实验指导书(法那科)

1、SKC-02型数控车床故障诊断与维修实验台 实 验 指 导 书用户文献1 / 56温州巨林机械设备有限公司目录实验一 系统的接线实验二 开机实验三 数控机床的基本操作与基本概念实验四 数控系统调试实验五 数控系统调试（NC部分）实验六 数控系统调试（PLC部分）实验七 变频器的使用实验八 刀库换刀实验九 故障设置与诊断、排除实验十 对刀实验十一 编程操作与加工实例2 / 56实验一 系统的接线11 实验目的：了解NNC-RMF数控机床综合实验台的组成和电缆连接；掌握FANUC 0I MATE MC系统的构成12 实验装置： NNC-RMF数控机床综合实验台由八块控制演示板和电机演示板组成。其控

2、制演示板布置如图1-1所示，控制演示板各部分的组成如下：1） 电器模块2） 系统模块3） 主轴模块4） 刀库模块5） I/O模块6） 进给模块7） 进给模块8） 电源模块电器系统换刀主轴I/O驱动进给电源 图1-1在XK160车床后侧有10个电缆接插头，分别接着演示板。（图1-2）3 / 56图121.3 实验步骤：1) FANUC 0I MATE MC系统构成见图1-3。FANUC 0I MATE MC系统可控制3个伺服电机电机轴和一个开环主轴（为变频器）。伺服电机控制由动力和反馈构成。FANUC 0I MATE MC 由下列各部分组成：显示器和MDI键盘机床面板(自制)控制单元(NC)输入

3、/输出单元(I/O)4 / 56图1-3 FANUC 0I MATE MC 系统构成2) 掌握FANUC 0I MATE MC系统的接线系统连线.见图1-4：5 / 56图1-4 系统连线、数控系统工作电源CP1插头1脚 接直流24V, 2脚接24V地。DC.24V由外部提供。演示板上的电源已连接好。当合上电源总开关QS1、变频器电源开关QS2,伺服驱动电源开关QS3,开关电源开关QS4, 按下小面板上的NC ON，数控系统得电。、AMP1和AMP2为系统至伺服的连线。其各脚号见表一。 6 / 567 / 56JA12为主轴编码器输入（20芯）。其各脚号定义见表二。表二：来自主轴编码器的信号接

4、入演示板下方的15芯插座JA12上，接至JA12蓝色框中的相应检测端子，再接入系统。见图1-5： 8 / 56 编码器 15芯针插座 检测端子 系统 图1-5编码器输入、JA11为模拟主轴接口。其各脚号定义见表三：表三：JD14为CRT接口。其各脚号定义见表四：表四：9 / 56JD1A1为I/O接口。其各脚号定义见表五：表五：10 / 56实验二 开机21 实验目的：连接并检查硬件接线；接通实验台和机床电源22 实验装置 综合实验台和数控机床23 实验步骤：1) 将系统板上的JA12插头插上。2) 将I/O模块演示板左下方的CE56插头插上。3) 电器模块演示板的上方有以下器件组成：4个空气

5、开关（QS1QS4）；1个接触器（KM0）1个直流24V小型继电器（KA0）。24V开关电源:AC220/DC24V 电器模块板后方有：变压器:AC220/AC40V电桥:整流滤波电路4) 连接并检查系统模块演示板与主轴演示板的连接：虚线为连接线。5)系统模块 主轴模块11 / 56SVC1 -2ES1 -56) 连接并检查I/O模块演示板与主轴模块演示板的连接： I/O模块 主轴模块 I/O模块 主轴模块 Y0.0 STF Y0.1 STR SD SD7) 为了给I/O模块提供24V电源，将电源模块演示板上的24V电源连接至I/O模块演示板的相应端子。8) 检查I/O模块演示板与换刀模块演示

6、板的连接：虚线为连接线。 换刀板 I/O板 换刀板 I/O板 CW Y0.4 CCW Y0.5 （CE56） （CE56） 1 X0.02 X0.13 X0.24 X0.35 X0.66 X1.4 刀位信号 (CE56)9) 将电源总开关合上后，交流220V电源进入实验台，电压表和电流表将有显示，插座上有220V电压,可供外部测试仪器通电使用.13 / 5610) 将电器模块演示板上的QS1、QS2、QS3、QS4合上11) 将机床的红色电源开关顺时针旋转90度，打在ON上。合上直流24V电源开关。按下NC ON按钮, 电器模块上KM0、KA0动作,驱动和变频器得电,数控系统得电。大约等待5秒

7、，数控系统启动完毕。12) 系统引导以后进入位置显示画面。选择回参考点方式，按X+和Z+，待机床回完成参考点后，即可进行正常的的加工。图2-1说明：当有紧急情况时，可按下实验台电源模块上急停按钮，交流220V电源被切断，此时须将故障排除后，才能再次上电。 如果有故障使总电源跳闸，排除故障后，须按下电源总开关上的兰色按钮，使其复位，才能再次上电。13 / 56实验三 数控机床的基本操作与基本概念3.1 实验目的：熟悉操作区域及最重要的软件功能和简单的操作3.2 实验装置：数控实验台及机床3.3 实验步骤：1) 熟悉功能键及软键 控制器中的基本功能可以通过功能键及软键来选择：图31 FANUC 0

8、I MATE MC功能键程序保护 可以通过面板上的钥匙开关对加工程序进行保护；14 / 562) 熟悉重要的软件功能、 软键说明、 软键功能一览图321 15 / 56图32216 / 56图32317 / 56图32418 / 56图32519 / 56图32620 / 56图32721 / 56图32822 / 56图32923 / 56图32103) 简单操作（回参考点）：、按机床控制面板上选择参考点方式，启动回参考点运行。回参考点指示灯显示坐标轴是否必须回参考点 参考点灯灭 坐标轴未回参考点参考点灯亮 坐标轴已经到达参考点、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+X”，使X轴回参考点。、按机

9、床控制面板上的坐标轴方向键“+Z”，使Z轴回参考点。如果选择了错误的回参考点方向（例如-X，-Z），不会产生运动。4) 简单操作(对刀)：(见实验十)G54G57 可设定的零点偏置G50 可编程的零点偏置5) 简单操作（输入新程序）6) 简单操作（编程加工）24 / 56实验四 数控系统调试4.1实验目的：参数设定方法；数据备份4.2试验装置：数控实验台和机床4.3实验步骤：1) 按功能键“OFFSET/SETTING”，显示SETTING画面（图4-1）图4-12) 按功能键“SETTING”将参数写入置为1,才可进行参数的修改。 3) 按软键“SYSTEM”进行参数的修改。25 / 56图

10、4-24) 推荐存储卡型号5) 数据输出到存储卡26 / 566) 从存储卡输入数据实验五 数控系统调试（NC部分）5.1实验目的：通过参数调试使机床的坐标轴运动符合精度与速度要求.5.2试验装置：数控实验台和机床5.3实验步骤：1) 有关设定的参数 0000#5 顺序号的自动插入；设为1时，加工程序输入一段后，自动产生段号。 0020 输入输出装置的的选择；设0时，0101、0102、0103号的参数生效设1时， 0111、0112、0113号的参数生效。27 / 56 0101#0 设0停止位为1位，设1停止位为2位。 0102 设0选择RS232C接口。 0103 波特率，设11为960

11、0bps。2) 有关轴控制/设定单位的参数 1001#0 设0为公制，设1为英制。 1002#0 设0为1个轴，设1为2个轴。 1005 设0，机床必顺先回参考点，才能执行自动加工。 1006#3 各轴移动量是直径还是半径，车床X轴设1为直径。1006#5 回参考点压到减速开关后的方向，设0为正方向，设1为负方向。 1020 各轴的程序名称轴名称设定值轴名称设定值轴名称设定值X88U85A65Y89V86B66Z90W87C67 1022 各轴在从标系中的关系设定值意 义0即不是3个基本轴，也不是平行轴13个基本轴的X轴23个基本轴的Y轴33个基本轴的Z轴45X轴的平行轴6Y轴的平行轴7Z轴的

12、平行轴1023 各轴的驱动轴号，即各轴对应哪个驱动3）有关坐标系的参数 1204#0设0工件座标系无效，设1工件座标系有效。 1221-1226 工件座标系1-6，G54-G59。 1240 各个轴回过参考点后的机械座标值。28 / 564）有关行程极限的参数 1300#6 设0在超过软限位后报报警，设1在超过软限位前报警。1300#7 设0在回参考点前软限位生效，设1在回参考点前软限位不生效。 1320 各轴正方向软限位座标值。 1321 各轴负方向软限位座标值。5) 有关进给速度的参数 1401#0 设0在回参考点结束之前手快速无效。设1在回参考点结束前手动快速有效。 1410 手动100

13、%时的速度。 1420 G00 100%时的速度。 1422 最大切削速度。 1423 各轴手动速度 。 1424 各轴手动快速进给速度 。 1425 各轴回参考点时，压到减速开关后的速度。 1430 各轴最大切削进给速度 。6）有关伺服的参数 1850 各轴的栅格偏移量，在回参考点时因减速开关安装位置导致回参考时位置相差一个导程时使用，一般设为半个导程值。 1851 各轴的反向间隙补偿量。 1825 各轴的伺服环增益。 1826 各轴的定位宽度。 1828 各轴移动时的位置偏差最大允许值。 1829 各轴移动时的位置偏差最大允许值。7）有关DI/DO的参数 3003#0 设0轴互锁信号有效，

14、设1轴互锁信号无效。3003#2 设0各轴互锁信号有效，设1各轴互锁信号无效。3003#5 设0减速信号为0时减速，设1减速信号为1时减速。 3016 手动进给倍率的限制值。29 / 56 3030 M代码的允许位数。 3031 S代码的允许位数。 3032 T代码的允许位数。 8）有关CRT/MDI的参数 3105#2 设0 CRT画面不显示主轴实际转速和T代码，设1显示。 3102#3 设0不使用中文，设1使用中文。 3111#0 设0不显示伺服设定画面，设1显示。 3203#7 设0用复位不清除MDI方式编制的程序，设1清除。 3216 自动插入顺序号时（参数号0000#5），顺序号的增

15、量值。9） 有关编程的参数 3401#0 设0不输入小数点时，视为最小设定单位，设1视为mm、inch、sec3401#6 G代码体系，#6设1、#7设0为代码体系B。#73420#0 设0接通电源时为G00，设1为G01。 3420#3 设0接通电源时为G90，设1为G91。10） 有关主轴控制的参数 3705#0 设0对于所有S值，输出S代码和SF信号。3705#4 设0带模拟主轴时，对于S指令，不输出S代码和SF信号，设1对于S指令，不输出S代码和SF信号。 3706#0 主轴的位置编码器齿轮比#1倍率#1#0X100X201X410X8113706#6 对于M03和M04，S值的符号。

16、3706#7 30 / 56#7#6电压极性00M03，M04都为正01M03，M04都为负10M03为正，M04为负11M03为负，M04为正 3741-3744 每档主轴最高速度。 3722 主轴的上限速度。11） 有关刀补的参数 5002#0 设0 T代码后两位数为刀补号。设1为后1位。5002#6 设0 刀偏在T代码段进行，设1刀偏与轴移动同时进行。 5005#1 设0刀偏补偿量用直径指定，设1用半径指定。 5013 刀具补偿量的最大值。 5014 刀具补偿量增量输入的最大值。12） 有关手轮的参数 7100#4 设0快速摇动手轮时，输入脉冲与移动量有不符的现象。设1输入脉冲与移动量相

17、符 7110 手轮的个数 7113 手轮的时进给倍率m 7114 手轮的时进给倍率n移动量选择信号移动量（手轮）MP2MP100最小设定单位X101最小设定单位X110最小设定单位Xm11最小设定单位Xn31 / 56实验六 数控系统调试（PLC部分）6.1实验目的：了解PLC的操作对象6.2试验装置：数控实验台和机床6.3实验步骤：1) PMC的规格2) PMC执行的优先顺序32 / 563) 子程序的构成33 / 564) 地址的分类34 / 565) 固定的地址X0.4 急停X0.5 X轴减速X0.7 跳步X1.5 Z轴减速6) 状态显示35 / 567) 梯形图的显示36 / 568)

18、 搜索指定的触点和线圈37 / 569)机床I/O点分配表38 / 56实验七 变频器的使用7.1 实验目的：变频器基本操作7.2 实验装置：变频器7.3 实验步骤：1) 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线断开。 熟悉变频器前面板操作键的基本作用。39 / 56 端子接线图40 / 56操作面板的基本本操作参数设定举例41 / 56把Pr.7的设定值从5秒变到10秒参数的详细说明请参照使用手册。基本功能参数一览表42 / 562) 用数控系统控制变频器运行 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线接通 在机床控制面板上选择MDI方式 键入”M0

19、3S500”回车/输入”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示 键入”M04S800”回车/输入”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示3) 用电位器控制变频器运行 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线断开 将主轴模块 (端子2) 与电位器的抽头接通 将电位器调至所需的频率(通过变频器上LED的显示) 将主轴模块端子STF 拨至ON,观察主轴的旋转 将主轴模块端子STR 拨至ON,观察主轴的旋转 STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转4) 用变频器内部速度(参数设定)控制变频器运行 分别将主轴模块上端子RH,RM,RL

20、接通 将主轴模块端子STF 拨至ON,观察主轴的旋转 将主轴模块端子STR 拨至ON,观察主轴的旋转 STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转43 / 565) 用操作面板控制变频器运行 按PU/EXT键,选择PU方式 拨动旋钮设定所需要的频率 按SET键,频率设定完成,F和所设频率交替闪烁 按RUN键启动主轴电机, 观察主轴的旋转 按STOP键停止主轴6) 主轴的正反转和速度也可用两种方式同时控制 正反转由系统控制,速度由电位器控制 正反转由系统控制,速度由RH,RM,RL控制 正反转由SFT,STR控制,速度由系统控制实验八 换刀8.1 实验目的：熟悉到刀库的换刀原理8.2 实

21、验装置：数控实验台和机床8.3 实验步骤：1) 加工中心刀库的换刀原理：操作者通过系统外部输入设备输入刀具号码和换刀指令后，系统根据内部的换刀子程序，进行一系列的动作，最后把刀库上的刀具换到主轴上。2）换刀机构的主要部件包括：刀盘、刀盘旋转电机（减速电机）、刀库进给气缸，刀库计数霍尔开关、刀库进到位和退到位接近开关、刀杆松开气缸、刀杆松开和刀杆夹紧到位接近开关、主轴定位接近开关等。下面是换刀子程序的换刀过程：M23；主轴顶紧气阀松开（由于本机床的主轴是变频主轴，所以没有自动定位功能，所以设计了主轴顶紧气阀，当主轴需要定位时，通过主轴定位指令使主轴旋转，当主轴检测到安装在主轴上的一转信号后，停止

22、旋转，再通过主轴顶紧气阀使主轴固定。）G90G53Z-85.8；Z轴移动到换刀点M19 ；主轴定位44 / 56M22 ；主轴顶紧气阀顶紧，使主轴固定。M20 ；寻找放刀位置，把当前主轴刀具在刀库上的位置找到，以便后面的放刀。M14 ；刀库进，刀库通过气缸使刀位爪子卡在刀柄上。G04X2；暂停两秒M11 ；刀杆松刀G91G01Z8F1000 Z110F5000 ；Z轴离开到换刀点。此位置，不能干涉刀库旋转。M21；寻找换刀位G91G01Z-98 Z-20F1000；Z轴移动到换刀点M10；刀杆夹紧M15；刀库退G90；换刀后，把程序改为绝对值编程。M99；换刀子程序结束。3）实验台还提供了提供

23、了一套模拟换刀基本动作的实验板刀库实验板，体现了加工中心换刀机构的最基本的换刀示意图和动作。实验板包括模拟的换刀板、刀库旋转拨钮、刀库进给拨钮、刀库退回拨钮、刀杆夹紧拨钮。对应的拨钮功能如下：1 刀杆夹紧2 刀库进3 刀库退4 刀库正反转2)换刀选择“自动方式“或”MDI方式” 键入“T01 M06”。按”EOB”键和“INSERT”键。按“数控启动”键，刀库根据换刀子程序。键入“T2 M06”。重复步骤、。45 / 56实验九 故障设置与诊断、排除9.1实验目的：电器演示板的相关故障设置故障现象：主轴与进给轴驱动器不得电。9.2 试验装置:数控实验台和机床9.3 实验步骤：1) 数控系统上电

24、。即：合上电源开关按机床的启动开关 NC ON。从电器模块演示板上的原理图可知：NC ON 不按，KAO不得电、KMO不得电，NC不得电,主轴驱动器与进给驱动器不得电。按NC ON能听到继电器与接触器的动作的声音。此时主轴驱动器与进给驱动器仍然不得电。因为QS2与QS3没有合上。合上QS2，主轴变频器得电。合上QS3，进给驱动器得电。2) 换刀的相关故障 故障现象：自动不能正确换刀实验准备：将换刀模块演示板的故障设置拨码开关3设为“0”在MDA方式，键入”T0303” 按“确认” 按“数控启动”。刀架一直在转始终找不着刀位。将换刀模块演示板的故障设置拨码开关3设为“4或5、6、7”刀架停在3号

25、刀位。换刀板的故障码及所对应的故障内容1-刀位信号12-刀位信号23-刀位信号34-刀位信号45-刀位信号546 / 566-刀位信号63) 系统模块演示板的相关硬件故障A-拨码开关设置为0。按“MDA” 键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。 屏幕显示转速与给定相差很大。检查系统模块演示板演示板的拨码开关A-、B-是否为4或5、6、7。如果不是，按动拨码开关的“+”和“-”，改变拨码开关的值为4或5、6、7。按NC OFF关闭系统,再按NC ON,系统重新上电。系统模块的故障码及所对应的故障内容A+-编码器 A相B+-编码器 B相Z+-编码器 零脉冲信号4) 主轴模块演

26、示板的相关硬件故障实验准备：将主轴模块演示板的故障拨码开关2设为“0”，即断开模拟电压SVC1端。按“MDA” 键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。主轴不运转，观察I/O模块演示板的Y0.0（主轴正转信号）的红色指示灯是否亮，亮着表示正转有效。检查主轴模块演示板的拨码开关2是否为4或5、6、7，如果不是，按动拨码开关的“+”和“-”，改变拨码开关的值为4或5、6、7，使其接通。重复步骤，主轴运转。 实验准备：变频器的P79=1，设为变频器内部控制方式。按“自动方式” 键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。主轴不运转，观察I/O模块演示板的Y0.0（

27、主轴正转信号）的红色指示灯是否亮，亮着表示正转有效。检查主轴模块演示板的拨码开关2，STF，STR是否为4或5、6、7，如果不是，按动拨码开关的“+”和“-”，改变拨码开关的值为4或5、6、7，使其接通。重复步骤。47 / 56如果主轴模块演示板的拨码开关的值都为4或5、6、7，表示硬件连接正确，此时就要考虑变频器的设置问题。按实验7检查变频器的设置。重复步骤，主轴正确运转。主轴模块的故障码及所对应的故障内容2 -系统模拟电压给定到变频器STF -主轴正转控制信号STR -主轴反转控制信号RH -主轴高速控制信号5) I/O模块演示板的相关硬件故障将I/O模块演示板下方的开关打到“面板”。合上开关X1.0(X-限位