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(1)故障分析:
数控机床无法启动,表明系统的控制程序出现问题,控制系统的程序包括系统程序和用户程序,其中用户程序包括加工程序和PLC程序。
数控机床出现此类故障一般为用户程序故障为常见。
(2)故障排除思路和方法:
数控机床程序此类故障时先排除用户程序故障,方法为将系统的内存条从数控机床取出,接入电脑将原有的程序删除,将备份的用户程序重新拷贝。
重新启动数控机床,观察现象。
如故障排除,则判定为用户程序故障中的PLC故障。
如不能排除故障,则重新将电脑的系统进行格式化,重新拷贝系统程序。
1.2.2子项目2复位故障
系统上电进入软件操作界面时,系统的工作方式为“急停”,为控制系统运行,需左旋并拔起操作台右上角的“急停”按扭使系统复位,并接通伺服电源。
系统默认进入“回参考点”方式,软件操作界面的工作方式变为“回零”。
数控机床的典型故障。
数控机床出现无法复位,出现此类故障一般为急停回路出现断路故障。
电路图如图1.6所示。
(2)故障排除方法和思路:
检查急停回路和限位开关控制回路是否出现断路。
特别检查急停按钮是否接触良好。
图1.6急停回路
解除紧急停止前,先确认故障原因是否排除,且紧急停止解除后应重新执行回参考点操作,以确保坐标位置的正确性。
注意:
在上电和关机之前应按下“急停”按钮以减少设备电流冲击。
1.2.3子项目3返回机床参考点故障
控制机床运动的前提是建立机床坐标系,为此,系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴回参考点操作。
方法如下:
(1)如果系统显示的前工作方式不是回零方式,按一下控制面板上面的“回零”按
键,确保系统处于“回零”方式;
(2)根据X轴机床参数“回参考点方向”,按一下“+X”(回参考点方向为
“+”)或“-X”(回参考点方向为“-”)按键,X轴回到参考点后,“+X”或“-X”按键内的指示灯亮;
(3)用同样的方法使用“+Z”、“-Z”按键,使Z轴回参考点。
所有轴回参
考点后,即建立了机床坐标系。
注意事项:
(1)在每次电源接通后,必须先完成各轴的返回参考点操作,然后再进入其他运行方
式,以确保各轴坐标的正确性;
(2)同时按下”+Z”、”+X”轴选择按键,可使X、Z轴同时返回参考点;
(3)在回参考点前,应确保回零轴位丁参考点的“回参考点方向”相反侧(如X轴的回
参考点方向为正,则回参考点前,应保证X轴当前位置在参考点的负向侧);
否则应手动移动该轴直到满足此条件;
(4)在回参考点过程中,若出现超程,请按住控制而板上的“超程解除”按键,向相反
方向手动移动该轴使其退出超程状态。
故障现象:
执行回参考点操作时,系统在参考点无法执行回参考点运行模式,直接运行到超程限位处停止,同时机床出现报警信号,显示回参考点动作无法执行和超程报警信息,系统处于急停状态。
故障分析:
系统回参考点过程中,机床轴压动回参考点挡块时,当该信号有效时,系统执行回参考点动作,如该挡块信号无效时,机床轴会一直前行,直至触动限位开关,系统会提示出错,同时提供以上报警信息。
故障排除方法和思路:
如果出现以上报警信息时,要考虑回参考点挡块信号是否有无,同时检查该信号是否有效,即进入“扩展菜单”→“PLC”→“输入输出”,发现相应的参考点(X1.0、X1.1)没有转为高电平。
通过此方法确定是否挡块信号有效。
如果无效,检查挡块触点是否灵活有效;
同时检查线路是否断开。
直至故障排除。
1.2.4子项目4超程故障解除
在伺服轴行程的两端各有一个极限开关,作用是防止伺服机构碰撞而损坏。
每当伺服机构碰到行程极限开关时,就会出现超程。
当某轴出现超程(“超程解除”按键内指示灯亮)时,系统视其状况为紧急停止,要退出超程状态时,必须
(1)松开“急停”按钮,置工作方式为“手动”或“于摇”方式;
(2)一直按着“超程解除”按键(控制器会暂时忽略超程的紧急情况);
(3)在手动(手摇)方式下,使该轴向相反方向退出超程状态;
(4)松开“超程解除”按键;
若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”,表示恢复正常,可以继续操作
在操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及移动速率,以免发生撞机。
1.超程解除故障现象:
当进给轴压下限位开关时,系统急停,“超程解除”灯亮。
但按下“超程解除”按键不能使系统复位。
即“超程解除”按键失效。
2.故障排除方法和思路:
根据故障现象判定为超程失效,结合图1.6,检查OTBS1和OTBS2与超程按钮之间是否联通。
即检查XS20接口的3号16号接口是否相通,超程解除按钮触点是否接触良好。
3.超程故障现象:
当X0.0、X0.1、X0.2、X0.3信号(即限位开关的接入信号),在进给轴压下相应的限位开关后,软件操作界面的加工方式显示为“急停”,系统运行状态显示为“运行正常”。
系统运行状态没有显示为“出错”,但数控机床的轴已经超过限位开关设定的极限位置。
因此判定为限位开关故障。
4.超程故障排除方法和思路:
进入“扩展菜单”——“PLC”——“输入输出”,发现相应的输入点(X0.0、X0.1、X0.2、X0.3)没有转为高电平。
判定为机床方向轴出现超程限位开关故障,“超程解除”灯没有亮。
按住“超程解除”和对应超程轴的相反方向按钮,手动退出超程位置,当限位开关弹回之后系统即恢复正常。
同时进行检查限位开关的可靠性和限位开关输入信号线是否连接可靠。
系统工作原理图如图1.7所示。
图1.7系统限位系统图
1.2.6子项目5关机
(1)按下控制而板上的“急停”按钮,断开伺服电源
(2)断开数控电源:
(3)断开机床电源
1.3项目3机床手动操作及故障
本章介绍机床的于动操作,主要包括如下一些内容:
·
手动移动机床坐标轴(点动、增量、手摇);
手动控制主轴(启停、点动);
机床锁住、刀具转换、卡盘松紧、冷却液启停:
手动数据输入(MDI)运行:
机床于动操作蕾要由于持单元(图1.2)和机床控制而板共同完成,机床控制面板如图1.8所示。
图1.8机床操作面板
1.3.1子项目1坐标轴移动故障
手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制而板上的方式选择、轴手动、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。
1.点动进给:
按一下“手动”按键(指示灯亮),系统处于点动运行方式,可点动移动机床坐标轴(下面以点动移动X轴为例说明)。
按压“+X”或“-X”按键(指示灯亮),X轴将产生正向或反向的连续运动;
松开“+X”或“-X”按键(指示灯灭),X轴将停止正向或反向的连续运动。
同理可以控制“Z”轴或同时控制“X”和“Z”。
2.点动快速移动
在点动进给时,若同时按压“快进”按键,则产生相应轴的正向或负向快速运动。
3.点动进给速度选择
在点动进给时,进给速率为系统参数“最高快移速度”的
值乘以进给修调选择的进给倍率。
点动快速移动的速度为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。
按压进给修调或快速修调右侧的“100%”按键(指示灯亮),进给或快速修调倍牢被置为100%,按一下“+”按键,修调倍率递增5%,按一下“-”按键,修调倍率递减5%。
4.增量进给
当手持单元的坐标轴选择波段开关置丁“Off”档时,按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮),系统处于增量进给方式,可以增量移动机床坐标轴(下面以增量进给X轴为例说明):
按一下“+X”或“-X”按键(指示灯亮),X轴将向正向或负向移动一个增量值;
同理可以控制Z轴的运动。
也可以同时控制X轴和Z轴的同时增量进给。
5.手摇进给
当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、“4TH”档(对车床而言,只有“X”、“Z”有效)时,按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮),系统处于手摇进给方式,可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给x轴为例说明):
(1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档;
(2)顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格,可控制X轴向正向或负向移动一个增量值。
用同样的操作方法使用手持单元,可以控制Z轴向正向或负向移动一个增量值。
手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。
7.手摇倍率选择
手摇进给的增量值(手摇脉冲发生器每转一格的移动量)由手持单元的增量倍率波段开关“×
1”,“×
10”,“×
100”控制。
增量倍率波段开关的位置与增量值的对应关系如下表。
进给轴方向信号典型故障现象:
X轴DIR+故障时,手动运行X轴时负向运行正常。
正向运行时,系统出错并自动急停。
进入“故障诊断”→“报警显示”,会有一条报警信息:
X轴定位误差太大。
X轴DIR-故障时,手动运行X轴时正向运行正常。
负向运行时,系统出错并自动急停。
进入“故障诊断”→“报警显示”,会有一条报警信息:
Z轴DIR+故障时,手动运行X轴时负向运行正常。
Z轴DIR-故障时,手动运行X轴时正向运行正常。
如果“X”或“Z”轴一个方向出现以上报警信号,而另一方向并没有出现,此时应判定为方向信号故障,进行检查方向信号是否有效,航空插头是否可靠连接,如果是线路出现断线,更换该信号线,如果是编码器出现问题更换编码器。
1.3.2子项目2主轴控制系统及故障诊断
1.主轴基本操作
主轴手动控制由机床控制面板上的主轴手动控制按键完成。
数控机床的主轴为恒速控制,控制的速度由程序给定或手动给定两种。
其中手动给定方式分为主轴正转及反转,主轴正转及反转的速度可通过主轴修调调节,按压主轴修调右侧的“100%”按键(指示灯亮),主轴修倍率被置为100%,按一下“+”按键,主轴修调倍率递增5%,一下“-”按键,主轴修调倍率递减5%。
机械齿轮换档时,主轴速度不能修调。
2.主轴正转
在手动方式下,按一下“主轴正转”按键(指示灯亮),主电机以机床参数设定的转速正转,直到按压“主轴停止”或“主轴反转”按键。
3.主轴反转
在手动方式下,按一下“主轴反转”按键(指示灯亮),主电机以机床参数设定的转速反转,直到按压“主轴停止”或“主轴主转”按键。
4.主轴停止
在手动方式下,按一下“主轴停止”按键(指示灯亮),主电机停止运转。
“主轴正转”、“主轴反转”、“主轴停止”这几个按键互锁,即按一下其中一个(指示灯亮),其余两个会失效(指示灯灭)。
5.主轴点动
在手动方式下,可用“主轴正点动”、“主轴负点动”按键,点动转动主轴:
(1)按压“主轴正点动”或“主轴负点动”按键(指示灯亮),主轴将产生正向或负向连续转动;
(2)松开“主轴正点动”或“主轴负点动”按键(指示灯灭),主轴即减速停止。
6.主轴控制系统原理图
变频主轴系统由变频器,主轴电机和反馈编码器等组成。
主轴系统与控制器的连接如图1.9所示。
主轴系统采用三凌变频器,变频器的速度控制信号为0—10V,反馈给变频器的信号为奥托米克八线长驱型光电编码器。
A车床主轴系统连接图
B铣床主轴系统连接图
图1.9主轴系统接线图
6.主轴典型故障现象。
(1)按下“主轴正转”、“主轴反转”,主轴电机不转。
变频器的“RUN”指示灯亮。
(2)主轴电机速度达不到给定速度。
7.典型故障分析
主轴不转有两个原因,一个为主轴变频器的控制电源失压,给变频器的控制器没有电源,变频器不能正常工作,同时变频器的指示灯RUN不亮,或变频器本身的故障,对于此类故障采用检查变频器控制输入断的电源是否为380V,如果变频器的输入电源有,判定为变频器本身的故障,此时检查变频器内部的控制线路,排除故障;
第一个为变频器RUN灯亮,但是电机不转,对于此类故障一般为控制变频器正转和反转的信号线断线,此时检查对应的STF和STR输入信号是否为低电平。
线路原理为如图1.9所示。
主轴转速不能达到指定的加工速度,一般情况为控制速度信号的线路出现故障,或控制线路的接线是否正确。
如图1.9中的AOUT1或AOUT2是否与控制转速的信号相对应。
或模拟电压值是否符合要求。
8.其他故障及分析:
如主轴超速或不可控
1.3.3子项目3机床锁住
机床锁住禁止机床所有运动。
在手动运行方式下,按一下“机床锁住”按键(指示灯亮)再进行手动操作,系统继续执行,显示屏上的坐标轴何置信息化,但不输出伺服轴的移动指令,所以机床停止不动。
1.3.4子项目4其他手动操作及故障
1.刀位转换
在手动方式下,按一下“刀位转换”按键,转塔刀架转动一个刀位。
如图1.10所示。
图1.10华中数控操作面板
图1.11刀架控制系统图
系统利用程序或手动转换刀架时,如果刀架出现故障,按“刀位转换”时,刀架只是正转不能相应刀的位置。
PLC提示换刀超时。
典型故障分析及故障排除:
对于此类故障,可以进入PLC,观察系统输入状态,对应的输入点X1.2~X1.5的电平是否转变,,如果对应刀架的输入状态发生变化,说明刀架系统没有问题,如果输入状态没有发生变化,说明系统的刀架接线出现问题或刀架霍尔传感器出现问题,排除此类故障,对应刀架故障原因进行相应的查找。
系统工作原理图如图1.11所示。
系统的输入输出状态的检查方式如下
机床输入到PMC:
X,操作如如图1.12所示,PMC输入输出点状态窗口默认为二进制显示,每位一组,每一位代表外部一位开关量输入或输出信号。
例如通常X[00]的
8位数字量从右往左依次代表开关量输入I0.0~I0.7,同样输出量Y[00]的8位数字量从右往左依次代表开关量输入Y0.0~Y0.7以此类推。
PLC功能子菜单和状态选择子菜单
图1.12机床输入到PMC:
X的状态显示
2.冷却启动与停止
在手动方式下,按一下“冷却开停”按键,冷却液开(默认值为冷却液关),再按一下又为冷却液关,如此循环。
3.卡盘松紧
在手动方式下,按一下“卡盘松紧”按键,松开工件(默认值为夹紧),可以进行更换工件操作;
再按一下又为夹紧工件,可以进行加工工件操作,如此循环。
1.3.5子项目5手动数据输入(MDI)运行(F4一F6)
在图1.3所示的主操作界面下,按F4键进入MDI功能子菜单。
命令行与菜单条的显示如图1.12所示。
图1.12MDI功能子菜单
在MDI功能子菜单下按F6,进入MDI运行方式,命令行的底色变成了白色,并且有光标在闪烁,如图1.13所示。
这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段,即“MDI运行”。
图1.13MDI运行
自动运行过程中,不能进入MDI运行方式,可在进给保持后进入。
1.输入MDI指令段
MDI输入的最小单位是一个有效指令字。
因此,输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法:
(1)一次输入,即一次输入多个指令字的信息;
(2)多次输入,即每次输入一个指令字信息。
例如:
要输入“G00X100Z1000”MDI运行指令段,可以
直接输入“G00X100Z1000”并按Enter键,图1.13显示窗口内关键字G、X、Z的值将分别变为00、100、1000:
先输入“G00”并按Enter键,图1.13显示窗口内将显示大字符“G00”,再输入“X100”并按Enter键,然后输入“Z1000”并按Enter键,显示窗口内将依次显示大字符“X100”、“Z1000”。
在输入命令时,可以在命令行看见输入的内容,在按Enter键之前,发现输入错误,可用BS、
、键进行编辑;
按Enter键后,系统发现输入错误,会提示相应的错误信息。
2.运行MDI指令段
在输入完一个MDI指令段后,按一下操作面板上的“循环启动”键,系统即开始运行所输入的MDI指令。
如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误,系统会提示相应的错误信息,此时不能运行MDI指令。
3.修改某一字段的值
在运行MDI指令段之前,如果要修改输入的某一指令字,可直接在命令行上输入相应的指令字符及数值。
在输入“X100”并按Enter键后,希望X值变为109,可在命令行上输入“X109”并按Enter键。
4.清除当前输入的所有尺寸字数据
在输入MDI数据后,按F7键可清除当前输入的所有尺寸字数据(其他指令字依然有效),显示窗口内X、Z、I、K、R等字符后面的数据全部消失。
此时可重新输入新的数据。
5.停止当前正在运行的MDI指令
在系统正在运行MDI指令时,按F7键可停止MDI运行。
1.3.6子项目6启动、暂停、中止、再启动
1.启动自动运行
系统调入零件加工程序,经校验无误后,可正式启动运行:
(1)按一下机床控制面板上的“自动”按键(指示灯亮)进入程序运行方式;
(2)按一下机床控制面板上的“循环启动”按键(指示灯亮),机床开始自动运行调入的零件加工程序。
2.暂停运行
在程序运行的过中,需要暂停运行,可按下述步骤操作:
(1)在程序运行子菜单下,按F7键,弹出如图1.14所示对话框:
图1.14在程序运行过程中停止运行
(2)按N键则暂停程序运行,并保留当前运行程序的模态信息。
(暂停运行后,可按
暂停后的再启动方法从暂停处重新启动运行)。
3.中止运行
在程序运行的过程中,需要中止运行,可按下述步骤操作:
(1)在程序运行子菜单下,按F7键,弹出如图1.14所示对话框;
(2)按Y键则中止程序运行,并卸载当前运行程序的模态信息(中止运行后,可按重新运行所述的方法从程序头重新启动运行)。
4.暂停后的再启动
在自动运行暂停状态下,按一下机床控制面板上的“循环起动”按键,系统将从暂停前的状态重新启动,继续运行。
5.重新运行
在当前加工程序中止自动运行后,希望从程序头重新开始运行时,可按下述步骤操作:
(1)在程序运行子菜单下,按F4键,弹出如图1.15所示对话框;
1.15自动方式下运行重新运行程序
(2)按Y键则光标将返回到程序头,按N键则取消重新运行。
(3)按机床控制面板上的“循环启动”按键,从程序首行开始重新运行当前加工程序。
6.从任意行执行
在自动运行暂停状态下,除了能从暂停处重启动继续运行外,还可控制程序从任意行处执行。
(1)从红色行开始运行
从红色行开始运行的操作步骤如下:
在程序运行子菜单下,按F7键,然后按N键暂停程序序运行;
用▲、▼、PgUp、PgDn键移动蓝色亮条到开始运行行,此时蓝色亮条变为红色亮条;
在程序运行子菜单下,按F8键,弹出如图1.16所示对话框。
图1.16暂停运行时从任意行开始运行
用▲、▼选择键选择“从红色行开始运行F1”,系统弹出图1.17对话框。
图1.17从红色行开始运行
从指定行开始运行从指定行开始运行的操作步骤如下:
在程序运行子菜单下,按F7键,然后按N键暂停程序运行;
在程序运行子菜单下,按F8键,弹出如图1.14所示对话框;
用▲、▼键选择“从指定行开始运行”选项,弹出如图1.18所示输入框;
图1.18从指定行开始执行
输入开始运行行号,弹出如图1.17所示对话框;
按Y或Enter键,蓝色亮条移动到指定行;
按机床控制面板上的“循环启动”按键,程序从指定行开始运行。
(3)从当前行开始运行
从当前行开始运行的操作步骤如下:
在程序运行子菜单下,按F8键,弹出如图1.17所示对话框
用▲、▼键选择“从当前行开始运行”选项,弹出如图1.18所示对话框
按Y或Enter键,红色亮条消失,蓝色亮条回到移动前的位置;
按机床控制面板上的“循环启动”按键,稃序从蓝色亮条处开始运行。
1.3.7子项目7空运行
在自动方式下,按一下机床控制面板上的“空运行”按键(指示灯亮),CNC处于空运行状态。
程序中编制的进给速率被忽略,坐标轴以最大快移速度移动。
空运行不做实际切削,目的在于确认切削路径及程序。
在实际切削时,应关闭此功能,否则可能会造成危险。
此功能对螺纹切削无效。
1.3.8子项目8单段运行
按一下机床控制面板上的“单段”按键(指示灯亮),系统处于单段自动运行方式,程序控制将逐段执行:
1.按一下“循环启动”按键,运行一程序段,机床运动轴减速停止,刀具、主轴电机停止运行:
2.再按一下“循环启动”按键,又执行下一程序段,执行完了后又再次停止。
1.3.9子项目9加工断点保存与恢复
一些大零件,其加工时间一般都会超过一个工作日,有时甚至需要好几天。
如果能在零件加工一段时间后,保存断点(让系统记住此时的各种状态),关断电源;
并在隔一段时间后,打开电源,恢复断点(让系统恢复上次中断加工时的状态),从而继续加工,可为用户提供极大的方便。
1.保存加工断点(F1→F5)
保存加工断点的操作步骤如下:
在程序运行子菜单下,按F7键,弹出如图1.7所示对话框;
按N键暂停程序运行,但不取消当前运行程序;
按F5键,弹出如图1.19所示对话框;
选择断点文件的路径;
在“文件名”栏输入断点文件的文件名,如“PARTBRKl”;
按Enter键,系统将自动建立一个名为“PARTBRKlBPl”的断点文件。
图1.19输入断点的文件名
2.恢复断点(F1→F6)
恢复加工断点的操作步骤如下:
(1)如果在保存断点后,关断了系统电源,则上电后首先应进行回参考点操作,否则直接进入步骤
(2);
(2)按
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