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查找短路原因,主轴电机是否短路,造成热继电器保护?
故障点测试:
1.用兆瓯表检测电机三相绕组与电机外壳有没有阻值,阻值是多少?
一般要在100M以上。
2.用万用表检查电机高低绕组阻值是否平衡。
3.检查接触器触头有没有粘死现象,避免相序短路。
4.三相灭弧器故障。
5.在低速时测试电机三相额定电流是否正常。
6.检查电机和机械传动有无卡的现象。
7.电机高速控制线路有没有人为接错现象。
8.外部电机线路与机床外壳有没有非接触式短路。
9.漏电开关本身有没有问题。
排查故障:
通过以上几项检查没有发现任何问题,但问题现象存在,后来通过仔细排除,发现机床振动大出故障频率就高,干脆直接从外部接线,单独控制电机高速,结果上电漏电开关跳闸。
电机在高速运转时产生振动从而使电机里面线路与外壳出现间歇式短路,从而导致漏电开关跳闸,更换电机后机床正常使用。
二、变频主轴控制电路
1、变频主轴控制电路原理图分析
变频主轴控制电路分析如下图2-3所示,继电器KA1控制主轴变频正转使能:
由系统M3指令输出,当系统执行M3指令时,系统输出低电平去控制继电器KA1的线圈,在由KA1的触头去控制变频器的正转使能信号。
KA2是控制主轴变频反转使能信号:
由系统M4指令输出,当系统执行M4指令时,系统输出低电平去控制继电器KA2的线圈,在由KA2的触头去控制变频器的反转使能信号。
KA3或KA4分别是控制主轴1档和2档换挡功能,由电磁阀YV1或YV2线圈输出转换,当系统执行M41或M42指令时,系统XS39端口的5脚或1脚分别输出低电平来控制KA3或KA4的线圈,在由KA3或KA4的触头去控制电磁阀YV1或YV2线圈来进行换档。
SQ1或SQ2分别用来检测主轴1档和2档是否换档到位,当系统没有检测到换档到位信号时系统将产生报警,系统检测到位后程序将继续向下运行。
变频器有了正转或反转使能信号,还需有换档到位检测信号和模拟电压输出,要不主轴是不会旋转的,因为主轴没有模拟电压输出,变频器的模拟电压也不会转换,所以主轴不会运转。
主轴模拟电压是由系统参数来设定输出限制的,一般控制在5000转以下。
图2-3变频主轴控制电路原理图
2、变频主轴控制原理
在现代机床生产中,一般采用多电机拖动,主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。
由于机床加工范围较广,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求机床执行部件具有不同的运动速度,因此机床的主运动应能进行调速,主轴调速系统一般采用变频主轴控制,随着变频调速技术的发展,数控机床主轴的交流拖动,同样能够很好满足需要。
主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转,或主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。
由于主轴电机调速范围广,又可无级调速,使得主轴箱的结构大为简化
机床主轴工作方式,一般由系统输出0v—10v或—10v—10v直流模拟电压给变频器模拟端子,在通过改变变频器的模拟电压来控制电动机的频率,从而达到自己想要转速,主轴的正反转由系统的I/O端子控制变频器的正反端子来实现,控制如下图2-4所示。
图2-4主轴变频控制
三、“主轴启动后立即停止”故障现象的原因及处理方法(表2-1)
表2-1“主轴启动后立即停止”故障现象的原因及处理方法
故障原因
处理方法
1、系统输出脉冲时间不够?
调整系统的M代码输出时间。
2、变频器处于点动状态?
参阅变频器的使用说明书,设置好参数。
3、主轴线路的控制元器件损坏?
检查电路上的各触点接触是否良好,检查直流继电器,交流接触器是否损坏,造成触头不自锁。
4、主轴电机短路,造成热继电器保护?
查找短路原因,使热继电器复位。
5、主轴控制回路没有带自锁电路,而把参数设置为脉冲信号输出,使主轴不能正常运转?
将系统控制主轴的启停参数改为电平控制方式。
任务二:
“主轴变频功能无效”故障分析与维修
一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A主轴驱动为变频器+主轴电机+编码器,现出现故障现象为“主轴变频功能无效”
用户反映输入正转(M3S1000)或反转(M4S1000)启动主轴,主轴都不能运转;
带变频器的主轴不转有有几个原因:
1、所用主板无变频功能,2、供给主轴的三相电源缺相,3、数控系统和变频器控制参数未调整正确,4、系统与变频器的线路连接错误,5、模拟电压输出不正常,6、强电控制部分断路或元器件损坏,7、变频器参数未调好。
。
通过以上几项检查,发现系统没有0v—10v模拟电压信号输出,经检查线路,发现用户把接口插错了(见图2-5)。
XS37:
变频器,9芯D型针插座,连接变频器XS38:
手轮,9芯D型针插座,连接手轮。
与变频器的连接
模拟主轴接口定义
信号
说明
SVC
0~10V模拟电压
0V
信号地
图2-5XS37模拟主轴接口
将接口插到正确的位置上。
二、数控车床主轴调速变频器的应用
以变频器SINAMICSG110为例,它是用于控制三相交流电动机速度的变频器。
单相电源电压,额定功率120W到3.0KW可供用户选用。
它具有很高的运行可靠性。
因而降低了电动机运行的噪声。
全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。
SINAMICSG110具有缺省的工厂设置参数。
1、接线图(图2-6)
图2-6主轴调速接线图
2、面板控制(图2-7)
LED的状态显示
●变频器电源未接通LED(发光二极管)灭
●变频器上电/准备闪光,1000ms亮/1000ms灭
●变频器正常运行LED连续光亮
●一般报警信号闪光,500ms亮/200ms灭
●故障闪光,100ms亮/100ms灭
图2-7面板控制及操作
3、参数修改
利用基本操作面板(BOP)可以改变变频器的各个参数(见图2-8)。
为了利用BOP设定参数,必须装上BOP。
BOP具有7段显示的五位数字,可以显示参数的序号和数值,报警和故障信息,以及设定值和实际值。
参数的信息不能用BOP存储。
●在缺省设置时,用BOP控制电动机的功能是被禁止的。
如果要用BOP进行控制,参数P0700应设置为1,参数P1000也应设置为1。
●变频器加上电源时,也可以把BOP装到变频器上,或从变频器上将BOP拆卸下来。
●如果BOP已经设置为I/O控制(P0700=1),在拆卸BOP时,变频器驱动装置将自动停车。
图2-8变频器参数
●用基本操作面板(BOP)更改参数的数值
下面的图2-9及表2-2说明如何改变参数P0004的数值。
修改下标参数数值的步骤见下面图。
按照这个图表中说明的类似方法,可以用‘BOP’设定任何一个参数。
图2-9
表2-2
参数
P0010
1=快速调试
开始快速调试
在电动机投入运行前,P0010必须回到0,但是,如果调试结束后选定P3900=1,那么,P0010的回0操作是自动进行的。
P0100
0=kW/50Hz
1=hp/60Hz
2=kW/60Hz
选择地区是欧洲/北美
用DIP开关设定为0或1,或把参数P0100设定为2。
P0304
电动机的额定电压
根据铭牌输入电动机额定电压(V)
P0305
电动机的额定电流
根据铭牌输入电动机额定电流(A)
P0307
电动机的额定功率
根据铭牌输入电动机额定功率(kW),如果P0100=1,功率单位应是hp
P0310
电动机的额定频率
根据铭牌输入电动机额定频率(Hz)
P0311
电动机的额定速度
根据铭牌输入电动机额定速度(rpm)
P0700
选择命令源(on(接通)off(断开)reverse(反转))
1=BOP
2=由端子排输入
5=USS接口
P1000
1BOP设定值
2模拟设定值(缺省设置)
3固定频率
5=USS接口
P1080
最低频率
本参数设定最低的电动机频率[0-650Hz]。
电动机运行在最低频率时,将不顾频率的设定值是多少。
这里设定的数值既适用于顺时针方向转动,也适用于反时针方向转动。
P1082
最高频率
本参数设定最高的电动机频率[0-650Hz]。
电动机运行在最高频率时,将不顾频率的设定值是多少。
P1120
斜坡上升时间
0-650S
电动机从静止状态加速到最高频率(P1082)所用的时间。
P1121
斜坡下降时间
电动机从最高频率(P1082)减速到静止停车所用的时间。
P3900
结束快速调试
0快速调试结束,不进行电动机参数计算或复位为工厂缺省设置值。
1结束快速调试,进行电动机参数计算或复位为工厂缺省设置值(推荐的方式)。
2结束快速调试,进行电动机参数计算和I/O复位
3结束快速调试,进行电动机参数计算,但不进行I/O复位
三、“带变频器的主轴不转”故障现象的原因及处理方法(表2-3)
表2-3“带变频器的主轴不转”故障现象的原因及处理方法
1、机械传动故障引起?
检查皮带传动有无断裂或机床是否挂了空挡。
2、供给主轴的三相电源缺相?
检查电源。
3、数控系统和变频器控制参数未调整正确?
查阅系统说明书,了解变频相关参数并将修改正确。
4、系统与变频器的线路连接错误?
查阅系统与变频器的连线说明书,确保连线正确。
5、模拟电压输出不正常?
用万用表检查系统输出的模拟电压是否正常;
检查模拟电压信号线连接是否正确或接触不良,变频器接收的模拟电压是否匹配。
6、强电控制部分断路或元器件损坏?
检查主轴供电线路各触点连接是否可靠,线路有否断路,直流继电器是否损坏,保险管是否烧坏。
7、变频器参数未调好?
变频器内含有控制方式选择,分为变频器面板控制主轴方式,NC系统控制主轴方式等,若不选择NC系统控制方式,则无法用系统控制主轴,修改这一参数;
检查相关参数设置是否合理。
任务三:
“车削螺纹乱牙”故障分析与维修
一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A主轴驱动为变频器+主轴电机+编码器,现出现故障现象为“车削螺纹乱牙”
机床以前没有车过螺纹,现加工螺纹就出现乱牙。
其它功能检查正常,只是加工螺纹就出现乱牙。
加工螺纹出现乱牙,测量定位精度是否合格,测量丝杆间隙是否用系统参数将间隙消除;
检查电机轴承,阻尼盘是否存在问题;
检查丝杆轴承,滚珠是否存在问题;
检查刀架定位精度,负载时是否松动,检查主轴,夹具和刀具安装是否正确,刀具对刀及补偿是否正确。
通过以上检查大概定位是机械方面的故障。
可分以下几方面检查1、主轴编码器硬件故障。
2、主轴编码器线路接触不良。
3、系统I/O板故障。
4、主轴编码器连接套间隙过大。
5、程序编辑错误。
6、机床轴反向间隙过大。
7、机械X、Z轴轴承不灵活。
图2-10
拆下Z轴轴承发现轴承弹珠严重磨损(见图2-10)。
通过以上检查发现Z轴旋转不是很灵活。
更换后试机加工螺纹正常使用。
二、主轴故障分析(表2-4)
表2-4主轴故障分析
故障现象
双速主轴不转
检查皮带传动有无断裂。
2、机械未挂档?
挂好档位。
3、供给主轴的三相电源缺相?
4、系统无相应的主轴控制信号输出?
用万用表测量系统信号输出端,若无主轴控制信号输出,则需更换相关IC元器件或送厂维修。
5、系统有相应的主轴控制信号输出,但电源供给线路及控制信号输出线路存在断路或是元器件损坏?
用万用表检查系统与主轴电机之间的电源供给回路、信号控制回路是否存在断路;
各连线间的触点是否接触不良;
交流接触器、直流继电器是否有损坏;
检查热继电器是否过流;
检查保险管是否烧毁等。
6、系统无S01-S04的控制信号输出?
检查系统有无换档控制信号输出,若无,则为系统故障,更换IC或送厂维修。
7、主轴电机损坏或短路?
检查主轴电机。
带电磁耦合器的主轴不转
电磁离合器线圈没有电压供给,使传动齿轮无法闭合,导致主轴不能转动;
线圈短路,断路同样可能导致主轴不能正常工作。
检查离合器线圈供电是否正常;
检查供给电源的保险管是否损坏;
检查离合器线圈是否损坏,更换符合规格的元器件。
带抱闸线圈的主轴不转
主轴的频繁启停,使制动也频繁启停,导致控制制动的交流接触器损坏,使制动线圈一直通电抱死主轴电机使主轴无法转动。
更换控制抱闸的交流接触器。
主轴无制动
1、制动电路异常或强电元器件损坏?
检查桥堆、熔断器、交流接触器是否损坏;
检查强电回
路是否断路。
2、制动时间不够长?
调整系统或变频器的制动时间参数。
3、系统无制动信号输出?
更换内部元器件或送厂维修。
4、变频器控制参数未调好?
查阅变频器使用说明书,正确设置变频器参数。
带变频器的主轴不转
变频器控制的主轴转速不受控
1、所用主板无变频功能?
更换带变频功能的主板。
2、系统模拟电压无输出或是变频器连接存在断路?
先检查系统有无模拟电压输出,若无,则为系统故障,
若有电压,则检查线路是否存在断路。
3、系统与变频器连线错误?
查阅连接说明书,检查连线。
4、系统参数或变频器参数未设置好?
打开系统变频参数,调整变频器参数。
5、由于系统软件引起的轴转速显示不正确?
当变频器从S500变至S800,但显示仍为S500,需在编程时使用G04延时,有待系统软件改善。
6、928TC系统中主轴不变速,编程不当所致?
编辑程序时,S、T、M指令不应编于同一程序段,而应
将T指令单独分开于另一段编写,否则主轴转速将默认不变。
有时S、T共段时转速值显示不变,但实际转速值已发生变化,建议不要将这两个指令共段。
主轴启动后立即停止
系统一上电,主轴立即转动
1、系统内部IC2803击穿
更换IC2803或系统主板。
2、继电器和接触器触头粘死?
更换继电器和接触器。
3、控制线路接错?
检查线路。
三、螺纹加工故障分析(表2-5)
表2-5螺纹加工故障分析
无法切削螺纹
1、未安装主轴编码器导致系统无法车螺纹?
加装主轴编码器,同时必须确保编码器线数与系统匹配。
2、主轴编码器损坏?
更换新的主轴编码器。
3、主轴编码器与系统连接线断开或线路连接错误?
用万用表测量编码器信号线是否断裂,查阅说明书检查连接线路是否正确。
4、系统内部的螺纹接收信号电路故障?
返厂维修或更换主板。
5、主轴编码器与系统连接线接头松动或是接触不良?
将两端连接头连接处插紧,接触不良处重新焊紧。
切削螺纹螺距不对,乱牙
1、参数设置不合理?
检查快速移动速度设置是否过大,检查线性加减速时间常数是否合理,检查螺纹指数加减速常数,检查螺纹各轴指数加减速的下限值,检查进给指数加减速时间常数,检查进给指数加减速的低速下限值是否合理。
2、电子齿轮比未设置好或是步距角未调好?
若使用980T系统或DA98伺服驱动,检查电子齿轮比是否计算准确并设置好,若使用步进驱动器,检查步距角是否正确,检查各传动比是否正确。
3、系统或驱动器失步?
步进电机驱动器可通过相位灯或打百分表判断是否存在失步。
伺服驱动器则可通过驱动器上的脉冲数显示或是打百分表判断;
让程序空跑,看刀架回到加工起点后百分表是否变动;
若无变动,则检查参数,检查机械。
4、系统内编码器线型参数与编码器不匹配?
928TE/980TD有1200线和1024线选择参数,依据主轴编码器线数修改参数。
确保系统与主轴编码器匹配。
5、性能超负荷?
每种配置其主轴转速与螺距的乘积有一定上限,超出此上限则有可能出现加工异常,确保各性能指标在合理范围以内。
6、操作方式不对或编程格式不正确?
查阅操作说明书,熟悉编程格式及操作方式。
7、机械故障或电机问题?
测量定位精度是否合格,测量丝杆间隙是否用系统参数将间隙消除;
8、主轴编码器信号线干扰?
请使用带屏蔽的主轴编码器信号线,并确保两端的屏蔽接头可靠连接。
9、主轴转速不稳定?
排除外部干扰,检查机械传动部分是否稳定。
10、工件材料与所用刀具不匹配?
使用匹配刀具,避免材料粘刀。
11、丝杆与电机连接是否松动?
拧紧联轴器固定螺丝,和检查相关机械传动结构。
螺纹前几个乱牙,之后的部分正常
螺纹开始及结束部分,由于升降速的原因,会出现导程不正确部分,因此需预留一段空车距离,随着参数的调节,这个距离也不一样?
方法一:
调整系统参数。
对于980T系统配步进驱动器的配置,可参照以下参数作修改:
22号:
200;
23号:
4000;
24号:
400;
25号:
26号:
100;
27号:
8000;
28号:
29号:
30号:
方法二:
通过编程调整加工工艺。
将加工螺纹指令G92改用G32指令,在G32前用G01指令进行F进给速度指定,从而减小升降速原因造成的影响。
退尾,轨迹不正确
1、编程格式不对或操作不当?
查阅说明书,熟练编程格式和操作方法。
2、系统软故障?
初始化系统,若仍不行则需返厂维修。
维修案例分析
一、启动主轴电源跳闸
机床配置:
GSK980TD/DA98A双速主轴电机四工位刀架
处理过程1、故障现象:
2、验证用户故障描述:
3、原因分析:
漏电开关跳闸有三个因素会引起跳闸,一、当负载漏电电流大于开关漏电电流时会跳闸。
二、外部负载电流大于开关额定电流时会跳闸。
三、漏电开关本身故障。
故障排除,1.用兆瓯表检测电机三相绕组与电机外壳有没有阻值,阻值是多少?
结论:
电机在高速运转时产生振动从而使电机里面线路与外壳出现间歇式短路,从而导致漏电开关跳闸,更换电机后机床正常使用。
二、正转跳闸,反转、高、低速正常使用
机床已经买了二年左右,以前从未出现过此现象,当输入主轴正转M3时,在输入低速S1或高速S2时,配电箱主轴分断开关就会跳闸。
在录入方式下输入M3S1低速启动主轴,主轴跳闸;
在录入方式下输入M3S2高速启动主轴,主轴跳闸;
在录入方式下输入M4S1低速启动主轴,主轴正常运转;
在录入方式下输入M4S2高速启动主轴,主轴正常运转;
故障属实。
从以上验证反映,其它功能检查正常,主轴只是运行正转高低速时跳闸,但主轴反转高低速可正常使用,从而就能排除电机没有问题。
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