实验指导书综合实验台.docx
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实验指导书综合实验台
数控技术综合实验
实验指导书
、
南昌大学机电工程学院
2010-6-10
目录
实验
内容
页码
实验一
系统的接线
2
实验二
数控机床的基本操作与基本概念
7
实验三
数控系统调试(NC部分)
10
实验四
故障设置与诊断、排除故障(综合实验)
16
实验一系统的接线
1.1实验目的:
了解NNC-R1C数控机床综合实验台的组成和电缆连接;掌握西门子802CBaseline系统的构成
1.2实验装置:
NNC-R1C数控机床综合实验台由八块控制演示板和一台数控车床组成。
其控制演示板各部分的组成如下:
1)系统面板模块
2)数控装置模块
3)换刀模块
4)电器模块
5)输入/输出模块
6)主轴模块
7)进给模块
实验台外部模块接插连线一览表
模块名称
端子名称
到达模块名称
到达端子名称
导线颜色
数控装置
+/-10V
主轴
2
红
G
主轴
5
黑
换刀
+24
电源
电源+
红
GND
电源
电源-
黑
CW上
I/O
Q0.4常开上
黄
CW下
I/O
Q0.4常开下
黄
CCW上
I/O
Q0.5常开上
黄
CCW下
I/O
Q0.5常开下
黄
1
I/O
I1.0
黄
2
I/O
I1.1
黄
3
I/O
I1.2
黄
4
I/O
I1.3
黄
5
I/O
I1.4
黄
6
I/O
I1.5
黄
I/O
I1.7
进给
伺服准备好左
黄
红色电源端子
电源
电源+
红
黑色电源端子
电源
电源-
黑
主轴
STF
I/O
Q0.0常开上
黄
STR
I/O
Q0.1常开上
黄
SD
I/O
Q0.0常开下
黄
SD
I/O
Q0.1常开下
黄
进给
伺复准备好右
电源
电源+
红
红色电源端子
电源
电源+
红
黑色电源端子
电源
电源-
黑
注意:
当上述接线正确连接,实验台才能正常运行。
红色和黑色线为直流电源线请谨慎接插,避免出错,否则可能导致元器件的损坏。
1.3实验步骤:
1)802CBaseline系统构成见图1-3。
802CBaseline系统可控制2~3个交流伺服电机轴和一个开环主轴(为变频器)。
802CBaseline由下列各部分组成:
操作面板(OP020)
①、机床面板(MCP)
②、NC单元带有全部接口
③、输入输出(DI/O)48输入16输出
图1-3802CBaseline系统构成
2)掌握西门子802CBaseline系统的接线
系统连线.见图1-4:
图1-4系统连线
①、数控系统工作电源X1
L+接直流24V,M接24V地。
DC.24V由外部提供。
演示板上的电源已连接好。
当合上电源总开关QS1和QS4,将24V电源开关拨到ON,数控系统得电。
②、X7为交流伺服电机驱动信号和模拟主轴控制输出(50芯)。
其各脚号见表一。
表一:
③X6为主轴编码器输入(15芯)。
其各脚号定义见表二。
表二:
来自主轴编码器的信号接入演示板下方的15芯插座X6上,它经故障设置接至X6蓝色框中的相应检测端子,再接入系统。
见图1-5:
编码器15芯针插座X6故障设置检测端子系统
图1-5编码器输入
④、X20高速输入接口。
其各脚号定义见表三:
表三:
X20:
高速输入接口接线端子
脚号
信号
说明
脚号
信号
说明
1
RDY1
使能2.1
6
HI_4
2
RDY2
使能2.2
7
HI_5
3
HI_1
参考点脉冲X轴
8
HI_6
4
HI_2
参考点脉冲Y轴
9
M
24V地
5
HI_3
参考点脉冲Z轴
10
M
24V地
注:
NC使能后,内部使能继电器触点闭合,即使能2.1和使能2.2导通
来自接近开关的参考点脉冲信号(9芯孔插座)接入演示板下方的9芯针插座X20上,它经故障设置接至X20蓝色框中的相应端子,再接入系统。
见图1-6:
----------
接近开关9芯针插座X20故障设置检测端子系统
图1-6高速输入
实验二数控机床的基本操作与基本概念
2.1实验目的:
熟悉操作区域及最重要的软件功能和简单的操作
2.2实验装置:
数控实验台及机床
2.3实验步骤:
1)熟悉操作区域
控制器中的基本功能可以划分为以下几个操作区域:
图3-1SINUMERIK802CBaseline操作区域
操作区域更换
操作加工显示键可以直接进入加工操作区;
使用“区域转换”键可从任何操作区域返回主菜单;
连续按两次后又回到以前的操作;
系统开机后首先进入“加工”操作区;
保护级可以通过设定口令字对系统资料的输入和修改进行保护;
用户可以在菜单“显示机床资料”诊断操作区修改保护级;
缺省设定:
保护级3(操作员);默认设置密码:
customer
在下面的菜单中,输入和修改资料取决于所设定的保护级;
●刀具补偿
●零点偏置
●设定资料
●RS232设定
2)熟悉重要的软件功能
图3-2
3)简单操作(回参考点):
①、按机床控制面板上的“参考点”键,启动回参考点运行。
在回参考点窗口(图2-1)中显示该坐标轴是否必须回参考点
坐标轴未回参考点
坐标轴已经到达参考点
②、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+X”,使X轴回参考点。
③、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+Z”,使Z轴回参考点。
如果选择了错误的回参考点方向(例如-X,-Z),不会产生运动。
4)简单操作(对刀):
(见实验十一)
G54~G57可设定的零点偏置
G158可编程的零点偏置
G500取消可设定的零点偏置
5)简单操作(输入新程序)
6)简单操作(编程加工)
实验三数控系统调试(NC部分)
3.1实验目的:
通过坐标参数调试使机床的坐标轴运动符合精度与速度要求.
3.2试验装置:
数控实验台和机床
3.3实验步骤:
1)802CBaseline坐标参数调试最重要的三个参数设定:
30130=2,30240=3,34200=2
1按下软键“诊断”→“机床数据”,出现图5-1所示
图5-1
②按下软键“轴数据”,打开轴数据窗口。
按“〉”,出现图5-2。
图5-2
③用软键“轴+”“轴-”选择相应的坐标轴。
首先选X轴。
④按动操作面板上的“光标向上”或“光标向下”键,将光标移至30130,输入数值2,按黄色的“回车/输入键”。
⑤按动“光标向下”键,移动光标至30240,输入数值3,按黄色的“回车/输入键”。
⑥按下软键“搜索”,出现图5-3
图5-3
⑦输入要查询的机床数据号“34200”,按下“确认”。
光标立即定位到所要查询的机床数据34200上。
输入设定值2,按下黄色的“回车\输入键”。
⑧按软件“轴+”,选择Z轴。
重复④-⑦。
机床数据的生效条件是:
PO(PowerOn)系统上电时参数生效;
RE(Reset)系统复位时参数生效;
CF(Configguration)按“数据生效”软菜单键参数生效;
IM(Immediate)立即生效。
因为30130、30240、24200的生效条件都是PO,因此,要重新上电。
⑨按软键“调试”→“调试开关”→“NC”(选择正常上电启动)→“确认”。
系统重新上电。
说明:
30240=0模拟
=2标准编码器
=3用步进电机控制的编码器
30130=0模拟
=1方波编码器
=2步进电机控制
如果设定30240=0,30130=0,则移动坐标轴时,仅屏幕坐标数值变化,而实际坐标轴不动。
2)设定传动系统的机械参数(X轴、Z轴)
①设定下列参数:
31020=1600;同时设定31400。
步进电机步距角1.8度,建议采用8细分,则:
360/1.8*8(16细分同理则:
360/1.8﹡16,31020和31400应设为3200)
31400=1600;电机每转的步数,单位是:
每转脉冲数IPR.
31030=4;丝杠螺距,单位:
mm。
31050=1;31060=1;即31050/31060=1/1=1,减速比为1。
说明:
以上设定的操作步骤,参考实验4.3先设定X轴参数,再设定Z轴参数。
下面其它参数设定的操作步骤与此相同,不再赘述。
②设定相关的速度(X轴、Z轴)
32000=1000;最大轴速度G00;
32010=1000;点动快速;
32020=600;点动速度;
32260=1500;电机额定转速;
36200=2200;坐标速度极限。
③系统重新上电。
按软键“调试”→“调试开关”→“NC”(选择正常上电启动)→“确认”。
系统重新上电。
系统上电时自动计算:
(1500/60)转/秒*1600脉冲/每转=40000脉冲/秒
④检查31350,参数为40000。
⑤输入监控频率(X轴、Z轴)
36300=120000;步进频率极限。
3)坐标动态特性调试
系统的另一独特功能是对坐标的动态特性进行优化。
利用点动方式测试进给轴的动态特性,设定各坐标的最高速度,并选择合适的加速度曲线。
图5-4
设定动态调整参数(X轴、Z轴)
32300=0.4;最大加速度;
35220=0.3;速度转折点;
35230=0.4;速度衰减系数。
4)调试参考点逻辑
802CBaseline系统的很多功能都建立在参考点的基础上。
自动方式和MDA方式只有在机床返回参考点后才能进行操作。
方向间隙补偿和丝杠螺距误差补偿也只有在返回参考点后才生效。
综合实验台上回参考点配置如图5-5所示:
图5-5
在坐标轴侧有减速开关,在丝杠端有一接近开关(丝杠每转产生一个脉冲)。
减速开关接到I/O的输入,接近开关接到系统的高速输入口(X20)。
该方式可高速寻找减速开关,然后低速寻找接近开关。
图5-6为有减速开关,且接近开关在减速开关之前。
(34050=0)
其中:
Vc—寻找减速挡块速度(34020)
Vm—寻找接近开关信号速度(34040)
Vp—参考点定位速度(34070)
Rv—参考点偏移(34080,34090)
Rk—参考点坐标(34100)
图5-6
5)①设定回参考点参数(X轴、Z轴)
34000=1;减速开关有效;
34020=800;寻找减速开关速度;
34060=20;寻找接近开关的最大距离;
34040=300;寻找零脉冲速度;
34070=200;参考点定位速度;
34010=0;减速开关方向正;
34050=0;接近开关方向正。
②系统重新上电。
③按“+X”使X轴回参考点。
④按“+Z”使Z轴回参考点。
为进一步理解所设定参数,可选做以下实验:
实验步骤:
①设定34000=0;减速开关无效。
②按“复位”键,使设定的所有参数有效。
③回参考点操作,观察现在是如何回参考点的,为何不正确。
④将34000恢复为1。
6)设定坐标的软限位。
①设定
36100=-1;轴负向软限位值;
36110=200;轴正向软限位值;
②按“复位”键,使设定参数有效
为进一步理解所设参数,可选做以下实验:
实验步骤:
①设定34100=0;参考点位置值;
36100=-5;轴负向软限位值;
36110=5;轴正向软限位值;
②按“复位”键,使设定的参数有效。
③手动方式。
移动坐标轴。
出现010621报警号
④按软键“诊断”,阅读故障说明。
⑤恢复34100=50,36100=-1,36110=200。
7)主轴参数调试
①设定:
30130=1,有±10V模拟量输出;
30200=1,主轴有编码器反馈;
②因为主轴安装了编码器,因而下列主轴参数应设定:
30240=2,主轴带测量系统;
31020=1000,编码器每转脉冲数;
32260=2800,主轴额定转速;
36200=2600,最大主轴监控速度。
③设定:
36300=500000,主轴监控频率。
④系统重新上电,使设定参数有效。
按软键“调试”→“调试开关”→“NC”→“确认”。
系统重新上电。
8)数据保护
在各项机床资料调试完毕后,必须关闭口令并进行资料存储。
这样在数控系统参数被破坏时,可迅速恢复资料。
①关闭口令:
按软键“调试”→“>”→“关闭口令”
②机内资料存储
•在各项机床资料调试完毕后,必须关闭口令并进行资料存储!
这样在数控系统参数被破坏时,可迅速恢复资料。
操作过程:
•机床数据、设定数据、加工程序、丝杠螺距补偿数据等被储存于永久内存中,通过选择调试开关中位置3即选择软菜单项的“按存储数据上电启动”可恢复资料。
③机外数据保护
•通过RS232接口(利用WINPCIN通讯软件)将系统各种资料备份到外部计算机中,是最可靠的数据保护措施。
必要时可通过计算机重新加载各项资料。
•将系统的“试车资料”备份文件到光盘中提供给最终用户(机床或设备的使用者)以便在极端情况下迅速恢复出厂时的资料。
注意:
只有机床制造厂可使用调试开关位置1或软菜单的“按缺省数据上电启动”。
机床制造商一定告知最终用户千万不要改变调试开关的位置,否则会将机床制造商设定的数据清除!
实验四故障设置与诊断、排除(综合实验)
4.1实验目的:
电器演示板的相关故障设置
4.2试验装置:
数控实验台
4.3实验步骤:
1)换刀的相关故障(注意:
实验台故障设置的拨码开关4、5、6、7为信号接通,其他均为信号断开,即故障设置)
故障现象:
手动不能正常换刀
实验准备:
MD14510(0)=3;将换刀模块演示板的故障与设置拨码开关2设置为“0”
①按“点动”键,选择手动方式。
②按“手动换刀”键,刀盘不旋转。
③检查MD14512(8)的参数相应位是否为“1”,如果不是,将其设定为“1”。
按“手动换刀”键,刀盘仍然不旋转。
④检查MD14510(0)的参数是否为“4”或“6”,因为刀架刀位数只允许输入4工位或6工位,其它数值均被认为无效。
此处设定为“6”
⑤按一下“手动换刀”键,刀盘旋转一个刀位,但不能转换“2”号刀。
⑥检查换刀模块演示板的拨码开关2是否为4或5、6、7,如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
⑦按一下“手动换刀”键,刀盘旋转一个刀位,且每个刀位都能到达。
故障现象:
自动不能正确换刀
实验准备:
删除刀具为只有三把刀(T1、T2、T3);将换刀模块演示板的故障设置拨码开关3设为“0”
在MDA方式,键入”T3”→按“确认”→按“数控启动”。
刀架一直在转始终找不着刀位。
将换刀模块演示板的故障设置拨码开关3设为“4或5、6、7”
刀架停在3号刀位。
在MDA方式,键入”T5”→按“确认”→按“数控启动”。
系统报警,提示非法刀号。
按软键“参数”→按“刀具补偿”→按“>”→按“新刀具”。
输入5号刀→按“确认”。
在MDA方式,键入”T5”→按“确认”→按“数控启动”。
报警号消除,刀盘旋转至5号刀位。
换刀板的故障码及所对应的故障内容
1-----刀位信号1
2-----刀位信号2
3-----刀位信号3
4-----刀位信号4
5-----刀位信号5
6-----刀位信号6
2)系统模块演示板的相关硬件故障
①A-拨码开关设置为0。
即断开编码器A相。
②屏幕出现“025000”报警号(编码器硬件故障)删除条件是“系统控制器断电再通电”
③检查系统模块演示板的拨码开关A-、B-是否为4或5、6、7。
如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
④按软键“调试”→“调试开关”→“NC”→“确认”。
系统重新上电。
系统模块的故障码及所对应的故障内容
A------编码器A相
B------编码器B相
Z------编码器零脉冲信号
3)主轴模块演示板的相关硬件故障
实验准备:
将主轴模块演示板的故障拨码开关2设为“0”,即断开模拟电压+/-10V端
①按“MDA”→键入“M03S500”→按“回车/输入”键→按“数控启动”键。
②主轴不运转,观察I/O模块演示板的Q0.0(主轴正转信号)的红色指示灯是否亮,亮着表示正转有效。
③检查主轴模块演示板的拨码开关2是否为4或5、6、7,如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
④重复步骤①,主轴运转。
实验准备:
变频器的P79=1,设为变频器内部控制方式。
①按“自动方式”→键入“M03S500”→按“回车/输入”键→按“数控启动”键。
②主轴不运转,观察I/O模块演示板的Q0.0(主轴正转信号)的红色指示灯是否亮,亮着表示正转有效。
③检查主轴模块演示板的拨码开关2,STF,STR是否为4或5、6、7,如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
重复步骤①。
④如果主轴模块演示板的拨码开关的值都为4或5、6、7,表示硬件连接正确,此时就要考虑变频器的设置问题。
⑤按实验7检查变频器的设置。
⑥重复步骤①,主轴正确运转。
主轴模块的故障码及所对应的故障内容
2--------------系统模拟电压给定到变频器
STF--------------主轴正转控制信号
STR--------------主轴反转控制信号
RH--------------主轴高速控制信号
4)进给模块演示板的相关硬件故障
实验准备:
故障设置1(P3)设置为“0”,故障设置为“0”,使其断开。
①按“点动”,选择手动方式。
②按+Z和-Z,只能屏幕模拟,Z轴不运动。
③检查进给模块演示板的拨码开关的1(P3,Z轴脉冲正)是否为4或5、6、7,如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
④按+Z,Z轴正方向移动。
⑤按-Z,Z轴还是正方向移动。
⑥检查进给模块演示板的拨码开关6(D3,Z轴方向正)是否为4或5、6、7,如果不是,按动拨码开关的“+”和“-”,改变拨码开关的值为4或5、6、7,使其接通。
⑦按-Z,Z轴负方向移动。
模块的故障码及所对应的故障内容
1--------Z轴脉冲
2--------Z轴方向
6)I/O模块演示板的相关硬件故障
①将I/O模块演示板下方的开关打到“面板”。
②合上开关I1.0(X+限位),屏幕出现021614报警号。
③按软键“诊断”,看故障原因。
④按“复位”键不能消除。
因为故障(X+限位)没有排除。
⑤断开I1.0。
⑥按“复位”键,报警消除。
⑦合上I1.1、I1.2或I1.3,重复步骤③-⑥
I/O模块的故障码及所对应的故障内容
I0.0--------------刀位信号1(来自机床侧刀架)
I0.1--------------刀位信号2(来自机床侧刀架)
I0.2--------------刀位信号3(来自机床侧刀架)
I0.3--------------刀位信号4(来自机床侧刀架)
I0.4--------------刀位信号5(来自机床侧刀架)
I0.5--------------刀位信号6(来自机床侧刀架)
I0.6--------------变频器报警信号
I0.7--------------急停信号
I1.0--------------X-限位
I1.1--------------Z+限位
I1.2--------------X+限位
I1.3--------------Z-限位
I1.4--------------X参考点的减速开关
I1.5--------------Z参考点的减速开关
I1.6--------------电机过载
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