数控机床维修概述

1、数控机床维修概述数控功作功能CRT显示功能编制考机及及停停止；止；各各进进给给运运动动中、中、高、高、低低速速度度G00、G01移移动，动，全全行行程程的的二二分分之之一一以以上；上；自自动动加加工工的的功功能能和和代代码；码；自自动动换换刀刀交交换换机机床床中中2/3以以上上刀刀具，具，重重量量在在中中等等以以上上的的刀刀柄；柄；使使用用特特殊殊功功能能如如测测量、量、APC交交换换和和用用户户宏宏程程序序机床精第二章数控回转运动度角的整数倍分度 回转工作台：回转进给运动，实现任意角度分度及控制多齿盘分度工作台的结构及调整加工中心回转工作台的结构及调整自动换刀转塔头自动换刀装置 具有刀库和机

2、械手的自动换刀装置刀库类型 转塔式刀库 圆盘式刀库 链式刀库 格子式刀库机械手 单臂单手式机械手 回转式单臂双手机械手位置检测系统的误差补偿 测量机、机床工作台等的坐标测量及数字显示齿轮、螺纹加工机床的同步电子传动直线-回转运动相互变换用的精密伺服系统数控机床对位置检测装置的基本要求：工作可靠能满足机床精度和速度的要求 抗干扰能力强 使用方便成本低某加工中心第四章 数控机床机械故障诊断第一节机械 精密诊断技术：温度监测振动监测噪声监测油液分析裂纹监测主轴部件 齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤 轴承损坏或传动轴弯曲 传动带长度不一或过松 齿轮精度差 润滑不良齿轮和轴承损坏 变挡压力过大，齿轮受冲击产

3、生破损 变档机构损坏或固定销脱落 轴承预紧力过大或无润滑刀架、刀库及换线或抬起阀杆卡死压力不够抬起液压缸研损或密封损坏与转塔抬起联接的机械部分研损转塔转位速度缓慢或不转位是否有转位信号输出转位电磁阀断线或阀杆卡死压力不够转位速度节流阀是否卡死凸轮轴压盖过紧抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损安装附具不配套刀架、刀库及换撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后上下联接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位 转位凸轮与转位盘间隙过大凸轮在轴上窜动转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉转塔转位不停两计数开关不同时计数或复置开关损坏转塔上的24V电源断线刀架、刀库及

4、换流阀开口过大换刀时找不到刀 刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低第五章数控故障诊由表及里进行故障源查找故障诊电源输出电压不准开关电源发出重复的“滴嗒”响声接地检查与插头、连接电缆检查机床数据检查功能程序测试法PLC程序法修改状态识别法接口信号法试探交换法伺服系统值之差超过限定的允许值.检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC控制系统与位置检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题检查驱动放大器电压是否有问题检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在检查位置环增益是否符合要求，若不

5、符合要求对有关的电位器应予以调整常见伺服系是电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了速度指令给的不正确位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开CNC控制系统或伺服控制板有故障电源板有故障而引起的逻辑混乱所有的轴均不运动用户保护性锁紧如急停制动,或有关运动的相应开关位置不正确主电源熔丝断由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触好常见伺服系向器的表面光滑状况及电刷的磨合状况检查高频脉冲波形的振幅、频率、及滤波形状检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏检查机械传动的反向间隙检查位置检测信号的振幅检查机床的振动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等数控系统框图数控系

6、统框图故障：故障：不能联机不能联机故障：故障：急停、超程故障急停、超程故障故障：故障：联机正常，但三个进给联机正常，但三个进给轴不能执行进给运动轴不能执行进给运动故障：故障：只出现一个轴或二个轴不只出现一个轴或二个轴不执行进给运动执行进给运动故障：故障：主轴正、反转都不执行主轴正、反转都不执行故障：故障：主轴某方向不转主轴某方向不转XS8 以太网口PC键 盘口远程 I/O 板RS232XS40 XS9XS20XS10,XS11 主轴编码器手持单元主轴变频器输出开关量 (伺服、继电器控制)输入开关量 (操作按钮、 机床检测输入)图 5.2.1 典型铣床数控系统设计总体框图主轴电机XS41XS42

7、XS43 软驱软驱单元XS3XS2XS6XS5XS4HNC-21HNC-21 伺服电机 X 11 型伺服 XX 轴编码器 伺服电机 Y 11 型伺服 Y 伺服电机 Z 11 型伺服 Z 伺服电机 A 11 型伺服 AA 轴编码器Z 轴编码器Y 轴编码器QF050ARC1QF350AKM350ARC2QF450AKM450ARC3KM4RC7KM3RC6KM2RC5KM1RC4KA8KA1YV3V3KA10YV2V2KA9YV1V1KA6主轴换档阀刀具松阀主轴润滑阀QF150AQF250AKM150AKM250A伺服变压器AC380/2007KW伺服电源模块HSV-11P主轴变频器5.5KW液压

8、电机冷却电机QF53AAC110V250W控制变压器AC380V 3 相数控装置HNC-21MC热交换器电柜风扇照明灯指示灯吊挂风扇伺服强电主轴强电液压电机冷却电机自动润滑站开关电源100W开关电源50WAC220V/DC24VAC220V/DC24V低通滤波器AC250V6ARSTU11V11W11YVZVZKA6Z 轴抱闸24V110110024V220B220A1012100到 Z 轴伺服到：继电器数控装置伺服驱动器主轴变频器到：伺服电源模块伺服驱动器图 5.2.2 典型铣床数控系统电气原理图-电源图QF66AQF76AQF83AQF93AQF116AQF103AAC24V100WAC2

9、4V100WAC220V300WAC380V750W 100 SQX-1 SQX-3 SQY-1 SQY-3 SQZ-1 SQZ-3 OTBS1 3 OTBS2 16 ESTOP1 4 ESTOP3 17 HNC-21 XS20 KA2 KA1 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 KA9 KA10 24V 图 5.2.3 典型铣床数控系统电气原理图-继电器部分 KA2 KA3 KA4 KA5 Y0.0 440 Y1.0 Y1.1 Y1.4 Y0.4 Y0.6 Y0.5 Y0.7 KA2 外部 运行允许 运行允许 伺服 OK 主轴 正转 主轴 反转 主轴换档 Z 轴 抱闸 冷却启动

10、刀具 松 主轴 润滑 图 5.2.4 典型铣床数控系统电气原理图-输入输出开关量 1 13 I0 25 I1 12 I2 24 I3 11 I4 23 I5 10 I6 22 I7 9 I8 21 I9 8 I10 20 I11 7 I12 19 I13 6 I14 18 I15 5 I16 17 I17 4 I18 16 I19 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG 13 I20 25 I21 12 I22 24 I23 11 I24 23 I25 10 I26 22 I27 9 I28 21 I29 8 I30 20 I31 7 I32 19 I33 6 I3

11、4 18 I35 5 I36 17 I37 4 I38 16 I39 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG X 轴正限位开关 SQX-1 SQX-3 SQY-1 SQY-3 SQZ-1 SQZ-3 SQX-2 SQY-2 SQZ-2 SQ3 SQ4 SQ1 SQ2 X0.0 X0.1 X0.2 X0.3 X0.4 X0.5 X1.4 X1.5 X2.0 X2.1 X1.0 X1.1 X1.2 100 （继电器 DC24V 地） X 轴负限位开关 Y 轴正限位开关 Y 轴负限位开关 Z 轴正限位开关 Z 轴负限位开关 X 轴参考点开关 Y 轴参考点开关 润滑液位报警

12、 欠压报警 主轴高档到位 主轴低档到位 Z 轴参考点开关 外部运行允许 KA2 QF3 QF4 X2.4 X2.5 X2.6 X2.7 X3.0 X3.1 X4.3 X4.4 X4.5 X4.6 X4.0 X4.1 X4.2 100 （继电器 DC24V 地） 伺服电源准备好 电柜空开 OK 主轴报警 主轴速度到达 主轴零速 见 XS8 （手持接口） X3.2 X4.7 主轴变频器19 26 25 20 27 XS11 XS10 KA3 伺服驱动器 OK 伺服电源模块 图 5.2.5 典型铣床数控系统电气原理图-输入输出开关量 2 13 5VG 25 +5V 12 HB 24 HA 11 O2

13、8 23 O29 10 O30 22 O31 9 I32 21 I33 8 I34 20 I35 7 I36 19 I37 6 I38 18 I39 5 空 17 ESTOP3 4 ESTOP2 16 +24V 3 +24V 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG 13 O0 25 O1 12 O2 24 O3 11 O4 23 O5 10 O6 22 O7 9 O8 21 O9 8 O10 20 O11 7 O12 19 O13 6 O14 18 O15 5 空 17 ESTOP3 4 ESTOP1 16 OTBS2 3 OTBS1 15 24VG 2 24VG 14 2

14、4VG 1 24VG Y3.6 X4.5 X4.6 X4.0 X4.1 X4.2 运行允许继电器 Y0.0 Y0.1 Y0.2 Y0.3 Y0.4 Y0.5 Y1.4 100 （继电器 DC24V 地） 系统复位 SV-CML Z 轴抱闸继电器 冷却开继电器 刀具松继电器 Y0.6 XS20 XS8 X4.3 X4.4 急停 +5V 5VG B A X Y Z A X1 X10 X100 指示灯 手脉 坐标选择 倍率选择 使能 手持单元 伺服允许 Y1.0 主轴正转继电器 主轴反转继电器 Y1.1 主轴换档继电器 100 限位急停链 外部运行允许继电器 （继电器 DC24V 地） 注释： Y0

15、.1Y0.3 为输出到伺服及主轴单元 各继电器的连接见图 5.2.3 主轴电机主轴编码器UVW0V5VU11V11W11主轴报警主轴零速主轴速度到达19252620，27X30X32X311000V 2+5V 3A+ 4A- 5B+ 6B- 7TA2(E)B1B2制动电阻600 100WTA1位置卡A+A-B+B-R(L1)S(L2)T(L3)U(T1)V(T2)W(T3)主轴变频器CIMR-G5A45P51A5.5KW主轴风扇4KW主轴正转主轴反转100来自 KM2见图 5.2.2图 5.2.6 典型铣床数控系统电气原理图-主轴单元1415主轴复位XS9KA5KA4KA4KA5Y011241

16、11213177,8,15AOUT2GNDGNDHNC-21 O12 X 轴码盘 屏蔽层 X X 轴伺服轴伺服 HSV-11D25 X2 12 10 220A 220B 9 8 7 6 5 4 故障连锁 24V 使能 24V 地 减电流 X 轴伺服电机 O12 U V W 9 10 U V W OH1 OH2 PE 热保护 J2 P N 屏蔽层 Y Y 轴伺服轴伺服 HSV-11D25 X2 12 10 220A 220B 9 8 7 6 5 4 故障连锁 24V 使能 24V 地 减电流 Y 轴伺服电机 U V W 9 10 U V W OH1 OH2 PE 热保护 J2 Y 轴编码器 P

17、N Z 轴码盘 屏蔽层 A A 轴伺服轴伺服 HSV-11D16 X2 12 10 220A 220B 9 8 7 6 5 4 故障连锁 24V 使能 24V 地 减电流 A 轴伺服电机 U V W OH1 OH2 PE XS1 J2 A 轴编码器 P N 数控装置数控装置 HNC-21MC XS40 XS41 XS42 XS43 101 24V1 屏蔽层 Z Z 轴伺服轴伺服 HSV-11D25 X2 12 10 220A 220B 9 8 7 6 5 4 故障连锁 24V 使能 24V 地 减电流 Z 轴伺服电机 O12 U V W 9 10 U V W OH1 OH2 PE 热保护 J2

18、 P N BR BR2 抱闸 电源模块电源模块 HSV-11P 12 10 9 8 7 6 43 220A 220B 故障连锁 24V 就绪 24V 地 使能 220A 220B 24V 100 I12 2 1 复位 360 公共端 R S T PE R S T P N X 轴编码器 Z 轴编码器 400 410 420 420 430 440 440 Y03 KA1 2100 KA7 XS XS XS XS2 A B C T1 T2 2 3 7 5 6 XS1-1 热保护 图 5.2.7 典型铣床数控系统电气原理图-伺服驱动电路 RXD TXD GND XS40,1,2,3 2 3 5 X2

19、 2 3 5 TXD RXD GND DB9 头孔 DB9 头孔 坐标轴控制电缆 RVVP3X0.2 A 轴编码器电缆 +5V 11,12 +5V 13 0V 1,8 0V 9,10 A 2 B 3 Z 4 U 5 V 6 W 7 A- 15 B- 16 Z- 17 U- 18 V- 19 W- 20 屏蔽 14 J2 1 VCC 2 GND 3 A 4 B 5 Z 9 U 10 V 11 W 6 A- 7 B- 8 Z- 12 U- 13 V- 14 W- 19 屏蔽 XS2 X、Y、Z 轴编码器电缆 +5V 11,12 +5V 13 0V 1,8 0V 9,10 A 2 B 3 Z 4 U

20、 5 V 6 W 7 A- 15 B- 16 Z- 17 U- 18 V- 19 W- 20 屏蔽 14 J2 J +5V K +5V N 0V T 0V A A B B F Z C U L V R W D A- E B- G Z- P U- M V- S W- H 屏蔽 XS 电机编码器电缆： RVVP19X0.2 热保护电缆： Z 抱闸电缆： RVVP2X0.2 电机强电电缆： RVV4X2.5 图 5.2.8 典型铣床数控系统电气原理图-伺服驱动电缆连接 s 以 太 网 口 PC键 盘 口 远 程I/O板 RS232 XS40 四 串 口 板 XS20 XS10,XS11 输 出 开 关

21、 量 (伺 服 、 继 电 器 控 制 ) 输 入 开 关 量 (操 作 按 钮 、 机 床 检 测 输 入 ) 图5.3.1 典 型 车 床 数 控 系 统 配 置 框 图 XS41 四 串 口 板 软 驱 软 驱 单 元 XS3 XS2 XS6 XS5 XS4 H HN NC C- -2 21 1 伺 服 电 机X 11型 伺 服X X轴 编 码 器 伺 服 电 机Z 11型 伺 服Z Z轴 编 码 器 数 控 装 置 H N C - 2 1 T C 照 明 灯 指 示 灯 吊 挂 风 扇 Q F 6 6 A Q F 7 6 A 低 通 滤 波 器 A C 2 5 0 V 6 A 2 2

22、0 B 2 2 0 A 到 ： 伺 服 电 源 模 块 伺 服 驱 动 器 Q F 9 3 A 开 关 电 源 1 0 0 W A C 2 2 0 V / D C 2 4 V 1 0 0 2 4 V 到 ： 继 电 器 数 控 装 置 伺 服 驱 动 器 Q F 1 0 6 A K M 6 R C 1 0 K M 5 R C 9 K M 4 R C 8 K M 3 R C 7 K A 8 K A 1 电 柜 风 扇 主 轴 反 转 刀 架 电 机正 转 刀 架 电 机反 转 冷 却 电 机 Q F 8 3 A Q F 0 4 0 A R C 1 Q F 3 0 . 4 A K M 5 Q F

23、4 0 . 3 A K M 6 R C 4 R C 3 Q F 1 6 A Q F 2 1 0 A K M 1 伺 服 变 压 器 A C 3 8 0 / 2 0 0 7 K W 伺 服 电 源模 块 H S V - 1 1 P 主 轴 电 机 5 . 5 K W 刀 架 电 机 冷 却 电 机 Q F 5 3 A A C 1 1 0 V 2 5 0 W 控 制 变 压 器 A C 3 8 0 V 3相 R S T 图5 . 3 . 2 典 型 车 床 数 控 系 统 电 气 原 理 图 - 电 源 部 分 A C 2 4 V 1 0 0 W A C 2 4 V 1 0 0 W A C 2 2

24、 0 V 3 0 0 W A C 3 8 0 V 7 5 0 W K M 2 R C 6 K M 1 R C 5 伺 服 强 电 主 轴 正 转 K A 7 K M 4 K A 6 K M 5 K A 5 K M 2 K A 4 K M 3 R C 2 K M 4 K M 3 K M 2 100 SQX-1 SQX-3 SQZ-1 SQZ-3 OTBS1 3 OTBS2 16 ESTOP1 4 ESTOP3 17 HNC-21 XS20 KA2 KA1 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 24V 图 5.3.3 典型车床数控系统电气原理图-继电器部分 KA2 KA3 Y0.0 42

25、0 Y1.0 Y1.1 Y0.6 Y0.7 Y0.5 外部 运行允许 运行允许 伺服 OK 主轴 正转 主轴 反转 刀架正转 刀架反转 冷却启动 KA6 KA7 KA4 KA5 图 5.3.4 典型车床数控系统电气原理图-输入输出开关量 1 13 I0 25 I1 12 I2 24 I3 11 I4 23 I5 10 I6 22 I7 9 I8 21 I9 8 I10 20 I11 7 I12 19 I13 6 I14 18 I15 5 I16 17 I17 4 I18 16 I19 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG 13 I20 25 I21 12 I22

26、24 I23 11 I24 23 I25 10 I26 22 I27 9 I28 21 I29 8 I30 20 I31 7 I32 19 I33 6 I34 18 I35 5 I36 17 I37 4 I38 16 I39 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG X 轴正限位开关 SQX-1 SQX-3 SQZ-1 SQZ-3 SQX-2 SQZ-2 X0.0 X0.1 X0.2 X0.3 X1.0 X1.1 100 （继电器 DC24V 地） X 轴负限位开关 Z 轴正限位开关 Z 轴负限位开关 X 轴参考点开关 Z 轴参考点开关 外部运行允许 KA2 QF3

27、QF4 X2.4 X2.5 X2.6 X2.7 X3.0 100 DC24V 开关电源输出地 电柜空开 OK 主轴报警 XS11 XS10 伺服电源准备KA3 伺服驱动器 OK 伺服电源模块 QF2 X3.2 1 号刀到位 SQ1 X3.3 2 号刀到位 SQ2 X3.4 3 号刀到位 SQ3 X3.5 4 号刀到位 SQ4 24V 霍尔开关 图 5.3.5 典型车床数控系统设计电气原理图-输入输出开关量 213 5VG25 +5V12 HB24 HA11 O2823 O2910 O3022 O319 I3221 I338 I3420 I357 I3619 I376 I3818 I395 空1

28、7 ESTOP34 ESTOP216 +24V3 +24V15 24VG2 24VG14 24VG1 24VGXS813 O025 O112 O224 O311 O423 O510 O622 O79 O821 O98 O1020 O117 O1219 O136 O1418 O155 空17 ESTOP34 ESTOP116 OTBS23 OTBS115 24VG2 24VG14 24VG1 24VG运行允许继电器Y0.0Y0.1Y0.2Y0.5100（继电器 DC24V 地）系统复位冷却开继电器刀架电机正转继电器Y0.6XS20伺服允许Y1.0主轴正转继电器主轴反转继电器Y1.1100限位急停回路外部运行允许继电器（继电器 DC24V 地）注释：Y0.1、Y0.2 输出到伺服各继电器的连接见图 5.3.3刀架电机反转继电器Y0.7 图 5.3.6 典型车床数控系统电气原理图-伺服驱动器的连接 RXD TXD GND X