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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目 录摘 要1第1章 FANUC数控车床与系统的组成21.1 FANUC数控车床的基本结构21.2 FANUC数控车床控制系统51.2.1 数控系统组成51.2.2 数控装置（CNC）61.2.3 进给伺服系统6第2章 FANUC交流伺服驱动系统102.1 模拟式交流伺服控制系统112.2 数字式交流伺服系统12第3章 FANUC伺服系统诊断参数143.1 FANUC 0i诊断参数地址及意义143.2 FANUC 0i伺服系统的动作确认163.2.1 动作确认的注意事项163.2.2 动作确认的步骤173.3 FANUC模拟式交流伺服系统的调整193.
2、3.1 模拟式交流速度控制单元的调整与检测193.3.2 模拟式交流速度单元的调整步骤203.4 FANUC数字伺服系统的调整223.4.1 FANUC数字伺服的初始化223.4.2 FANUC数字伺服的参数调整与动态优化24第4章 FANUC伺服系统的故障诊断与维修274.1 模拟式交流速度控制单元的故障检测与维修274.1.1 速度控制单元上的指示灯报警274.1.2 系统CRT上有报警的故障284.2 数字式交流伺服驱动单元的故障检测与维修294.2.1 驱动器上的状态指示灯报警294.2.2 伺服驱动器上的7段数码管报警304.2.3 系统CRT上有报警的故障314.3 交流伺服电动机
3、的维修31总 结35致 谢36参考文献37第38页摘 要作为数控机床的执行机构，伺服系统集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体。目前，FANUC数控车床主要以交流伺服驱动系统为主，并且数控机床中的伺服系统种类繁多，维修复杂。因此，做好伺服系统的维护维修工作必不可少。该论文主要分析进给伺服系统常见故障及其维护。进给伺服系统常见故障有四种形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元报警；三是进给运动不正常（如交流伺服电动机故障），但无任何报警信息；四是伺服参数故障。进给伺服系统的故障诊断在具体做法上可能有所区别，但其基本检查方法与诊断原
4、理却是一致的。诊断伺服系统的故障一般可利用状态指示灯诊断法、数控系统报警显示诊断法，系统诊断信号检查法、原理分析法等。关键词：进给伺服、故障、分析、维护第1章 FANUC数控车床与系统的组成1.1 FANUC数控车床的基本结构FANUC数控车床的整体结构组成基本与普通车床相同，同样具有床身、主轴、刀架及其拖板和尾座等基本部件，但数控柜、 操作面板和显示监控器却是数控机床特有的部件。即使对于机械部件，FANUC数控车床和普通车床也具有很大的区别。如数控车的主轴箱内部省掉了机械式的齿轮变速部件，因而结构就非常简单了；车螺纹也不再需要另配丝杆和挂轮了；刻度盘式的手摇移动调节机构也已被脉冲触发计数装置
5、所取代。虽然FANUC数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。图1-1是FANUC数控车床的基本组成方框图。图1-1 FANUC数控车床的基本组成方框图（1） 车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。1）主轴与主轴箱a）主轴 FANUC数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。b）主轴箱 具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数
6、控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了轴承座及润滑箱的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。2）导轨FANUC数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，FANUC数控车床已在原普通车床传动链的基础上，
7、作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。a）螺旋传动机构 FANUC数控车床中的螺旋副是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图1-2所示。1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置图1-2 滚珠丝杠副滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大小时，难度亦较大。b）齿轮副
8、 在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4）自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀(带刀库)的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。5）检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。6）刀架除
9、了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。（2）FANUC数控装置和伺服系统FANUC数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所处的重要位置了。a）数控装置 数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息
10、，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。b）伺服系统 伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。1.2 FANUC数控车床控制系统1.2.1 数控系统组成1.操作面板：它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具，它是数控机床特有部件。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器等。2.控制介质与输入输出设备(1).控制介质是记录零件加工程序的媒介(2).输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零
11、件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。通讯是现代的数控系统，除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）；自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）；网络技术（internet，LAN）等。3.CNC装置(CNC单元)(1).组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。(2).作用：根据输入的零件加工程序进行相应的
12、处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC 等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的，CNC装置是CNC系统的核心。4.伺服单元和驱动装置(1).伺服单元和驱动装置:a.主轴伺服驱动装置和主轴电机；b.进给伺服驱动装置和进给电机。(2).测量装置：位置和速度测量装置:以实现进给伺服系统的闭环控制。作用：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令。进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制）。5.PLC、机床I/O电路和辅助装置P
13、LC (Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和辅助装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能：(1).接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作；(2).接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。（3）辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和
14、数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。1.2.2 数控装置（CNC）数控装置是数控机床电气控制系统的控制中心。它能够自动地对输入的数控加工程序进行处理，将数控加工程序信息按两类控制量分别输出：一类是连续控制量，送往伺服系统；另一类是离散的开关控制量，送往机床强电控制系统，从而协调控制机床各部分的运动，完成数控机床所有运动的控制，实现数控机床的加工过程。 1.2.3 进给伺服系统进给伺服系统由进给轴伺服电机(一般内装速度和位置检测器件)和进给伺服放大器组成。进给伺服系统驱动机床各坐标轴的切削进给，提供切削过程中所需要的转矩、运转速度。数控机床所采用的伺服进给系统按控制系统的结构可以分为开环控制、
15、闭环控制、半闭环控制以及混合控制4种。无位置反馈装置的伺服进给系统称为开环控制系统。使用步进电动机(包括电液脉冲马达)作为伺服执行元件，是其最明显的特点。在开环控制系统中，数控装置输出的脉冲，经过步进驱动器的环形分配器或脉冲分配软件的处理，在驱动电路中进行功率放大后控制步进电动机，最终控制了步进电动机的角位移。步进电动机再经过减速装置(或直接连接)带动了丝杠旋转，通过丝杠将角位移转换为移动部件的直线位移。因此，控制步进电动机的转角与转速，就可以间接控制移动部件的移动速度与位移量。如图1-4a 开环控制伺服驱动系统结构原理图。采用开环控制系统的数控机床结构简单，制造成本较低，但是由于系统对移动部件的实际位移量不进行检测，因此无法通过反馈自动进行误差检测和校正。另外，步进电动机的步距角误差、齿轮与丝杠等部件的传动误差，最终都将影响被加工零件的精度；特别是在负载转矩超过电动机输出转矩时，将导致步进电动机的“失步”，使加工无法进行。因此，开环控制仅适用于加工精度要求不高，负载较轻且变化不大的简易、经济型数控机床上。半闭环控制数控机床的特点是：机床的传动丝杠或伺服电动机上装有角位移检测装置(如：光电编码器等)，通过它可以检测电动机或丝杠的转角，从而间接地检测了移动
