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1、-?数控机床故障诊断与维护?期末考察论文题目：数控机床主要器件的工作原理及故障检查一、数控机床故障诊断和维护的重要性随着电子技术和自动化技术的开展，数控技术的应用越来越广泛，以微处理器为根底，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的开展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。 另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何局部的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、构造精细的装置
2、进展维修就显得十分必要了。尤其对引进的C机床，大多花费了几十万到上千万美元。在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，假设在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失。二、数控机床各器件的名称及工作原理1、KM接触器接触器是用来频繁接通和断开电动机或其他负载主电路，是机床电动机主电路中最重要的控制电器。通常分为交流接触器和直流接触器。交流接触器是根据电磁原理工作的，工作原理图中当电磁线圈5通电后产生磁场，使静铁心6产生电磁吸力吸引动铁心4向下运动，使常开主触头1一般三对闭合，同时常闭辅助触头2一般两对断开，常开辅助触头3一般两对闭合。当线圈断电时，电磁力消失，动触头在弹簧8作用下向
3、上复位，各触头复原即三对主触头断开、两对常闭辅助触头闭合、两对常开辅助触头断开。直流接触器与交流接触器的工作原理一样。构造也根本一样，不同之处是，铁心线圈通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。工作原理如以下图所示：2、KA中间继电器中间继电器由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下抑制返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点常开触点吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点常闭触点释放。这样吸合、释放，从而到达了在电路中的导通、
4、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点；处于接通状态的静触点称为“常闭触点。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。构造如以下图所示：3、KT时间继电器 时间继电器是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三局部组成。当线圈通电电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开场向下运动时，橡皮膜随
5、之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。4、TR开关电源开关电源的工作流程如下：电源输入滤波器全桥整流直流滤波开关管振荡逆变开关变压器输出整流与滤波。交流电源输入经整流滤波成直流 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上 开关变压器次级感应出高频电压,经
6、整流滤波供给负载 输出局部通过一定的电路反响给控制电路,控制PWM占空比,以到达稳定输出的目的 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率一样时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; 一般还应该增加一些保护电路,比方空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源. 主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等。5、M电动机电动机分步进跟伺服电动机。步进电动机工作原理：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角
7、度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角度位移量，从而到达准确定位的木钉同时可以通过控释脉冲频率来控制电极转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。同理，*Y轴驱动器的工作原理也都一样。伺服电动机工作原理：在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为主流和交流伺服电动机两类，主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。同样的，Z轴驱动器的工作原理也就是一样道理。6、T变压器以下图为变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁芯穿过
8、初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向与1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加局部正好补充了
9、被2所抵消的那局部磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。三、数控机床主要器件的工作原理1、*、Y轴驱动器在、轴方向移动，以校对位置，确保下刀的准确，其工作原理与步进电动机的工作原理一样。2、Z轴驱动器Z轴驱动器的工作原理也就是与伺服电动机的工作原理一样。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反响信号给驱动器，驱动器根据反响值与目标值进展比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度线数。伺服电动机在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所
10、收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。3、变频器变频器常见的频率给定方式主要有:操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点，必须按照实际的需要进展选择设置，同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换局部，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感
11、。 它由三局部构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器。 控制电路是给异步电动机供电电压、频率可调的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路，主电路的“电压、电流检测电路，电动机的“速度检测电路，将运算电路的控制信号进展放大的“驱动电路，以及逆变器和电动机的“保护电路组成。4、直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。四个环节的工作原理如下： (1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符
12、合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1 (3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大局部加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压.(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。四、KND1000数控机床准备未绪故障和手轮故障检查1、准备未绪：可以通过KND1000数控系统的第3、16、22、27、28、30、47号操作方式中的诊断方式，3号诊断现象是Z轴被制动，手动方式下作Z向移动操作时，坐标
13、值会变化，Z轴有异常声音，操作屡次后驱动器报警。，即是Z轴制动轴无工作电压。用万能表的交流电压量程200v的档位去检查(057)*B2-31与058*B2-32之间是否存在电压。假设表上有数值，就说明这两点断开，出现故障。用一样的档位是检查(057)*B2-31、117*B1-71、118*B2-71这三点之间是否存在电压，假设其中两点之间存在电压，就说明这两点连续开了。16号的诊断现象是Z轴被制动，手动方式下作Z向移动操作时，坐标值会变化，Z轴有异常声音，操作屡次后驱动器报警。即是继电器KA1与511之间的连接断开。用万能表的直流电压量程200V的档位去检查511的*B1-110与131的*
14、B1-54之间是否存在电压。假设存在电压，则说明这两点之间故障。22号的诊断现象是Z轴被制动，手动方式下作Z向移动操作时，坐标值会变化，Z轴有异常声音，操作屡次后驱动器报警。即是继电器KA4线圈连线断开。用万能表去检查133的*B2-70与134的*B2-69.假设存在电压，则是这两点之间故障了。27号的诊断现象是系统界面显示 “准备未绪，手动方式下分别作*、Y、Z轴移动操作时，相应进给电机不能转动；相应坐标显示没有变化。即是继电器KA1线圈与505之间的连接断开。用万能表的直流电压量程200V的档位去检查123的*B2-52与505的*B1-107之间是否存在电压。假设存在电压，则是这两点之
15、间故障了。28号的诊断现象是Z轴被制动，手动方式下作Z向移动操作时，坐标值会变化，Z轴有异常声音，操作屡次后驱动器报警。即是JDO1-24与503之间的连接断开。用万能表的直流电压量程200V的档位去检查503的*B1-105与565的*B1-139、565的*B1-139与567*B1-140、567*B1-140与505的*B1-107、505的*B1-107与123的*B2-52、123的*B2-52与124的*B2-51、124的*B2-51与045的*B2-25之间是否存在电压。假设其中两之间有电压数值显示，则说明这两点连续开。30号的诊断现象是手动方式下作Z向移动操作时，Z轴电机不
16、转动；Z轴驱动器报警。即是*6-1引脚与Z轴伺服电机编码器4号引脚连接被断开。*6-2与电机编码器5号引脚连接断开。用万能表的直流电压量程200V的档位去检查239的*B5-21与241的*B2-22之间是否存在电压。假设其中两之间有电压数值显示，则说明这两点连续开。47号诊断现象是Z轴被制动，手动方式下作Z向移动操作时，坐标值会变化，Z轴有异常声音，操作屡次后驱动器报警。即是JDO1-25与505之间的连接断开。用万能表的直流电压量程200V的档位去检查505的*B1-107与123的*B2-52、123的*B2-52与124的*B2-51、124的*B2-51与045的*B2-25之间是飞存在电压，假设有其中两点有电压数值显示，则是这两点之间故障了。
