定电压。 （4）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负荷电流正常工作时的最大电流,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 3漏电保护低压断路器 漏电保护低压断路器又称为漏电自动开关或漏电断路器。它在低压交流电路中主要用于配电、电动机过载、短路保护、漏电保护等用途。漏电保护自动开关有单极、两极、三极和四极之分。单极和两极用于照明电路，三极用于三相对称负荷，四极用于动力照明线路。漏电保护自动开关主要由三部分组成：自动开关、

22、零序电流互感器和漏电脱扣器。实际上，漏电保护自动开关就是在一般自动空气开关的基础上，增加了零序电流互感器和漏电脱扣器来检测漏电情况,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 4低压断路器的使用及维护 （1）断路器在安装前应将脱扣器的电磁铁工作面的防锈油脂抹净，以免影响电磁机构的动作值。 （2）断路器与熔断器配合使用时，熔断器应尽可能装于断路器之前，以保证使用安全。 （3）电磁脱扣器的整定值一经调好后就不允许随意更改，使用日久后要检查其弹簧是否生锈卡住，以免影响其动作。 （4）断路器在分断短路电流后，应在切除上一级电源的情况下，及时地检查触点。若发现有严重的电灼痕迹，可用干布擦；若发现

23、触点烧毛，可用砂纸或细锉小心修整,6.1数控机床常用控制电器,6.1.3 低压断路器 4低压断路器的使用及维护 （5）应定期清除断路器上的积尘和检查各种脱扣器的动作值，操作机构在使用一段时间后（可考虑12年），在传动机构部分应加润滑油（小容量塑壳式断路器不需要）。 （6）灭弧室在分断短路电流后，或较长时间使用之后，清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰，如灭弧室已破损，决不能再使用。长期不使用的灭弧室，在使用前应先烘一下，以保证有良好的绝缘,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 低压熔断器是低压线路及电动机控制电路中起短路保护作用的电器。它是由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的绝缘底座或

24、绝缘管等组成。熔断器的图形符号如图6-10所示。熔体呈片状或丝状，用易熔金属材料如锡、铅、铜、银及其合金等制成，熔丝的熔点一般在200300：。熔断器使用时是串接在要保护的电路上。当正常工作时，熔体相当于一根导体，允许通过一定的电流，熔体的发热温度低于熔化温度，因此长期不会熔断；而当电路发生短路或严重过载故障时，流过熔体的电流大于允许的正常发热的电流，使得熔体的温度不断上升，最终超过熔体的熔化温度而熔断，从而切断电路，保护了电路及设备。之后要更换熔体，电路才能重新接通工作。熔断器的主要技术参数有：额定电压、熔体的额定电流、支持件的额定电流、极限分断能力等,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4

25、熔断器 1常用的熔断 常用的熔断器主要有瓷插式熔断器、螺旋式熔断器、螺旋式快速熔断器及有填料封闭管式熔断器等类型。 （1）瓷插式熔断器 瓷插式熔断器是一种常见的机构简单的熔断器，它由瓷底座、瓷插件、动触点、静触点和熔体组成。外形如图6-11所示，具有价廉、尺寸小、更换方便等优点，但其分断能力较差，电弧声光效应较大，一般用于低压分支电路的短路保护。常用的瓷插式熔断器的型号有RC1A等,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 （2）螺旋式熔断器 螺旋式熔断器由瓷底座、瓷帽、熔管等组成。外形如图6-12所示。熔管内装有熔体、石英砂填料等，将熔管安装在底座内，旋紧瓷帽，就接通了电路。当熔体熔断时

26、，熔管端部的红色指示器跳出。旋开瓷帽，更换整个熔管。熔管内的石英砂热容量大、散热性能好，当产生电弧时，电弧在石英砂中迅速冷却而熄灭，因而具有较强的分断能力。螺旋式熔断器常用于电气设备的电路和严重过载保护，常用的型号有RL1、RL6、RL7等系列。 （3）螺旋式快速熔断器 螺旋式快速熔断器的结构与螺旋式熔断器完全相同，主要用于半导体元件如硅整流元件和晶闸管的保护，常用的型号有RLS1、RIS2等系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 （4）有填料封闭管式熔断器 有填料封闭管式熔断器是一种具有大分断能力的熔断器。广泛用于供电线路和要求分断能力高的场合（如变电所主回路、成套配电装置等）。

27、将其用于限流作用时，能在短路电流的第一个半波峰值到来之前分断电路；当分断供电的电路电流时，无声光现象，使用安全，分断能力强；当熔体熔断后，有红色熔断指示；它还附有活动绝缘手柄，可以在带电的情况下更换熔体，使用方便。常见的型号有RTO、RTl2、RTl4、RTl5、RTl7等系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 （5）新型熔断器 上述几种熔断器的熔体一旦熔断，需要更换以后才能重新接通电路。然而，现在已经有了一种新型熔断器自复式熔断器，它是用金属钠制成熔丝，在常温下具有高电导率，即钠的电阻很小；当电路发生短路时，短路电流产生高温，使钠汽化，而汽态钠的电阻很大，从而限制了短路电流。当短

28、路电流消失后，温度下降，汽态钠又变成固态钠，恢复原有的良好的导电性。自复式熔断器的优点是不必更换熔断器，可重复使用。但它只能限制故障电流，不能分断故障电路，所以常与断路器串联使用，提高分断能力。常用的型号有RZ1系列,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 2低压熔断器的型号含义 低压熔断器的型号含义如下： R 1 2 3 其中：R熔断器； l一组别、结构代号：C插入式 L螺旋式 M一无填料封闭式 T一有填料封闭式 S快速式 Z自复式 2一设计序号； 3一熔断器额定电流（A,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 3熔断器的选择 （1）熔体额定电流的选择 对于变压器、电炉和照明等负

29、载，熔体的额定电流应略大于或等于负载电流，对于装在电能表出线上的熔断器，其熔丝额定电流应按0.9l倍电能表额定电流来选择。变压器低压侧的熔断器熔体的额定电流可按11.2倍变压器低压侧额定电流来选择。 对于输配电线路，熔体的额定电流应略小于或等于线路的安全电流。 对于电动机负载，因为起动电流较大，一般可按下列公式计算,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 3熔断器的选择 （2）熔断器的选择 熔断器的额定电压应大于或等于线路工作电压。 熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 3熔断器的选择 （3）使用及维护 正确选用熔体和熔断器。有分支

30、电路时，分支电路的熔体额定电流应比前一级小23级，对不同性质的负载，如照明电路、电动机电路的主电路和控制电路等，应尽量分别保护，装设单独的熔断器。 安装螺旋式熔断器时，必须注意将电源线接到瓷底座的下接线端，以保证安全。 瓷插式熔断器安装熔体时，熔体应顺着螺钉旋紧方向绕过去，同时应注意不要划伤熔体，也不要把熔体绷紧，避免减小熔体截面尺寸或插断熔体,6.1数控机床常用控制电器,6.1.4熔断器 3熔断器的选择 （3）使用及维护 更换熔体时应切断电源，并应换上相同额定电流的熔体，不要随意加大熔体，更不允许用金属导线代替熔断器接入电路。 工业用熔断器的更换应由专职人员更换，更换时应切断电源。 使用时应

31、经常清除熔断器表面积有的灰尘。对于有动作指示器的熔断器，还应经常检查，若发现熔断器有损坏，应及时更换,6.1数控机床常用控制电器,6.1.5主令电器 主令电器是自动控制系统中用来发送控制命令的电器。常见的主令电器有控制按钮、行程开关等,6.1数控机床常用控制电器,6.1.5主令电器 1控制按钮 控制按钮是一种手动且能自动复位的主令电器，一般做成复合型。它一般由按钮、恢复弹簧、桥式动触点、静触点和外壳等组成。如图6-14所示为控制按钮的图形符号。当常态（未受外力）时，在恢复弹簧作用下，静触点l、2与桥式动触点5闭合，该触点习惯上称为常闭触点；静触点3、4与桥式动触点5分断，该触点习惯上称为常开触

32、点。当按下按钮时，动触点5先和静触点1、2分断，然后和静触点3、4闭合。常用的型号有LA2、LAl0、LAl8、LAl9、LA20、LA25等系列。其中IA25是全国统一设计的新型号，而且LA25和LAl8系列是组合式结构，其触点数目可按需要拼装。LAl9、L,A20系列有带指示灯和不带指示灯两种,6.1数控机床常用控制电器,6.1.5主令电器 2行程开关 行程开关又称为限位开关，是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的电器，用于生产机械的运动方向、行程的控制和位置保护。 常用的行程开关型号有LXl9、LX3l、LX32、LX33以及JLXK1等系列。如图6-15所示为行程开关图

33、形符号。行程开关的种类很多，有直动式、单轮滚动式、双轮滚动式、微动式等。行程开关的动作原理与按钮类似，不同之处是行程开关用运动部件上的撞块来碰撞其推杆，使行程开关的触点动作,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.1电气控制电路的主要故障类型 1线路故障 导线故障和导线连接部分故障均属于线路故障。导线故障一般是由导线绝缘层老化破损或导线折断引起的；导线连接部分故障一般是由连接处松脱、氧化、发霉等引起的。当发生线路故障时，控制线路会发生接触不良、时通时断或严重发热等现象,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.1电气控制电路的主要故障类型 2元器件故障 在一个电气控制电路中，所使用的元器

34、件种类有数十种甚至更多，不同的元器件，发生故障的模式也不同。从元器件功能是否存在，可将元器件故障分为两类： （1）元器件损坏。元器件损坏一般是由工作条件超限、外力作用或自身的质量问题等原因引起的。它能造成系统功能异常，甚至瘫痪。这种故障特征一般比较明显，往往从元器件的外表就可看到变形、烧焦、冒烟、部分损坏等现象，因此诊断起来相对容易一些,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.1电气控制电路的主要故障类型 2元器件故障 （2）元器件性能变差。元器件性能变差是一种软故障，故障的发生通常是由工作状况的变化，环境参量的改变或其它故障连带引起的。当电气控制电路中某些元器件出现了性能变差的情况，经过

35、一段时间的发展，就会发生元器件损坏，引发系统故障。这种故障在发生前后均无明显征兆，所以查找难度较大,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.1电气控制电路的主要故障类型 3电源故障 电源主要是指为电气设备及控制电路提供能量的功率源，是电气设备和控制电路工作的基础。电源参数的变化会引起电气控制系统的故障，在控制电路中电源故障一般占到20左右。当发生电源故障时，控制系统会出现以下现象：电器开关断开后，电器两接线端子仍有电或设备外壳带电；系统的部分功能时好时坏，屡烧保险；故障控制系统没有反映，各种指示全无；部分电路工作正常，部分不正常等。由于电源种类较多，且不同电源有不同的特点，不同的用电设备在

36、相同的电源参数下有不同的故障表现，所以电源故障的分析查找难度很大,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 利用仪器仪表确定故障的方法称为检测法，比较常用的仪表是万用表。使用万用表，通过对电压、电阻、电流等参数的测量，根据测得的参数变化情况，即可判断电路的通断情况，进而找出故障部位,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 1分阶测量电阻法 【例6-1】 电路故障现象：如图6-16所示，按下起动按钮SB2，接触器KM1不吸合,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 1分阶测量电阻法 【例6-1】 电路故障现象：如图6-1

37、6所示，按下起动按钮SB2，接触器KM1不吸合。 测量方法：首先要断开电源，然后把万用表的选择开关转至电阻“”挡。按下SB2不放松，测量，1一7两点间的电阻，如电阻值为无穷大，说明电路断路。再分步测量，l一2、13、14、1一5、1一6各点间的电阻值，当测量到某标号间的电阻值突然增大，则说明该点的触头或连接导线接触不良或断路,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 1分阶测量电阻法 【例6-1】 电路故障现象：如图6-16所示，按下起动按钮SB2，接触器KM1不吸合。 不同电气元件及导线的电阻值不同，因此判定电路及元器件是否有故障的电阻值也不相同,6.2数控机床电气系

38、统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 2分阶测量电压法 分阶测量电压法，测量时，把万用表转至交流电压500 v挡位上。 【例6-2】电路故障现象：按下起动按钮SB2接触器KM1不吸合。 检测方法：首先用万用表测量1一7两点问的电压，若电路正常应为正常电压（本例设为380V），、然后，按下启动按钮不放，同日寸将黑色表棒接到点7上，红色表棒按点6、5、4、3、2标号依次向前移动，分别测量76、75、74、73、72各阶之间的电压 电路正常情况卜，各阶的电压值均为380 V。如测到76之间无电压，说明是断路故障，此时可将红色表棒向前移，当移至某点（如点2）时电压正常，说明点2以前的触头或接线

39、是完好的，而点2以后的触头或连线有断路,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 3分段测量电阻法 【例6-3】电路故障现象：如图6-18所示，按下SB2，接触器KM1不吸合。 测量方法：首先切断电源，按下启动按钮SB2，然后逐段测量相邻两标号点1一2、23、3一4、45、56问的电阻值。如测得某两点问的电阻值很大，说明该段的触头接触不良或导线断路。例如当测得23 两点间的电阻值很大时，说明停止按钮SB1接触不良或连接导线断路,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 电阻测量法具有发全性好的优点，使用该方法时应注意以下几点： (1）一定要断开电

40、源。 （2）如被测电路与其它电路并联时，必须将该电路与其它电路断开，否则会影响所测电阻值的准确性。 （3）测量高电阻值电器元件时，把万用表的选择开关旋至适合的“”挡,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 4分段测量电压法 【例6-4】电路故障现象：如图6-19所示，按下SB2接触器KM1不吸合。 测量方法：先用万用表测试1一7两点，电压值为380 V，说明电源电压正常。然后将万用表红、黑两根表棒逐段测量相邻两标号点1一2、23、3一4、45、56、67间的电压。若电路正常，则除67两点间的电压等于380 V之外，其它任何相邻两点问的电压值均为零。如测量到某相邻两点间

41、的电压为380 V时，说明这两点间所包含的触头、连接导线接触不良或有断路。如若标号45两点间的电压为380 V，说明接触器KM2的常闭触头接触不良。其详细测量方法如表6-3所示进行,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 5利用短接法确定故障 短接法是用一根绝缘良好的导线，把所怀疑的部位短接，如电路突然接通，就说叫该处断路。短接法有以下两种,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 5利用短接法确定故障 长短接法是指一次短接两个或多个触头，来检查故障的方法。上例中当FR的常闭触头和SB1的常闭触头同时接触不良，如用上述局部短接法短接1一2点，按

42、下启动按钮SB2，KM1仍然不会吸合，故可能会造成判断错误。而采用长短接法将1一6短接，如KM1吸合，说明1一6这段电路上有断路故障，然后再用局部短接法来逐段找出故障点。 长短接法的另一个作用是可把找故障点缩小到一个较小的范围。例如，第一次先短接3一6，KM1不吸合，再短接1一3，此时KM1吸合，这说明故障在13间范围内。所以利用长、短结合的短接法，能很快的排除电路的断路故障,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.2 线路故障查找方法 5利用短接法确定故障 使用短接法检查故障时应注意下述几点： （1）短接法是用手拿绝缘导线带电操作的，所以一定要注意安全，避免触电事故发生。 （2）短接法只

43、适用于检查压降极小的导线和触头之类的断路故障。对于压降较大的电器，如电阻、线圈、绕组等断路故障，不能采用短接法，否则会出现短路故障。 （3）在确保电气设备或机械部位不会出现事故的情况下才能使用短接法,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.3 元器件故障查找 1电阻元件故障的查找 电阻元件的参数有电阻和功率。对怀疑有故障的电阻元件，可通过测量其本身的电阻加以判定。测量电阻值时，应在电路断开电源的情况下进行，且被测电阻元件最好与原电路脱离，以免因其它电路的分流作用，使流过电流表的电流增大，影响测量准确性,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.3 元器件故障查找 1电阻元件故障的查找 电

44、阻元件的参数有电阻和功率。对怀疑有故障的电阻元件，可通过测量其本身的电阻加以判定。测量电阻值时，应在电路断开电源的情况下进行，且被测电阻元件最好与原电路脱离，以免因其它电路的分流作用，使流过电流表的电流增大，影响测量准确性,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.3 元器件故障查找 2电容元件的故障查找 电容元件的参数有容量、耐压、漏电阻、损耗角等，一般只需测量容量和漏电阻（或漏电流）两个参数，如满足要求，则可认为元件正常。测电容的容量可用电阻表简单测算。根据刚加电瞬问指针的偏摆幅度，大致估计出电容的大小；等指针稳定后，指针的读数即为漏电阻。但要精确测量，需使用专门的测电容仪表,6.2数控

45、机床电气系统故障检查方法,6.2.3 元器件故障查找 3电感元件的故障查找 电感元件的基本参数有电感、电阻、功率和电压等。在实际测量时，一般可只核对直流电阻和交流电抗，如无异常，则可认为电感元件没有故障。电感元件的测量方法有以下两种。 （1）欧姆表的测量法中由于电感元件可以等效为一个纯电阻和纯电感的组合，因此可以用欧姆表大致估算电感量的大小。表的指针向右偏转的速度越快，说明电感量越小，指针向右偏转的速度越慢，说明电感量越大；当指针稳定后，所指示的数值即为电感元件的直流电阻值。 （2）为了实现对电感元件的准确测量，除可采用专门的仪器外，还可使用伏安法。伏安法的接线与测电阻时的伏安法接线基本相同,

46、6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.3 元器件故障查找 1电源配置 数控机床从供电线路上取得电源后，在电气控制柜中进行再分配，根据不同的负载性质和要求，提供不同值的交流、直流电压。 要注意的是电源配置中的接地线（黄绿线），接地的好坏直接影响到机床的正常运行和安全性，要检查接地端子连接是否紧固，接触是否良好,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.4 数控机床电源故障诊断及维护 2通过电气原理图诊断故障 当机床运行中停电或无法起动，从电源方面来看，故障原因多为电源指标没有达到而进行的自我保护,6.2数控机床电气系统故障检查方法,6.2.4 数控机床电源故障诊断及维护 3负载对地短路的

47、故障诊断 当一个电源同时供几个负载使用时，若其中一个负载发生短路，就可能引起其他负载的失电故障,6.3数控机床的抗干扰,6.3.1 数控机床常见干扰类型 干扰是影响数控机床正常运行的一个重要因素，干扰的三要素是电磁骚扰源、传输途径和敏感设备。围绕这三要素，我们常见的干扰有电磁波干扰、供电线路干扰和信号传输干扰等,6.3数控机床的抗干扰,6.3.1 数控机床常见干扰类型 1电磁波干扰 工厂中电火花高频电源等都会产生强烈的电磁波，这种高频辐射能量通过空间的传播，被附近的数控系统所接收，如果能量足够，就会干扰数控机床的正常工作,6.3数控机床的抗干扰,6.3.1 数控机床常见干扰类型 2供电线路干扰

48、 数控系统对输入电压的允许范围都有要求，如果过电，压或欠电压都会引起电源电压监控报警，从而停机。如果线路受到干扰，就会产生谐波失真，频率与相位漂移,6.3数控机床的抗干扰,6.3.1 数控机床常见干扰类型 3信号传输干扰 数控机床电气控制的信号在传递过程中若受到外界干扰，常会产生常模干扰（又称差模干扰、串模干扰）和共模干扰。如图6-26所示为串模干扰的等效电路及电压波形。从图中可以看出，串模干扰电压UN1叠加在有用信号上，从而对信号传输产生干扰,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 1减少供电线路干扰 数控机床的安置要远离中频、高频的电气设备，要避免大功率起动、停止频繁的设备和电火花设

49、备同数控机床位于同一供电干线上，而要采用独立的动力线供电。在电网电压变化较大的地区，供电电网与数控机床之间应加自动调压器或电子稳压器，以减小电网电压的波动。动力线与信号线要分离，信号线要采用绞合线，以减少和防止磁场耦合和电场耦合的干扰。如变频器中的控制电路接线要距离电源线至少100mm以上，两者绝对不可放在同一个导线槽内。另外，控制电路配线与主电路配线相交时要成直角相交，如图6-28所示，控制电路的配线应采用屏蔽双绞线,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 2减少机床控制中的干扰 （1）压敏电阻保护图6-29为数控机床伺服驱动装置电源引入部分压敏电阻的保护电路。 在电路中加入压敏电阻，

50、又称浪涌吸收器，可对线路中的瞬变、尖峰等噪声起一定的保护作用。压敏电阻是一种非线性过电压保护元件，抑制过电压能力强，反应速度快。平时漏电流很小，而放电能力异常大，可通过数千安培电流，且能重复使用,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 1减少供电线路干扰 （2）阻容保护 图6-30是数控机床电气控制中交流负载的阻容保护电路。 交流接触器和交流电动机频繁起停时，其电磁感应现象会在机床的电路中产生浪涌或尖峰等噪声，干扰数控系统和伺服系统的正常工作。在这些电器上加入阻容吸收回路，会改变电感元件的线路阻抗，使交流接触器线圈两端和交流电动机各相的电压在起、停的时候平稳，抑制了电器产生的干扰噪声。交

51、流接触器的阻容吸收回路，其电阻一般为220，电容一般为0.2F380V；交流电动机各相之间的阻容吸收回路，电阻一般为300，电容一般为0.47F/380V,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 2减少机床控制中的干扰 续流二极管保护 直流电感元件在断电时线圈中将产生较大的感应电动势，在电感元件两端反向并联一个续流二极管，释放线圈断电时产生的感应电动势，可减小线圈感应电动势对控制电路的干扰噪声。目前，有些直流继电器已将续流二极管做成一体，如FUJI中间继电器DC24VHH53P-FL在其线圈二端并有二极管给使用安装带来了方便,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 3屏蔽技术 利用

52、金属材料制成容器，将需要防护的电路或线路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰，此方法称为屏蔽。屏蔽可以分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽等几种。通常使用的铜质网状屏蔽电缆能同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作用，将屏蔽线穿在铁质蛇皮管或普通铁管内，达到电磁屏蔽和低频磁屏蔽的目的，而仪器的铁皮外壳接地能同时起到静电屏蔽和电磁屏蔽的作用,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 4保证“接地”良好 “接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是 通过“接地”这条途径对机床起作用的。数控机床的地线系统有这样三种： （1）信号地用来提供电信号的基准电位（0V）。 （2）框架地是以

53、安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统，它是装置的面板、单元的外壳、操作盘及各装置间接口的屏蔽线,6.3数控机床的抗干扰,6.3.2抗干扰措施 4保证“接地”良好 （3）系统地是将框架地与大地相连接。图6-33所示为数控机床的地线系统。系统接地电阻应低于100，连接的电缆必须具有足够的截面积，一般应等于或大于电源电缆的截面积，以保证在发生短路等事故时，能安全地将短路电流传输到系统地线中。图6-34为数控机床实际接地的方法,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。他采用了可编程序的存储器，用来

54、在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 1.PLC结构组成. （1）CPU模块 CPU模块主要包括微处理器（CPU芯片）和存储器两部分。CPU是PLC的核心，它不断的采集输入信号，执行用户程序，完成预定的任务，刷新系统的输出，起到了大脑的作用，自整定、预测控制和模糊控制等先进的控制算法也已经在CPU中得到了应用；存储器包括随机存储器RAM和只读存储器ROM，通常将程序以及所有的固定参数固化在ROM中，RAM则为程序运行提供了存储实时数据与计

55、算中问变量的空间,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 1.PLC结构组成 （2）IO模块 IO模块（输人和输出模块）是使过程状态和参数输入到PLC的通道以及实时控制信号输出的通道，起到了眼、耳、手和脚的功能。输入模块主要用来接收和采集输入信号，输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等输入的开关量信号；另一类是由电位器、热电偶、测速电机和各种变送器等输入的连续变化的模拟量信号。输出模块主要控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器和指示灯、数显和报警装置,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编

56、程序控制器简介 1.PLC结构组成 （3）电源 可编程序控制器使用220 V交流电源或24 V直流电源，包括为可编程序控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。 （4）编程器 可编程序控制器的编程设备一般有两类，一类是专用的编程器，有手持 的，也有台式的，也有的可编控制器机身上自带编程器。其中手持式的 编程器携带方便，适合工业控制现场应用。另一类是个人计算机，在个人计算机上运行可编程控制器相关的编程软件即可完成编程任务,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 2.数控机床PLC的功能 （1）机床操作面板控制 将机床操作面板上的控制信号

57、直接送入PLC，以控制数控系统的运行。 （2）机床外部开关输入信号控制 将机床侧的开关信号送入PIC，经逻辑运算后，输出给控制对象。这些开关包括各类控制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 （3）输出信号控制 PLC输出的信号经强电柜中的继电器、接触器，通过机床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等装置进行控制，另外还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电磁制动器等进行控制。 （4）伺服控制 控制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，以满足伺服驱动的条件，通过驱动装置驱动主轴电动机、进给伺服电动机和刀库电动机等,6.4

58、数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 2.数控机床PLC的功能 （1）机床操作面板控制 将机床操作面板上的控制信号直接送入PLC，以控制数控系统的运行。 （2）机床外部开关输入信号控制 将机床侧的开关信号送入PIC，经逻辑运算后，输出给控制对象。这些开关包括各类控制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 2.数控机床PLC的功能 （5）报警处理控制 PLC收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，将报警标志区中的相应报警标志位置位，数控系统便显示相应的报警号及报警提示信息，以方便故障诊断。 （6）软盘

59、驱动装置控制 有些数控机床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。通过控制软盘驱动装置，实现与数控系统进行零件程序、机床参数、零点偏置和刀具补偿等数据的传输,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 2.数控机床PLC的功能 （7）转换控制 有些加工中心可以实现主轴立卧转换，PM完成的主要工作包括切换主轴控制接触器；通过PLC的内部功能，在线自动修改有关机床数据位；切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开关、按键等,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.1 可编程序控制器简介 3.数控机床PLC的分类 数控机床PLC可分为两类，一类是专为实现数控机床顺序控制而设计

60、制造的“内置式”（Builtin Type）PLC，另一类是输入输出信号接口技术规范、输入输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能都符合数控机床控制要求的“独立式”（Standalone Type）PLC,6.4数控机床PLC控制器概述,6.4.2 FANUCOiB系统内置式PLC的工作原理 PLC的工作过程基本上就是用户程序的执行过程，是在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户逻辑解算控制逻辑，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。此外，为提高工作的可靠性和及时接收外来的控制命令，在每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理以及编程器、计算机的通信请求等,6.4数控机床PLC控制器概述,6