数控机床故障诊断与维修模块三 数控铣床(华中HNC-21)原理与维修

任务一启动HNC-21数控装置--数控系统连接与维修任务导入世纪星HNC-21M数控装置采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC机，全汉字操作界面，具有故障诊断与报警显示、图形加工轨迹显示和仿真功能，集成进给轴、主轴(zhǔzhóu)、手持单元及PLC与一体，具有直线、圆弧、刀具补偿、宏程序等功能。模块三数控铣床(华中(Huázhōng)HNC-21)原理与维修第一页，共七十一页。第二页，共七十一页。知识目标1.了解HNC-21M数控装置(zhuāngzhì)接口定义2.掌握HNC-21M电气控制原理能力目标1.会正确连接HNC-21M与其他功能部件2.能排除HNC-21M数控装置电源系统故障第三页，共七十一页。任务描述(miáoshù)本任务要求查阅数控系统有关技术手册，了解HNC-21M控装置接口功能定义，掌握接口与其他单元连接，绘制出数控装置电源供电原理图，会排除数控装置电源供电故障。第四页，共七十一页。相关(xiāngguān)知识一、数控装置(zhuāngzhì)接口第五页，共七十一页。二、总体(zǒngtǐ)连线图第六页，共七十一页。三、数控装置(zhuāngzhì)电源连接第七页，共七十一页。任务(rènwu)实施一、HNC-21接口认识1.查阅HNC-21技术手册。2.指出接口名称、功能及接口端子引脚定义。3.绘制HNC-21系统连线功能框图。二、系统连接1.数控装置(zhuāngzhì)与主轴及伺服驱动器的连接。2.数控装置电源连接。三、数控装置电源供电故障排除第八页，共七十一页。知识(zhīshi)拓展一、数控装置使用1.安装1)数控装置机壳非防水设计，应安装在电气柜中无雨淋和阳光照射地方；2)数控装置与控制柜机壳或其他设备之间必须按规定留出间隙，有利于散热；3)数控装置安装使用应通风良好，避免可燃气体和研磨液、油雾、铁粉等腐蚀性物质的侵袭，避免金属机油等导电性物质进入；4)数控装置不能安装或放置在易燃易爆物品附近；5)安装必须牢固，安装时不得(bude)敲击设备。2.接线3.运行与调试第九页，共七十一页。二、数控铣床电源1.铣床(xǐchuáng)电源系统设计第十页，共七十一页。2.数控供电系统抗干扰措施1)数控机床干扰来源(1)外界电磁干扰(2)供电线路干扰(3)传输(chuánshū)线路干扰2)数控机床抗干扰常用措施(1)减少供电线路干扰(2)减少机床电气控制系统干扰(3)屏蔽技术(4)保证“接地”良好第十一页，共七十一页。三、数控装置常见故障维修实例1.系统屏幕没有显示故障现象：一台配套华中HNC-21系统的数控铣床，闭合电源开关后，其显示屏没有任何显示。故障分析：检查输入电源是否正常，接线极性是否正确，观察开关电源工作指示灯，灯亮表示交流部分没有故障，应检查DC24V输出电路，如果灯不亮，说明交流部分发生了故障，应从主电路开始检查。用万用表测量XS1端口的电源线，没有DC24V电压，而DC24V开关电源指示灯亮，经检验，电源经过的端子排的触点(chùdiǎn)出现松动。故障处理：用螺丝刀紧固后，系统可以正常启动，电源故障排除。第十二页，共七十一页。技能(jìnéng)训练1.数控机床控制变压器绕组匝间短路检查与维修。2.数控机床直流供电部分检查与维修。3.配置华中数控装置(zhuāngzhì)的铣床电源系统接线图绘制。第十三页，共七十一页。任务二连接步进驱动器--步进驱动原理与维修任务导入步进电动机的转子与机床(jīchuáng)丝杠连在一起，转子带动丝杠转动，丝杠再带动工作台移动。步进驱动器接口有哪些?电气如何控制？模块三数控铣床（华中(Huázhōng)HNC-21）原理与维修第十四页，共七十一页。第十五页，共七十一页。知识目标(mùbiāo)1.掌握步进电动机工作原理，了解步进驱动器接口定义2.掌握步进驱动器电气连接能力目标1.会连接步进驱动器线路2.能排除常见步进驱动器单元故障第十六页，共七十一页。任务描述本任务要掌握M535步进驱动器接口功能含义，通过在华中HNC-21装调维修实训装置上训练，掌握伺服驱接口与其他(qítā)单元连接，绘制出伺服驱动器电气控制原理图，会排除常见步进驱动器故障。第十七页，共七十一页。相关(xiāngguān)知识一、HNC-21数控装置(zhuāngzhì)接口第十八页，共七十一页。第十九页，共七十一页。二、步进驱动(qūdònɡ)单元第二十页，共七十一页。任务(rènwu)实施一、步进驱动器接口认识1.查阅M535驱动器技术手册。2.指出各接口名称、功能及接口端子(duānzǐ)引脚定义。3.绘制M535驱动器连接功能框图。二、系统连接1.M535与数控装置之间连接。2.M535使能信号及驱动器电源连接。3.步进驱动器与步进电动机连接。三、步进驱动单元故障排除第二十一页，共七十一页。知识(zhīshi)拓展一、步进驱动器设置(shèzhì)1.M535细分倍数第二十二页，共七十一页。2.M535驱动器电流(diànliú)第二十三页，共七十一页。3.世纪星HNC-21配置步进驱动(qūdònɡ)时参数第二十四页，共七十一页。二、步进电动机选型与维护(wéihù)1.步进电动机选型步进电动机有步距角、静转矩及电流三要素三、步进驱动系统常见故障四、步进驱动维修实例1.堵转2.驱动单元功率管损坏3.加工零件精度差4.步进电动机驱动器检修第二十五页，共七十一页。技能(jìnéng)训练1.图3-2-7为上海开通步进驱动器KT350与数控装置接线，查阅资料，说明工作原理。2.图3-2-8为西门子802SBaseline系统连接(liánjiē)，查阅资料，说明步进驱动工作原理。3.采用多种方法改变步进电动机的旋转方向。第二十六页，共七十一页。任务三连接HSV-16伺服驱动--交流伺服原理与维修任务导入华中HSV-16伺服驱动器接口(jiēkǒu)有哪些?伺服驱动器的电气如何控制？通电顺序有何要求？模块三数控铣床（华中(Huázhōng)HNC-21）原理与维修第二十七页，共七十一页。第二十八页，共七十一页。知识目标1.了解(liǎojiě)HSV-16伺服驱动接口功能2.掌握HSV-16伺服驱动器电气连接能力目标1.会连接HSV-16伺服驱动器2.能排除HSV-16使能信号故障第二十九页，共七十一页。任务描述(miáoshù)通过在华中HNC-21装调维修实训装置上训练，掌握HSV-16接口与其他单元连接，绘制出伺服驱动器电气控制原理图，会排除使能信号故障。第三十页，共七十一页。相关(xiāngguān)知识一、HSV-16伺服驱动器第三十一页，共七十一页。二、华中进给伺服驱动(qūdònɡ)电气控制原理第三十二页，共七十一页。第三十三页，共七十一页。任务(rènwu)实施一、华中HSV-16伺服驱动器接口(jiēkǒu)认识1.查阅华中HSV-16伺服驱动器技术手册。2.指出接口名称、功能及接口端子引脚含义。3.绘制华中HSV-16伺服驱动器连接功能框图。二、系统连接1.华中HSV-16与数控装置之间连接。2.HSV-16使能及报警信号连接。3.HSV-16控制电源连接。4.伺服驱动主电源及伺服电动机编码器连接。三、伺服系统故障排除。第三十四页，共七十一页。知识(zhīshi)拓展一、HSV-16位置(wèizhi)控制第三十五页，共七十一页。二、HSV-16特点和运行模式1.特点HSV-16采用最新专用(zhuānyòng)运动控制DSP、大规模现场可编程逻辑阵列(FPGA)和智能化功率模块(IPM)，操作简单可靠性高，具有以下特点：1)控制简单灵活修改伺服驱动器参数，可改变伺服驱动器工作方式。对内部参数进行设置适应不同应用环境。2)状态显示齐全设置了一系列状态显示信息，在调试运用中监控伺服驱动器相关状态参数，出现故障时显示故障诊断信息。3)宽调速比伺服驱动器的最高转速可设置为3000r/min，最低转速为0.5r/min，调速比为1﹕6000(与电机及反馈元件有关)。4)体积小巧伺服驱动器结构紧凑，体积小巧，非常易于安装拆卸。第三十六页，共七十一页。2.运行模式1)位置控制方式(脉冲量接口)通过参数设置，接收三种形式的脉冲指令(正交脉冲、脉冲+方向、正负脉冲)。2)速度控制方式(模拟量接口)通过内部参数设置，接收幅值不超过10V模拟量(-10V～+10V)信号。3)转矩控制方式(模拟量接口)通过参数设置，接收幅值不超过10V模拟量(-10V～+10V)信号。4)JOG控制方式无须外部指令，通过按键使驱动器运动，提供(tígōng)测试伺服驱动系统运行方式。5)内部速度控制方式在内部速度控制方式下，以内部设定的速度运行。第三十七页，共七十一页。三、驱动器系统(xìtǒng)使用1.安装方法四、HSV-16伺服驱动器通电要求1.通电时序2.时序图第三十八页，共七十一页。技能(jìnéng)训练2.查阅相关技术资料，用修改HSV-16伺服系统参数方法改变伺服电动机旋转方向。3.设置HSV-16伺服驱动器过载故障现象，检查(jiǎnchá)故障产生原因，列出排查方法。。第三十九页，共七十一页。任务(rènwu)四调整主轴转速--变频器主轴原理与维修任务导入世纪星HNC-21M数控铣床主轴采用普通鼠笼式异步电动机配简易型变频器，实现主轴的无级调速，。模块三数控铣床（华中HNC-21）原理(yuánlǐ)与维修第四十页，共七十一页。第四十一页，共七十一页。知识目标1.了解HNC-21M主轴输出接口定义2.掌握HNC-21M主轴驱动电气连接(liánjiē)能力目标1.会绘制HNC-21M主轴系统电气控制原理图2.能排除变频器常见故障第四十二页，共七十一页。任务描述本任务要掌握变频器(东芝VF-S9)主轴电气连接，掌握主轴接口与其他单元(dānyuán)连接，会排除变频器主轴系统常见故障。第四十三页，共七十一页。相关(xiāngguān)知识一、主轴(zhǔzhóu)控制接口XS9第四十四页，共七十一页。2.与主轴控制(kòngzhì)相关的输入/输出开关量第四十五页，共七十一页。二、主轴(zhǔzhóu)模拟量控制原理第四十六页，共七十一页。三、东芝变频器VF-S9接口(jiēkǒu)第四十七页，共七十一页。任务(rènwu)实施一、HNC-21M主轴接口认识1.指出XS9接口功能及端子引脚含义。2.指出东芝变频器VF-S9控制端子定义。3.绘制(huìzhì)HNC-21M与主轴外设连接功能框图。二、系统连接1.数控装置与变频器、主轴编码器信号连接。2.变频器正反转控制信号连接。3.变频器主电源连接。三、模拟主轴系统故障排除第四十八页，共七十一页。知识(zhīshi)拓展一、HNC-21主轴(zhǔzhóu)定向及换挡控制1.主轴定向控制2.主轴换挡控制二、主轴D/A参数调整1.确认主轴D/A相关参数(在硬件配置参数和PMC系统参数)的正确性。2.检查主轴变频驱动器或主轴伺服驱动器的参数是否正确。第四十九页，共七十一页。3.断开数控装置与主轴变频驱动器或主轴伺服驱动器连接电缆，数控装置刚接通电源时，主轴速度控制信号AOUT1和AOUT2的输出电压应为10V(XS9第6和7脚之间及第14和15脚之间的电压)。待系统完成(wánchéng)自检，进入控制画面后AOUT1为0V(XS9第6和7脚之间电压)，AOUT2为-10V(XS9第14和15脚之间的电压)。若采用AOUT2控制主轴转速，在PLC程序中应使AOUT2的值为0V。4.连接电缆重新通电，用主轴速度控制指令(S指令)改变主轴速度，检查速度控制信号AOUT1、AOUT2输出电压的变化是否正确。5.调整设置主轴变频驱动器或主轴伺服驱动器的参数，使其处于最佳工作状态。第五十页，共七十一页。三、变频器常见故障分析与处理1.过电压2.欠电压3.过电流故障分析与处理：非短路性原因方面，电动机严重过载，检查机械传动结构灵活性，检查电动机功率与变频器功率匹配情况；电动机加速过快，检查电动机的参数是否正确。短路性原因方面，负载侧短路，检查电动机绕组是否匝间或相间短路，采取增加电气绝缘强度(qiángdù)措施；负载侧接地，检查电动机的绕组是否接地，增加绝缘强度(qiángdù)；变频器逆变桥同一桥臂的上下两晶体管同时导通，根据主控电路原理图检查更换晶体管。第五十一页，共七十一页。四、常见数控机床主轴伺服系统的故障1.外界干扰2.主轴过载3.主轴定位抖动(dǒudòng)4.主轴转速与进给不匹配5.转速偏离指令值6.主轴异常噪声及振动7.主轴电动机不转第五十二页，共七十一页。技能(jìnéng)训练1.安川VS-616G5变频器，查阅资料，绘制与HNC-21M连接原理图。2.变频器控制主轴只有一个旋转方向(fāngxiàng)故障，分析原因，列出诊断方法。3.通过参数设置使变频器控制改变主轴旋转方向。第五十三页，共七十一页。任务五排查机床急停故障--机床保护环节故障原理(yuánlǐ)与维修任务导入当数控机床出现紧急情况时，为了安全（比如程序错误，或产生碰撞），要立即停止机床运动，操作人员立即压下急停按钮，控制系统切断动力电源，数控机床停止运动。模块三数控铣床（华中HNC-21）原理(yuánlǐ)与维修第五十四页，共七十一页。第五十五页，共七十一页。知识目标1.了解HNC-21M机床保护环节2.掌握HNC-21M超程急停电气控制能力目标1.会连接HNC-21M铣床(xǐchuáng)急停控制电路2.能排除HNC-21M机床超程及保护环节故障第五十六页，共七十一页。任务描述本任务要查阅有关技术手册，了解HNC-21M急停功能，绘制出机床(jīchuáng)保护环节控制原理图，会排除数控机床(jīchuáng)超程及保护环节故障。第五十七页，共七十一页。相关(xiāngguān)知识一、急停报警急停控制是在紧急情况下，使机床上的所有运动部件制动，在短时间内停止运行。紧停回路是由“急停”开关和“各轴超程开关”相串联，并接入一个中间继电器线圈，继电器的一对触点输入到CNC控制单元上。若按下急停按钮或机床运行超程，则中间继电器线圈断电(duàndiàn)，其常开触点断开，CNC控制单元输入信号，系统控制主电路断开，进给电动机和主轴电动机停止运行，并显示急停报警信息。第五十八页，共七十一页。急停报警可能原因有：(1)面板上的“急停"生效；(2)工作台超极限保护生效；(3)伺服驱动、主轴驱动器等过载保护生效；(4)24V控制电源等重要部分发生(fāshēng)故障；(5)限位开关损坏或急停按钮损坏；(6)液压气动等保护电路故障；(7)电动机及主回路过载保护生效。第五十九页，共七十一页。二、HNC-21M急停电路(diànlù)分析第六十页，共七十一页。三、HNC-21M铣床(xǐchuáng)控制电路第六十一页，共七十一页。任务(rènwu)实施一、HNC-21接口认识1.查阅HNC-21技术手册。2.指出有关急停接口名称、功能及接口端子引脚含义。二、系统连接1.数控装置(zhuāngzhì)面板急停按钮与行程开关连接。2.各行程开关常开与常闭触点连接。三、急停和超程电气控制故障排除第六十二页，共七十一页。知识(zhīshi)拓展一、机床超程1.超程为防止数控机床的部件间发生硬性碰撞，数控机床的各轴向均设置了限位开关。当机床移动部件碰动限位开关时，数控系统提示超程报警(bàojǐng)，此时机床所有动作都停止第六十三页，共七十一页。2.超程解除1)硬超程解除华中世纪星HNC-21硬超程解除，需在手动工作方式下，按住“超程解除”键不放，再按超程的反方向进给键，使工作台向超程的反方向移动，直至“超程”指示灯熄灭(xīmiè)为止。2)软超程解除先将机床进行回零操作，在手动或手摇模式下使机床轴运动至超程，记下机床轴坐标位置，将机床行程数据输入到机床参数中。重新启动系统并回零，检验所设极限是否有效。第六十四页，共七十一页。二、常见急停故障原因及排除方法机床一直处于急停状态，不能复位是常见故障现象，有继电器回路断开、系统参数设置错误(cuòwù)及PLC编程错误等几种原因。1.继电器回路断开2.系统参数设置错误3.PLC程序编写错误第六十五页，共七十一页。三、XK714A数控铣床电气控制电路(HNC-21M系统(xìtǒng))1.主回路分析第六十六页，共七十一页。2.电源电路(diànlù)分析第六十七页，共七十一页。3.控制电路分析1)主轴(zhǔzhóu)电动机控制2)冷却电动机控制3)换刀控制第六十八页，共七十一页。第六十九页，共七十一页。技能(jìnéng)训练1.数控机床交流(jiāoliú)供电部分检查与维修。2.华中数控装置的铣床换刀控制部分检查与维修。3.华中数控装置的铣床控制电路部分检查与维修第七十页，共七十一页。内容(nèiróng)总结任务一启动HNC-21数控装置--数控系统连接与维修。5)安装必须牢固，安装时不得敲击设备。1.掌握步进电动机工作原理，了解步进驱动器接口定义。3.步进驱动器与步进电动机连接。4.伺服驱动主电源及伺服电动机编码器连接。1.确认主轴D/A相关(xiāngguān)参数(在硬件配置参数和PMC系统参数)的正确性。若采用AOUT2控制主轴转速，在PLC程序中应使AOUT2的值为0V。电动机加速过快，检查电动机的参数是否正确第七十一页，共七十一页。