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例如,数控系统执行加工程序G91G1ZlOOF1000,步进电机步距角为0.36度,Z轴电机与丝杆为直连,Z轴丝杆螺距为10mm。

执行完该程序电机所转的圈数为100/10=10圈,系统所发的脉冲为10*360/0.36=10000个,系统每分钟所发脉冲数为1000/10*360/0.36=100000个。

四通86系列二相四拍混合式步进电机步距角为0.9度,系统每发出400个脉冲,也机旋转400个步距角,即电机旋转一周。

4．步进电机的输出扭矩随电机转述的升高而下降,所以步进电机在高速运行时,因有时会有丢步现象。

又由于步进电机是以脉动方式工作的,所以在低频的某一频率段会与机床产生振,影响加工,这些都要修改加工程序予以避开。

5．步进驱动器工作的三组脉冲信号:

P+,P-；

D+,D-；

E+,E一；

其中P为命令脉冲,D为方向脉冲,E为使能脉冲（有些驱动器无须此信号）

四、实训内容

1．步进系统在正常情况下的运行试验；

2．步进系统在高速时的丢步试验；

3．步进系统的缺相运行试验；

4．步进系统在低频时的共振运行试验；

5．命令脉冲信号断路故障试验；

6．方向脉冲信号断路故障试验；

五、实训步骤

1．将以下NC机床数据-轴数据，按机床实际情况设置好。

机床电机为二相四拍步进电机，丝杆螺距为4mm,步进电机与丝杆之间减速一倍，根

据计算，设置好下列参数，重新启动数控系统后，方可进行下一步操作。

将参数设置好填入下表：

参数号

参数含义

X轴

Y轴

Z轴

MD30130

命令值输出形式

MD30240

反馈类型

MD34200

参考点零脉冲形式

MD31020

电机每转的步数

MD31400

同MD31020

MD32260

电机最大转速

MD31030

机床坐标轴的丝杆螺距

MD31050

电机与丝杆间的减速比分子

MD31060

电机与丝杆间的减速比分母

MD32000

坐标轴最大速度（G00速度）

MD32010

点动快速

MD32020

点动速度

MD36200

坐标轴速度限制

2．正常运行实验:

将系统工作方式置于JOG方式,将倍率开关旋至100%,按动+X键（或+Z等其它轴运行键）,观察轴运行情况（注意不要超程!

）。

将系统工作方式置于MDA或AUTO方式，将倍率开关旋至100%,编一程序：

G91G94G1X10

Z10F200，并按NC启动键执行,观察轴运行情况（注意不要超程!

3．丢步实验:

将MD32000,与MD36200设置为大于实际计算出的数值,然后重新启动NC,在MDA或AUTO方式下编一程序：

G94G91G0Z100,将进给倍率开关置于100%-120%,观察轴运行情况（注意不要超程!

4．缺相运行实验:

在MDA或AUTO方式,编一程序G94G91GlZ100F100,将倍率开关旋至100%,启动程序,将步进驱动模块上Z轴的A,A`之间的钮子开关拨至,断开位置,观察轴运行情况（注意不要超程!

5．共震实验:

在MDA或AUTO方式,编一程序G94G91GlZ100F100,将倍率开关旋至100%,启动和程序,倾听机床运行的声音,逐步旋小倍率开关至0,观察机床在什么速度下声音最大,可以确定该点离共震点最近。

6．命令脉冲信号断路故障实验:

将某一轴P+、P-拨码开关设置为故障状态,此时P+、P-处于断开位子,将系统置于JOG方式,按动相应轴的轴运行键,观察机床运行情况。

由于P+、P-都处于断开位子,此时由于驱动器无命令脉冲,所以坐标轴无运行反应。

（有条件者可用示波器观察各相应端子上的脉冲波形）。

7．方向脉冲信号断路故障实验：

将某一轴D+、D-拨码开关设置为故障状态,将系统置于JOG方式,按动相应轴的正方向轴运行键,观察机床运行情况:

再按动相同轴的负方向轴运行键,观察机床运行情况:

此时,由于驱动器无方向脉冲,所以坐标轴只会朝一个方向运动。

六、思考题

1．为什么步进系统在高速时,有时会有丢步现象?

2．步进系统运行时的共振现象是故障吗?

实训分组科目二

MNC863T数控系统故障分析实训指导

实训要求：

1）熟悉数控系统的构成

2）熟悉数控机床的电气控制原理

3）熟悉数控系统常见故障的分析、诊断与维修方法

实训内容：

1）MNC863T数控系统的构成、原理框图

2）MNC863T（NCP-400L）机床的电气控制原理、电源连接关系

3）NCP-400L数控车床的常见故障分析与诊断

实训目的：

1）培养学生阅读技术资料、熟悉数控机床系统组成的能力

2）培养学生阅读、分析数控机床电气控制系统的能力

3）培养学生对数控系统故障诊断常用方法的运用能力

实训步骤：

1）认真、细致的阅读NCP-400L数控车床系统的技术资料

2）对照NCP-400L数控车床，掌握MNC863T数控系统的结构、组成，画出半闭环控制系统框图

3）对照NCP-400L数控车床电气控制原理图与电器控制箱，吃透该机床的电气控制方法，画出相关电器连接关系框图

4）阅读MNC863T的维修手册，认识、掌握MNC863T数控系统的自诊断功能和系统的报警

5）在掌握课堂知识，并认真、细致完成上述步骤的条件下，结合资料的维修说明，进行现场模拟故障的分析、诊断和排除

实训相关问题：

1）根据资料，说明机床的使用要求、对电源与接地、防强电干扰的措施。

2）分析哪些是位置环故障？

哪些是速度环故障？

3）简述数控系统常用诊断方法机理，适用范围？

4）怎样的故障应用参数法？

5）怎样的故障应用PLC程序法？

6）为什么通电后一定要做回零操作？

若此时出现超程报警应如何处理？

7）数控机床有哪些失常现象？

常见的成因与分析思路？

§

1MNC863T数控系统（车床）

一、MNC863T的系统构成

MNC863T系统是航天数控集团设计、开发的适用于车床的普通半闭环NC系统，并具有主轴控制功能，可配ASCU-02型交流伺服单元、DSCU-02型直流伺服单元，以脉冲编码器作为位置检测元件，系统有四块板，即主板、X10板、X20板、X30板及操作面板、CRT键盘板、直流稳压电源组成，如下所示：

1、系统组成框图

20板

操作面板接口主板

微机数控系统

CNC、位置环

10板

键盘接口RS-232接口

30板

机床强电入口CRT接口

伺服反馈口

伺服控制口

机床强电出口

S轴编码器

Z轴编码器

X轴编码器

Z伺服单元

X伺服单元

去电机从电机来

2、系统的插座、电缆连接示意图

说明：

1）插座、电缆编号

X1：

Z轴给定电缆插座--63ZG

X2：

X轴给定电缆插座--63XG

X3：

X轴反馈电缆插座--63XF

X4：

Z轴反馈电缆插座--63ZF

X5：

S轴反馈电缆插座--63SF

X7：

+5V电源插座

X8：

手轮电缆--HW

X9：

+24V电源插座

XP：

断电保护电池插座

X11：

显示器电缆插座-------63DC

X12：

RS-232通信电缆插座---63RS

X13：

DC±

12V电源插座

X21：

操作面板电缆插座—----63CB

X22：

键盘电缆插座--------—63KB

X31：

机床强电输入电缆插座—63PI

X32：

机床强电输出电缆插座—63PO

2）模板功能

主板：

包含CPU、存储器、位置环、伺服接口、86芯总线

X10板：

包含CRT、232通信接口

X20板：

包含机床操作面板接口，蜂鸣器接口、键盘接口、手轮接口

X30板：

机床强电16路输入、32路输出接口，其中输入采用光电隔离，输出采用继电器输出型

3、部分电缆连接信号说明

1）进给给定电缆：

表1

X轴交流给定电缆63XG：

主板X2插座→X轴交流伺服单元

Z轴交流给定电缆63ZG：

主板X1插座→Z轴交流伺服单元

2）主轴反馈电缆：

表2

S轴反馈电缆63SF：

主板X5插座→主轴编码器插座连接

3）+5V、±

12V电源线连接：

表3

4）MNC863T内装PLC强电接口电缆

机床强电输入电缆63PI：

X30板上X31插座→机床强电输入信号表4

机床强电输出电缆63PO：

X30板上X32插座→机床强电输出信号表5

强电操作面板电缆63CB：

X20板X21插座→强电操作面板表6

其中：

LX—X轴超程信LZ—Z轴超程信

DCX、DCZ—从机床侧发向NC侧的减速信号FHD—进给保持，运行暂停

从X2、X1插座来

到X、Z轴伺服单元

信号名称

元件位号

接点号

X2

X1

1、9

X轴伺服

Z轴伺服

2

15

PRDY1

3

25

VCMD

4、7

24、4

GND

5

8

ENBL1

6

VRDY1

18

FB

11

7

PRDY2

12

9

ENBL2

14

1

TSA

屏蔽层

13

VRDY2

DRN—空运行信号MLK—程检信号（执行指令，机床不动作）

从X5插座来

到主轴编码器插座

X5

主轴

编码器

10

4

+5V

A

A*

B

B*

Z

Z*

从PC电源插头来

到主机

DC电源

6芯悬挂

X7

GND（黑色）

+5V（红色）

4芯直插

X13

+12V（黄色）

-12V（棕色）

表4

1号刀

3号刀

5号刀

主轴换档完成

-LZ

-LX

刀架落下夹紧

DCX

24V地

+24V

2号刀

16

17

19

20

21

4号刀

6号刀

+LZ

+LX

DCZ

卡盘脚踏开关

22

23

24

表5

液压启动

刀架电机反转

刹车启动

卡盘松开

主轴正转

主轴低速

主轴高速

主轴Y形运行

尾座进

主轴停止

刀架运动

COM

26

27

28

刀架电机正转

润滑启动

卡盘卡紧

冷却运行

主轴反转

29

30

31

32

33

34

35

主轴四速

主轴△运行

尾座退

36

37

表6

主轴停止键

复位

SKP

冷却开

冷却关

点动换刀

X+

Z+

快进

X-

主轴高低速

程保

急停

手轮倍率

Z-

FHD

MLK

进给倍率

DRN

循环启动

二、NCP-400L数控车床的电气控制系统

轴流风扇

机柜

空气

开关

主轴电机、刀架电机

水泵电机、润滑电机

~380V

控制变压器

TC1

制动、上电

急停、照明

启动

配电交流接触器

伺服交流接触器

三相滤波

X轴伺服单元Z轴伺服单元

伺服变压器

~190V

X、Z轴伺服电机

NC主机、主板

直流电源

+5V

配电盘变压器TC3

~220V

10板、CRT

±

12V

~28V

主板、PLCI/O

24V小板

三、MNC863T的数控系统的诊断页面、系统报警

数控机床的控制系统中都有故障自诊断功能，一般情况下发生故障时都有报警信息出现，根据机床所使用的控制系统不同，提供的报警内容多少不一，但按说明书中的故障处理方法检查，大多数的故障都能找到解决方法。

1、MNC863T的数控系统自诊断

自诊断可检查系统面板各开关、按键、旋钮的接触是否故障，如有故障则在CRT屏幕上显示出来，把要查元件设定到指定位置上，从系统方式选择画面按“9”键，即可进入诊断页面：

DIAGNOSIS诊断方式

INPUTOUTPUT

PORT76543210PORT76543210

39C83D81

39C03C81

3E813D89

38C8PB10

38C0PB11

3E89PB12

PB16PB13

PB17PB14

各诊断位地址含义表7所示。

表7

PORT

INPUT

38C0

点动换刀键

冷却关键

冷却开键

跳选程序

38C8

系统手轮倍率

39C0

空运行

机床锁住

进给保持

—Z

—X

快速移动

+Z

+X

39C8

面板急停

程序保护

尾座进键

润滑报警

尾座退键

3E81

卡盘脚开关

X回零减速

Z回零减速

刀架落夹紧

X+向限位

X—向限位

Z+向限位

Z—向限位

3E89

主轴换档完

实际6刀位

实际5刀位

实际4刀位

实际3刀位

实际2刀位

实际1刀位

OUTPUT

3C81

主轴Y运行

主轴三速

3D81

3D89

备用

刀架运转灯

主轴停止灯

CNC→PLC

PB10

M代码选通

S代码选通

T代码选通

自动标志

M30

PB11

M代码

PB12

S代码

PB13

T代码

PB14

Y△转换

有无

液压系统

主轴换档

刀位压紧

信号状态

信号有无

实际刀号

编码状态

到位状态

PLC→CNC

PB16

辅助功能完

没有急停

PB17

主轴单元

报警

换刀系统

故障

刀具未夹紧

M代码非法

润滑系统

冷却电机

过载

2、实时诊断操作

诊断时，调出诊断页面，当某个输入信号输入后，则在该信号位地址下面显示“1”，未输入时显示“0”。

这样就可以通过操作面板上的旋钮、按钮、按键来检查个路输入信号是否连接正常，可靠，以及输出状态是否正确。

注意，在诊断方式时，不显示任何报警

3、系统的报警

RUN手动方式

ABS

X+0123.456

Z-0456.789

S

T

M

报警–ZS0000

00：

0004F0000

系统在零件加工程序有错误、伺服单元有故障、机床的位置状态不对等情况出现时，自在屏幕上显示“报警”字样，并给出报警号，同时系统蜂鸣器处于长鸣状态。

例如，当出现机床限位报警时，画面如左图所示：

屏幕中的“04”表示报警类型是限位报警“Z”，即引起该报警的是Z轴的负方向的限位开关。

系统的报警代号及意义表8所示。

报警一览表（表8）

报警号

报警内容

04

限位报警±

X，±

06

固定循环给定数据错

08

除法溢出

09

机床侧急停

自动执行时程序格式错或子程序格式错

切螺纹超速

执行G28指令时机床未曾回零

转进给时速度过大

伺服单元过载报警

伺服单元未准备好

X轴坐标跟踪误差过大

Z轴坐标跟踪误差过大

26

X轴坐标实际速度过大

Z轴坐标实际速度过大

螺距设定出错

增益过大或过小

X轴电机反馈线断线

Z轴电机反馈线断线

010、011号参数超范围

38

编码器线数设置错

41

非法G代码

42

指令格式错

43

G00时，坐标指令错

44

G01时，坐标指令错

45

G02、G03时，坐标指令错

46

G04时，给定数据错

47

G70、G71时，指令错

48

G92时，指令错

49

G32、G33、G34时，坐标指令错

50

G05时，指令错

51

G06时，指令错

52

G72时，指令错

55

G93、G95时，指令格式错

56

G96、G97时，指令格式错

70

主轴伺服故障

注意：

1）出现的报警号在08~36之间时，系统自动切断伺服。

2）按报警号排除故障后，需把系统断电，然后重新加电启动系统

四、MNC863T系统的故障分析、诊断及其排除

1、概述

发生故障时，除非故障危及设备或人身安全须紧急断电外，不要立即关掉电源，而要把故障出现时的工作方式、报警内容及及CRT屏幕显示的位置状态等现场状态详细记录下来，以便于分析。

机床在实际使用中也有些故障既无报警，现象也不是很明显，而且缺乏有关维修所需的资料。

有些机床在使用中出现故障后如果稍不注意，还会造成工件批量报废，所以处理时更难。

要查清这类故障的原因首先必须从纵横交错的各种表面现象中找出它的真实现象（“现象”指故