数控机床故障诊断与维修

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实训报告

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实训内容项目一主轴传动系统的故障维修与保养任务一变频主轴常见故障维修与保养

任务二伺服主轴常见故障与保养

项目二进给传动系统的故障维修与保养任务一超程故障维修

任务二进给系统电气故障维修

项目三数控系统的故障维修与保养

任务一数据传输与备份

任务二机床无法回参考点故障维修

任务三参数设置

项目四数控机床电气控制故障维修与保养任务一数控车床电气故障排除与保养项目五数控机床的安装与调试

任务一滚珠丝杆的安装与调试

任务二编码器的安装

任务三数控机床性能调试

项目一主轴传动系统的故障维修与保养

一实训目的

1了解变频主轴的组成

2熟悉主轴的机械机构及变频器的接线，主要参数意义及设置方法

3能够进行变频主轴常见故障维修

二实训设备

THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

图1-1THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

本装置由数控车床系统交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其它辅助功能模块和十字滑台等组成，通过此设备进行项目训练，能检验学生的团队协作能力，计划组织能力、交流沟通能力、职业素养和安全意识等。

三变频主轴常见故障维修与保养

1．变频器的功能、连接与调试

1）变频器操作面板说明

图1-2变频器操作面板2）端子接线操作说明

图1-3变频器接线端子图3）参数设置方法

（

（

（

12P12550可调端子2频率设定增益频率

13P16099990扩展功能显示选择

14P16101频率设定、键盘锁定操作选择

15P1786060STF端子功能选择

16P1796161STR端子功能选择

17P18000RL端子功能选择

18P18111RM端子功能选择

19P18222RH端子功能选择

四伺服主轴常见故障维修与保养

1伺服驱动系统

1)本装置采用FANUC公司的伺服驱动系统，具有如下特点：

（1）供电方式为三相200V-240V供电。

（2）智能电源管理模块，碰到故障或紧急情况时，急停链生效，断开伺服电源，确保系统安全可靠。

（3）控制信号及位置、速度等信号通过FSSB光缆总线传输，不易被干扰。

（4）电机编码器为串行编码信号输出。

图1-4驱动连接图

项目二进给传动系统的故障维修与保养

一实训目的

1能对急停、超程电路进行分析与维修

2熟悉接线定义，会正确测量

3能够进行参数调试及设置

4能够对进给部分的故障进行分析和处理

二实训设备

THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

三超程故障维修

对于FANUC0imate-TC数控系统，急停信号的输入点定义为X8.4，与24V进行常闭连接；参考点信号输入点定义为X9.0（X轴）和X9.1（Z轴），与24V进行常闭连接；限位信号输入点可以根据实际情况进行定义，与PMC程序中的点对应，与24V进行常闭连接。

限位信号和参考点信号的检测均使用NPN型接近开关，当档块碰到限位开关或参考点开关时，就会有限位信号或参考点减速信号产生。由于接近开关的驱动能力的限制，系统不能识别相应的信号，该装置同样通过继电器模块进行了电平转换。相应电路参见电气原理图。

四进给系统电气故障维修

1基本面板

FANUC0iMate-TC数控系统的操作面板可分为：LCD显示区、MDI键盘区（包括字符键和功能键等）、软键开关区和存储卡接口。

图2-1FANUC0iMate-TC主面板2操作面板

图2-2FANUC0iMate-TC操作面板

项目三数控系统的故障维修与保养

一实训目的

1能进行PC机与数控机床之间的数据与传输

2能排除机床无法回参考点的故障

3能进行系统参数的修调

二实训设备

THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

三数据传输与备份

1FANUC0iMate-TC数控系统背面如下图所示：

图3-1FANUC0iMateTC系统连接图

1、输入输出信号

FANUC数控系统内部集成了一个小型PMC（可编程机床控制器），通过编写机床PMC程序和设定相应的机床参数，可以对PMC应用程序的功能进行

配置。

1)输入输出点的定义

FANUCMate0i-TC数控系统配套I/OLink有四个连接器，分别是CB104、CB105、CB106和CB107，每个连接器有24个输入点和16个输出点，即共有96个输入点，64个输出点；本装置把CB104接口的部分信号作为辅助信号使用，把CB105和CB107用于操作面板上按钮（或按键）和对应指示灯的定义。在PMC程序中X代表输入，Y代表输出，具体定义如下表，CB106中的输入输出点在本装置中没有定义。

CB104、CB105、CB107接口分配参考THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置说明书。

2)数字输入/输出信号的接线

图3-2数字输入信号接线原理图

图3-3数字输出信号接线原理图

四机床无法回参考点故障维修

回参考点前，在手动方式下，将X轴和Z轴的位置移动到负限位和参考

点开关之间，按操作面板上的“参考点”键，启动回参考点运行方式，此时“X

轴选”的指示灯闪烁，按下“X轴选”键，“X轴选”指示灯以更快的频率闪烁，同时，X轴向正方向运行寻找参考点，当到达参考点开关时，X轴减速回零，同时在CRT上显示参考点的坐标为0。

X轴回零完成后，“Z轴选”指示灯闪烁，按下“Z轴选”键，“Z轴选”指示灯以更快的频率闪烁，同时，Z轴向正方向运行寻找参考点，当到达参考点开关时，Z轴减速回零，同时在CRT上显示参考点的坐标为0。

五参数设置

数控系统正常运行的重要条件是必须保证各种参数的正确设定，不正确的参数设置与更改，可能造成严重的后果。因此，必须理解参数的功能，熟悉设定值，详细内容参考《参数说明书》。

1．显示参数的操作

1)按MDI面板上的“SYSTEM”功能键数次，或者按“SYSTEM”功能键一次，再按[参数]软键，选择参数画面。

图3-4参数画面

2)参数画面由多页组成，可以通过以下两种方法选择需要显示的参数所在的画面。

（1）用光标移动键或翻页键，显示需要的画面。

（2）由键盘输入要显示的参数号，然后按下[搜索]软健，这样可显示指定参数所在的页面，光标同时处于指定参数的位置。

2．用MDI设定参数

1)在操作面板上选择MDI方式或急停状态。

2)按下“OFS/SET”功能键，再按[设定]软键，可显示设定画面的第一页。

3)将光标移动到“参数写入”处，按[操作]软键，进入下一级画面。

4)按[NO：1]软键或输入1，再按[输入]软键，将“参数写入”设定为1；这样参数处于可写入状态，同时CNC发生100号报警。

5)按“SYSTEM”功能键，再按[参数]软键，进入参数画面，找到需要设定参数的画面，将光标置于需要设定的位置上。

6)输入参数，然后按“INPUT”键，输入的数据将被设定到光标指定的参数中；

7)参数设定完毕，需要将“参数写入”设置为0，即禁止参数设定，防止参数被无意更改。

8)同时按下“RESET”键和“CAN”键，解除100号报警；有时在参数设定中会出现报警000（需要切断电源），此时要关闭数控系统电源再开启。

3．上电全清

系统第一次通电时，最好先做一次全清，所谓全清就是将系统所有参数恢复出厂设置，即在系统启动过程中，同时按下MDI面板上RESET+DEL键。全清后一般会出现如下报警：

100#参数写保护打开。

506/507#硬超程报警。

417#伺服参数设定不正确。

5136#FSSB放大器数目少。

注意：在初次调试时最好进行全清，如果只是进行参数的修改，切勿全清！

4．参数设定

通常情况下，在参数设置画面输入参数号就可以搜索到对应的参数，从而进行参数的修改，同时，FANUC数控系统还提供了一种简单快捷的操作方式，即“参数设定帮助菜单”，在这里可以分类设置参数。

按几次“SYSTEM”功能键，进入“参数设定帮助菜单”画面，如下图所示；按一下“Page▼”进入下一界面，如下图菜单二所示。

图3-5参数设定帮助菜单一

图3-6参数设定帮助菜单二

在图3-5所示的画面中，移动光标键，使光标停留在要设置的参数所在的选项，按下[操作]软键，再按[选择]软键，进入参数设置画面，在此分别设置各参数值；当光标移到某一参数时，在画面的左下角会显示此参数的含义和设置选项。

有些参数以8位数值显示时，在系统屏幕上从右到左依次为第0到第7位，资料中以“XX#0”表示第XX号参数的第0位，以“XX#2”表示第XX号参数的第2位。

1)按下“SYSTEM”功能键，再按[参数]软键，找到参数设置画面，在参数画

参数

数值备注

号

204设置I/O通道为存储卡

3003#01互锁信号无效

3003#21各轴互锁信号无效

3003#31各轴方向信号互锁信号无效

3004#51超程信号：0检查；1不检查

3105#01实际进给速度显示

3105#21主轴速度和T代码显示

3106#51主轴倍率显示

3108#71实际手动速度显示指令

3701#110：带串行主轴；1：不带

3708#01检测主轴速度到达信号

2)在图3-5所示的画面上，选择“伺服设定”，进入“伺服设定”画面，按下[操作]→[选择]→[NEXT]扩展键→[切换]显示设定画面，设置以下参数，在本画面中可以通过[轴变更]软键，在X轴和Z轴之间切换。

3)在图3-5所示的画面，选择“主轴设定”，进入“主轴设定”画面，设置以下参数：

4)在图3-5所示的画面上，选择“轴设定”，进入“轴设定”画面，设置以下参数：

注意：在参数设定后，要先断电再上电，以使参数设置生效。上表所列参数为常用参数。

项目四数控机床电气控制故障维修与保养

一实训目的

1能够读懂电气原理图

2能够进行数控机床电器元器件的检测

3能够对电气机床进行电气故障分析和处理

二实训设备

THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

三数控车床电气故障排除及保养

常用的电气控制系统图有电气原理图、电气安装图、电气接线图。

电气原理图是用来表示电路个电气元件中导电部分的连接关系和工作原

理的图。

电气安装图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视为电气控制系统复杂程度采取集中绘制或是单独绘制。

电气接线图是主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件安装图一起使用。

关于THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置的电气原理图与安装图详见附录所示。

项目五数控机床的安装与调试

一实训目的

1能够进行数控机床的滚珠丝杠安装

2能够进行数控机床的编码器安装

3能够进行数控机床的性能调试

二实训设备

THWLBF-1型数控车床维修技能实训考核装置

三滚珠丝杠的安装与调试

滚珠丝杠是数控机床的主要组成部分，它将进给电动机的旋转运动转化为刀架的直线运动，采用滚珠丝杠螺母副传动，可以有效地提高进给系统的定位精度和灵敏度，防止爬行。通过滚珠丝杠螺母副带动刀架移动，数控机床进给传动装置的精度，灵敏度和稳定性，将直接影响工件的加工精度，因此，进给运动系统必须满足下列要求：

(1)提高传动精度和刚度，消除间隙；

(2)减小摩擦阻力；

(3)减小运动部件惯量；

(4)对系统添加适度阻尼，减轻震动影响。

因此：滚珠丝杠的安装与调试需从以下几个方面考虑：

一、滚珠丝杠的型号选择

二、滚珠丝杠的轴承选择与安装

三、X轴、Z轴装配图

四、滚珠丝杠副轴向间隙的调整

五、轴向间隙调整的方法

四编码器的安装

为了使数控机床能切削螺纹，在主轴旁安装主轴编码器来反馈主轴实际转速，编码器把检测到的实际主轴转速经隔离电路以及I/O接口送给数控系统。数控系统控制进给轴电机与主轴转数的对应比例，完成不同形状、螺距的加工。

五数控机床性能调试

在安装完数控车床后，保留原车床的主轴箱部分，依靠变档进行主轴转速的调整。对机床的相应机构进行必要的维和和修调，在检修过程中，导轨磨损严重，精度不能满足要求，因此进行磨削处理，最后将其它部件组合装配，并且进行调试。

一、主传动系统的调试

二、导轨副的修磨与调整

三、进给部件的安装调试

四、数控车床的调试

五、数控机床的验收

附录：数控车床布局说明

图1数控车床器件布局图

1、如图1所示，交流接触器从左到右依次为KM0、KM1、KM

2、KM3和KM4，继电器从左到右依次为KA0、KA1、KA2、KA

3、KA

4、KA5和KA6，断路器从左到右依次为QF1、QF2、QF3、QF4和QF5。

序号名称定义序号名称定义

1QD启动按钮NO触点25V10伺服变压器TC1输入

2QD启动按钮NO触点26W10伺服变压器TC1输入

3QDL启动按钮灯(DC42V)27U11伺服变压器TC1输出

4QDL启动按钮灯(DC42V)28V11伺服变压器TC1输出

5TZ停止按钮NC触点29W11伺服变压器TC1输出

6TZ停止按钮NC触点30U12X轴驱动器电源

7TZL停止按钮灯(DC42V)31V12X轴驱动器电源

8TZL停止按钮灯(DC42V)32W12X轴驱动器电源

924V刀架霍尔开关电源+33U12Z轴驱动器电源

100V刀架霍尔开关电源-34V12Z轴驱动器电源

11T1刀架刀位135W12Z轴驱动器电源

12T2刀架刀位236U22主轴电机

13T3刀架刀位337V22主轴电机

14T4刀架刀位438W22主轴电机

15P24数控系统电源+39U31刀架电机

16M0数控系统电源-40V31刀架电机