数控机床安装调试与维修技术项目

1、训练样题浙江机电职业技术学院一、 设备及工艺过程描述 本装置由fanuc 0I-MATE-TC数控系统、交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其它辅助功能模块等组成，机械装置包括十字滑台。工作目标是：在规定时间内，根据任务书的要求，以现场操作的方式，完成数控车床的电气设计、电路连接、十字滑台的机械装配、参数设置及机电系统联调、PLC的调试、数控功能调试。二、 需要完成的工作任务1.电路设计、设备安装和电路连接(1)根据任务书要求，设计一台数控车床的电气控制电路。(2)根据器件安装布局图，完成本装置变频器、伺服驱动器、电器元件等的安装工作，安装在装置背面的网孔板

2、上。(3)根据提供的电路图和由学生自行设计的电路图，按照给定的I/O分配表及接口说明，连接伺服驱动模块、变频调速模块、刀架控制模块、冷却控制模块等电路。2.按照机械装配工艺，完成十字滑台的机械装配和调试。3.参数设置、PLC的调试(1)根据现场提供的数控系统、变频器、驱动器等技术手册，查找并确定需要设定的数控系统参数、变频器参数、伺服驱动器参数，记录于附录的参数设置表中。(2)按照参数设置表中的参数，完成数控系统、变频器、驱动器模块参数设置。(3)训练装置配备基本的PLC程序，根据任务书的的功能要求及系统的故障诊断，编写调试PLC程序、调整参数设置并完成数控车床的调试。(4)调试完成后，备份数

3、据。4.编制数控功能测试程序。三、 具体的工作要求任务1：电路设计根据数控车床功能和端子排接口定义（表1、表2、表3）及I/O定义（表4），完成数控车床主轴与刀架电路设计，分别绘制于附录的专用页中。并修改原有图纸的错误。表1端子排（一）接口定义序号名称定义序号名称定义1U51控制变压器TC2输出25QD启动按钮NO触点2W51控制变压器TC2输出26QD启动按钮NO触点3TZ停止按钮NC触点27U11伺服变压器TC1输出4TZ停止按钮NC触点28V11伺服变压器TC1输出5U10伺服变压器TC1输入29W11伺服变压器TC1输出6V10伺服变压器TC1输入30U12X轴驱动器电源7W10伺服变

4、压器TC1输入31V12X轴驱动器电源8U50控制变压器TC2输入32W12X轴驱动器电源9W50控制变压器TC2输入33U12Z轴驱动器电源1024V刀架霍尔开关电源+34V12Z轴驱动器电源110V刀架霍尔开关电源-35W12Z轴驱动器电源12P24数控系统电源+36U22主轴电机13M0数控系统电源-37V22主轴电机1424V开关电源DC24V38W22主轴电机150V开关电源0V39U31刀架电机16T1刀架刀位140V31刀架电机17T2刀架刀位241W31刀架电机18T3刀架刀位342U41冷却电机19T4刀架刀位443V41冷却电机2024V开关电源DC24V44W41冷却电机

5、210V开关电源0V45QDL启动按钮灯(DC42V)2224V开关电源DC24V46QDL启动按钮灯(DC42V)230V开关电源0V47TZL停止按钮灯(DC42V)2424V3X轴CX29的NO端48TZL停止按钮灯(DC42V)表2端子排（二）接口定义序号名称定义序号名称定义1Vout主轴模拟量输出电压130VZ正限位传感器电源-2GND主轴模拟量输出地14ZL+Z正限位传感器输出324VZ参考点传感器电源+1524VX正限位传感器电源+40VZ参考点传感器电源-160VX正限位传感器电源-5Z0Z参考点传感器输出17XL+X正限位传感器输出624VZ负限位传感器电源+1824VX参考

6、点传感器电源+70VZ负限位传感器电源-190VX参考点传感器电源-8ZL-Z负限位传感器输出20X0X参考点传感器输出9YL三色灯（黄）电源2124VX负限位传感器电源+10GL三色灯（绿）电源220VX负限位传感器电源-11RL三色灯（红）电源23XL-X负限位传感器输出120V三色灯公共端2424VZ正限位传感器电源+表3 继电器模组接口定义：序号名称定义序号名称定义11NO-207NC21NCX负限位217C开关电源24V31C开关电源24V228NO刀位242NO-238NC52NCZ参考点248C开关电源24V62C开关电源24V259NO刀位373NO-269NC83NCX正限位

7、279C开关电源24V93C开关电源24V2810NO-104NO-2910NC刀位4114NCZ负限位3010C开关电源24V124C开关电源24V31+24V开关电源24V135NO-32A1X正限位传感器输入145NCX参考点33A2X参考点传感器输入155C开关电源24V34A3X负限位传感器输入166NO-35A4Z正限位传感器输入176NCZ正限位36A5Z参考点传感器输入186C开关电源24V37A6Z负限位传感器输入197NO刀位1表4I/O接口定义：序号名称功能定义序号名称功能定义1X8.0X正限位21Y8.4三色灯-黄2X8.1Z正限位22Y8.5三色灯-绿3X参考点23Y

8、8.6三色灯-红4Z参考点24X轴原点灯（面板）5X负限位 25Z轴原点灯（面板）6Z负限位 26刀架正转7过载信号27Y9.4刀架反转8急停报警28Y9.5照明9X10.2刀位12910X10.3刀位23011X10.0刀位33112X10.1刀位43213冷却电机过载3314冷却液低于下限3415润滑电机过载3516润滑液低于下限3617Y8.0主轴正转3718Y8.1主轴反转3819Y8.2冷却3920Y8.3润滑40根据提供的数控车床器件安装布局图（图1），将变频器、伺服驱动器、交流接触器、继电器、断路器等电气部件安装在装置背面的网孔板上。图1 器件安装布局图任务3：电路连接根据提供的

9、电路图和由学生自行设计的电路图，按照给定的I/O分配表及接口说明（表1、表2、表3、表4），连接伺服驱动模块、变频调速模块、刀架控制模块、冷却控制模块等电路。具体工作任务如下：(1)根据附录1中的电气原理图（图号SW-01）和端子排接口定义（表1、表3），连接数控车床开关电源供电部分的控制电路（启动、停止）和主电路。(2)根据附录1中的电气原理图（图号SW-03）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4）,连接X、Z轴伺服驱动控制电路和主电路。(3)根据附录1中的自行设计的电气原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4）,连接变频器控制电路和主电路，其中主轴编码器电缆直接连接到数控系统接口

10、。(4)根据附录1中的电气原理图自行设计的限位、回零及急停控制原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接限位、参考点、急停控制电路。(5)根据附录1中的电气原理图（图号SW-06）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接三色灯电路、电子手轮电路。(6)根据附录1中的自行设计的电气控制原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接电动刀架主电路和控制电路。(7)根据附录1中的电气原理图（图号SW-08）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接冷却电机主电路和控制电路。任务4：十字滑台的安装与调试根据提供的电机、联轴器、电机支座、轴承支座、直线导轨、滑块、等高块

11、、滚珠丝杠、螺母、螺母支座、轴承、运动平台等，其中滚珠丝杠、轴承已装成组件，要求学生根据安装装配工艺要求和提供的零部件进一步自行完成十字滑台的装配。底座已经安放型材桌面上，图2是装配完成后的效果图。注：装配要求导轨、滚珠丝杠平行度误差小于3丝；十字滑台两根滚珠丝杠垂直度误差小于3丝；工作台面的平面度误差小于5丝。图2任务5：参数设置、PLC的调试(1)将需要设定变频器的参数记录于附录4的表格中。(2)将需要设定伺服驱动器的参数记录于附录5的表格中。(3)将需要设定的数控系统设置参数记录于附录6的表格中。(4)将需要设定的数控系统X和Z轴参数记录于附录7表格中，要求最大轴速度3500mm/min

12、，点动速度3000mm/min，点动快速速度3500 mm/min。(5)将需要设定的数控系统主轴参数记录于附录9的表格中，要求点动速度500rpm，最大转速1400rpm。5.2功能参数设置，根据参数表设置数控系统变频器、伺服驱动器的参数。5.3数控车床PLC程序编制与调试（在提供的基本程序上修改）(1)根据现有技术指标修改PLC程序。(2)编写主轴控制程序。(3)编写冷却控制程序(4)将编写好的PLC程序传输到数控系统，并完成PLC程序的调试。任务6：数控功能测试与编制数控功能测试程序(1) 在手动（JOG）模式下按主轴正转键，主轴以500rpm的速度按顺时针方向旋转（从正面看）；按主轴反

13、转键，主轴以500rpm的速度按逆时针方向旋转（从正面看）；按主轴停止键，主轴停止。(2) 在手动输入（MDA）模式下，运行M03S*，主轴以指令速度正转运行，运行M04S*，主轴以指令速度反转运行，运行M05，主轴停止。(3) 调整主轴编码器反馈速度在500-700转速段与主轴指令速度匹配。(1)在手动（JOG）模式下，按一下换刀控制按键，电动刀架正转到下个刀位，然后反转锁紧。(2)在手动输入（MDA）模式下，输入T0*,电动刀架换刀到指定刀位（4个刀位）。(1)在手动（JOG）模式下，按一下冷却系统功能按键，冷却系统启动，再次按一下，冷却系统停止。(2)在手动输入（MDA）模式下，运行M0

14、9，冷却系统启动，运行M08，冷却系统停止。(1) 在参考点（REF）模式下，利用减速开关， X、Z轴沿正方向回参考点，该轴显示参考点标志，同时坐标值清零。(2) 在手动（JOG）模式下，按X或Z轴方向键，车床X或Z轴以3000mm/min的进给速度移动。(3) 在手动（JOG）模式下，同时按X或Z方向键和快速叠加键，车床X或Z轴以3500mm/min的进给速度快速移动。(4) 在手动（JOG）模式下，移动X、Z轴到极限位置，系统出现对应的硬限位报警。(5) 根据硬限位位置进行软限位参数调试，要求软限位提前硬限位5mm触发。(6) 手轮功能调试：顺时针转动手轮，进给轴沿正方向移动；逆时针转动手

15、轮，进给轴沿负方向移动。(7) 丝杠螺距、传送比、反向间隙补偿等参数调试。6.5 完成PLC程序、试车数据备份。6.6 编制数控功能测试程序。根据零件图（图3）及假定的工艺条件，要求学生自行编制数控功能测试程序，并自动运行程序，通过十字滑台、主轴电机、冷却电机的动作过程，测试整机功能。要求进给切削时开启冷却功能。假定工艺条件：工件材质为45#钢，毛坯为直径55mm，长100mm的棒料；刀具选用（假定各刀具刀偏为零）：1号端面刀加工工件端面，2号端面外圆刀粗加工工件轮廓，3号端面外圆刀精加工工件轮廓，4号外圆螺纹刀加工螺距为mm的单头螺纹。图3四、 注意事项1进行电气接线时，注意交流接触器及继电

16、器线圈端子的定义，不要接错，否则极易烧坏器件。2学生应在试卷指定页内完成数控车床电路设计图；并在指定页记录数控系统、变频器、伺服驱动器的参数。3学生提交最终的PLC程序和系统备份数据，存放在“D:2009数控机床维修XX”文件夹下(XX:工位号)。学生的试卷用工位号标识，不得写上姓名或与身份有关的信息（训练时每组发放两套试题，学生将所有答案集中写在其中一套上并在试卷的封面标明“答卷”，两套试题一并收回）。4训练中如出现下列情况时另行扣分：（1）调试过程中，由于撞击造成十字滑台不能正常工作的扣15分。（2）学生认定器件有故障可提出更换，经教师测定器件完好时每次扣3分，器件确实损坏酌情补时。5.由于错误接线等原因造成数控系统、交流伺服电机及驱动器、变频器、变压器、主轴电机、电动刀架、冷却电机、直流电源损坏的，直接取消训练资格。附录1：电气控制原理图附录4：变频器主要参数设置记录表序号参数号设定值序号参数号设定值128229330431532633734835936103711381239134014411542164317441845194620472148224923502451255226532754附录5：交流伺服驱动器主要参数设置记录表序