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數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)
一、常用術(shù)語
ATC(Automatic tool changer)自動換刀裝置。由刀庫和換刀機(jī)械手等組成。
APC (Automatic pallter changer)工作臺自動交換裝置。
MC(Machining center)加工中心。
FMC(Flexible manufacturing cell )柔性制造單元,由加工中心(MC)和自動交換工件(AWC)組成。
FMS(Flexible manufacturing systems)柔性制造系統(tǒng)。由加工、物流、信息流子系統(tǒng)組成。
CIMS (Computer integrated maufacturing systems)計算機(jī)集成制造系統(tǒng),是指零件設(shè)計到加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)輸?shù)纫约罢麄€生產(chǎn)過程的計劃管理的計算機(jī)控制和管理系統(tǒng)。
DNC(Direct numercial control)計算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)。用一臺通用計算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工或裝配,也稱群控系統(tǒng)。
二、數(shù)控機(jī)床分類
1.1.4 數(shù)控機(jī)床的分類
數(shù)控機(jī)床的種類繁多,功能各異,各行業(yè)都可從不同角度進(jìn)行分類,為了便于了解和研究,一般按以下幾種方法進(jìn)行分類。
一.按工藝用途分類
1.一般數(shù)控機(jī)床
一般數(shù)控機(jī)床是在普通通用機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,這種類型的數(shù)控機(jī)床工藝用途與普通機(jī)床相似,不同的是它適合加工單件、小批量和復(fù)雜形狀的零件,生產(chǎn)效率和自動化程度比普通機(jī)床高,其種類主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床等。如下圖所示
二.按運(yùn)動方式分類
1.點(diǎn)位控制系統(tǒng)
點(diǎn)位控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,其數(shù)控裝置只能控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置,而不控制移動的軌跡,因?yàn)辄c(diǎn)位控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床只要求獲得準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)點(diǎn)的位置,而對移動軌跡沒有嚴(yán)格要求,并且在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。為了減少移動部件的運(yùn)動與定位時間,一般先以快速移動到終點(diǎn)附近位置,然后以低速準(zhǔn)確移動到終點(diǎn)定位位置,以保證良好的定位精度。移動過程中刀具不進(jìn)行切削。常見的點(diǎn)位數(shù)控機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等,其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位控制數(shù)控裝置。
2.直線控制系統(tǒng)
直線控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,不但要求刀具或數(shù)控工作臺從起點(diǎn)坐標(biāo)運(yùn)動到終點(diǎn)坐標(biāo),而且要求刀具或數(shù)控工作臺以給定的速度沿平行于某坐標(biāo)軸方向運(yùn)動的過程中進(jìn)行切削加工。該類系統(tǒng)也可以控制刀具或數(shù)控工作臺同時在兩個軸向以相同的速度運(yùn)動,從而沿某坐標(biāo)軸成45°的斜線進(jìn)行加工。常見的直線數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心等。
3.輪廓控制系統(tǒng)
輪廓控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,能夠?qū)蓚€或兩個以上的坐標(biāo)軸同時進(jìn)行控制,它不僅能夠控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值,而且能夠控制整個加工過程的每一點(diǎn)的速度與位移,既能控制加工軌跡又能加工出符合要求的輪廓。其加工工件可以用直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)的方法進(jìn)行切削加工。常見的輪廓數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心、線切割等。輪廓數(shù)控裝置比點(diǎn)位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多,功能齊全得多。
三 . 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類
1.開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床
開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測元件,伺服驅(qū)動元件一般為步進(jìn)電動機(jī)。
開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
沒有位置測量裝置,信號流是單向的(數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)),故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
2.閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床
閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)帶有位置檢測元件,隨時可以檢測出工作臺的實(shí)際位移,并反饋給數(shù)控裝置,并與設(shè)定的指令值進(jìn)行比較,利用其差值控制伺服電動機(jī),直至差值為零為止。
全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示,直接對運(yùn)動部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測。
3.半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床
半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是將位置檢測元件安裝在伺服電動機(jī)的軸上或滾珠絲杠的端部,不直接反饋機(jī)床的位移量,而是檢測伺服機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角,將此信號反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行指令值比較,用差值控制伺服電動機(jī)。
半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示,是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出,采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測,不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。
閉環(huán)位置控制的概念與實(shí)現(xiàn)方法。
閉環(huán)位置控制是由數(shù)控系統(tǒng)中的計算機(jī)完成的。安裝在工作臺上的位置傳感器將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖,該脈沖送至數(shù)控系統(tǒng)的位置測量接口,由計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。計算機(jī)以固定的時間周期對該反饋值進(jìn)行采樣,采樣值與插補(bǔ)程序輸出的結(jié)果進(jìn)行比較,得到位置誤差。該誤差經(jīng)軟件增益放大,輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A),從而為伺服裝置提供控制電壓,驅(qū)動工作臺向減少誤差的方向移動。如果插補(bǔ)程序不斷產(chǎn)生進(jìn)給量,工作臺就不斷地跟隨該進(jìn)給量運(yùn)動。只有在位置誤差為零時,工作臺才停止(停在要求的位置上)。
三、主軸伺服系統(tǒng)的故障及表現(xiàn)形式
目前常采用的主軸控制方式大體上有兩種: 通用變頻器控制交流變頻電機(jī)、 采用伺服驅(qū)動控制交流伺服電動機(jī) 。
數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動的要求是什么?
(1)數(shù)控機(jī)床主傳動要有較寬的調(diào)速范圍,以保證加工時選用合理的切削用量,從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對多道工序自動換刀的數(shù)控機(jī)床(數(shù)控加工中心),為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的要求,對主軸的調(diào)速范圍要求更高。
(2)要求主軸在整個范圍內(nèi)均能提供切削所需功率,并盡可能在全速度范圍內(nèi)提供主軸電動機(jī)的最大功率,即恒功率范圍要寬。由于主軸電動機(jī)與驅(qū)動的限制,其在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出,為滿足數(shù)控機(jī)床低速強(qiáng)力切削的需要常采用分段無級變速的方法,即在低速段采用機(jī)械減速裝置,以提高輸出轉(zhuǎn)矩。
(3)要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加減速控制,即要求具有四象限驅(qū)動能力,并且加、減速時間要短。
(4)為滿足加工中心自動換刀(ATC)以及某些加工工藝的需要,要求主軸具有高精度的準(zhǔn)??刂啤?/p>
(5)在車削中心上,還要求主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸(C軸)的控制功能。
位置檢測裝置有哪些種類?它們可分別安裝在機(jī)床的哪些部位?
1)旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置,通常安裝在被測軸上,隨被測軸一起轉(zhuǎn)動,
可將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換成增量脈沖形式或絕對式的代碼形式。
2)光柵尺或稱光柵,是一種高精度的直線位移傳感器,在數(shù)控機(jī)床上用于測量工作臺
的位移,屬直接測量,并組成位置閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
3) 旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器屬于電磁式測量傳感器,可用于角位移測量。旋轉(zhuǎn)變壓
器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用幾乎已經(jīng)可以被新型旋轉(zhuǎn)編碼器所替代
4)感應(yīng)同步器是一種電磁式的檢測傳感器,主要部件包括定尺和滑尺,感應(yīng)同步器
在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用也已經(jīng)被新型光柵尺和圓光柵所替代。
5)磁柵位置檢測裝置是由磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測電路組成,按其結(jié)構(gòu)可分為直線磁
柵和圓型磁柵,分別用于直線位移和角度位移的測量。磁柵安裝調(diào)整方便,對使用環(huán)
境的條件要求較低,對周圍電磁場的抗干擾能力較強(qiáng),在油污、粉塵較多的場合下使
用有較好的穩(wěn)定性,但目前在數(shù)控機(jī)床上也很少使用。
數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服的性能有何要求?
(1)精度高。伺服系統(tǒng)要具有較好的靜態(tài)特性和較高的伺服剛度,從而達(dá)到較高的定位精度,以保證機(jī)床具有較小的定位誤差與重復(fù)定位誤差,同時伺服系統(tǒng)還要具有較好的動態(tài)性能,以保證機(jī)床具有較高的輪廓跟隨精度。
(2)快速響應(yīng),無超調(diào)。為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量,在啟、制動時,要求加、減加速度足夠大,以縮短伺服系統(tǒng)的過渡過程時間,減小輪廓過渡誤差。
(3)調(diào)速范圍寬。在數(shù)控機(jī)床中,由于所用刀具、被加工材料、主軸轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給速度等加工:工藝要求各有不同,為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件,要求進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼臒o級調(diào)速范圍.
4.4 檢測反饋系統(tǒng)的故障分析與排除
數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)最終是以位置控制為目的,對于閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng),位置檢測元件的精度將直接影響到機(jī)床的位置精度,目前,用于閉環(huán)控制的位置檢測元件多為光柵尺,用于半閉環(huán)控制的位置元件多為光電編碼器。
4.4.1 數(shù)控機(jī)床對位置檢測裝置的要求
1.?dāng)?shù)控機(jī)床對檢測元件的要求
檢測元件的主要作用是檢測位移和速度,發(fā)送反饋信號。是檢測裝置的重要部件,位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱為分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身,也取決于測量電路。
數(shù)控機(jī)床對檢測元件的主要要求如下:
①使用壽命長,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng);
②要有滿足精度和速度要求;
③要使用、維護(hù)方便,適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境;
④成本低;
⑤便于與計算機(jī)連接。
不同類型的數(shù)控機(jī)床對檢測系統(tǒng)的精度與速度的要求也不同:
①一般大型數(shù)控機(jī)床以滿足速度要求為主;
②中、小型和高精度數(shù)控機(jī)床以滿足精度要求為主;
③選擇測量系統(tǒng)的分辨率和脈沖當(dāng)量時,一般要求比加工精度高一個數(shù)量級。
數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測裝置有 旋轉(zhuǎn)編碼器 、 光柵尺 等。
五、關(guān)于數(shù)控機(jī)床的PLC
5.4 數(shù)控機(jī)床PLC的分類
PLC在CNC系統(tǒng)中是介于CNC裝置與機(jī)床之間的中間環(huán)節(jié)。其根據(jù)輸入的離散信息,在內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算并完成輸出功能。數(shù)控機(jī)床PLC的結(jié)構(gòu)形式可分為兩類:一類是專為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制而設(shè)計制造的“內(nèi)置式”PLC,另一類是輸入/輸出接口技術(shù)規(guī)范、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、程序存儲容量以及運(yùn)算和控制功能等均能滿足數(shù)控機(jī)床控制要求的“獨(dú)立式”PLC。
5.4.1 “內(nèi)置式”PLC
“內(nèi)置式”PLC從屬于CNC裝置,PLC與CNC間的信號傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。PLC與MT(機(jī)床側(cè))則通過CNC的輸入/輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號傳送,如下圖所示。
內(nèi)置式PLC有以下特點(diǎn):
① 內(nèi)置式PIC能獨(dú)立工作,只是CNC帶有PLC功能,兩者是不能分離的。
② 內(nèi)置式PLC的性能指標(biāo)(如:輸入輸出點(diǎn)數(shù)、程序最大步數(shù)、每步執(zhí)行時間、程序掃描時間、功能指令數(shù)目等)是根據(jù)所從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定的。其硬件和軟件部分是被作為CNC系統(tǒng)的基本功能或附加功能與CNC系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計制造的,因此系統(tǒng)硬件和軟件整體結(jié)構(gòu)十分緊湊。
③在硬件結(jié)構(gòu)上,內(nèi)置式PLC可與CNC共用一個CPU,也可單獨(dú)使用一個CPU;內(nèi)置式PLC一般單獨(dú)制成一塊附加板,插裝到CNC主板的插座上,不單獨(dú)配備I/O接口,而是使用CNC系通本身的I/O接口;PLC控制部分及部分I/O電路所用電源(一般是輸入口電源,而輸出口電源是另匹配的)由CNC裝置提供,不另備電源。
④由于CNC的功能和PLC的功能在設(shè)計時就已經(jīng)一同考慮,所以CNC和PLC之間沒有多余的連線,所以使得PLC信息可以通過CNC顯示器顯示,PLC編程更為方便,故障診斷功能和系統(tǒng)的可靠性也有提高。
5.4.2 “獨(dú)立式”PLC
獨(dú)立式PLC是獨(dú)立于CNC裝置,具有完備的硬件和軟件功能,能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)置。采用獨(dú)立式PLC的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)框圖如下圖所示。
獨(dú)立式PLC有以下特點(diǎn):
①獨(dú)立式PLC和CNC是通過輸入/輸出接口電路連接的。
②獨(dú)立式PLC在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用中一般采用中型或大型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)一般在200點(diǎn)以上,所以多采用積木式模塊化結(jié)構(gòu),具有安裝方便、功能易于擴(kuò)展和變更等優(yōu)點(diǎn)。
③獨(dú)立式PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以通過輸入、輸出模塊的增減靈活配置。有的獨(dú)立型PLC還可通過多個遠(yuǎn)程終端連接器構(gòu)成有大量輸入、輸出點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)大范圍的集中控制。
5.5 數(shù)控機(jī)床PLC的工作過程
PLC的工作過程基本上就是用戶程序的執(zhí)行過程,是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài),按用戶邏輯解算控制邏輯,然后順序向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號。此外,為提高工作的可靠性和及時接收外來的控制命令,在每個掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理以及編程器、計算機(jī)的通信請求等。
順序掃描的工作方式是PLC的基本工作方式,這種方式簡單直觀,而且方便用戶程序設(shè)計,為PLC的可靠運(yùn)行提供了有力的保證。所掃描到的指令被執(zhí)行后,其結(jié)果立刻就被后面將要掃描的指令所利用??梢酝ㄟ^CPU設(shè)置定時器來監(jiān)視每次掃描時間是否超過規(guī)定時間,避免由于CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。
對用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過程,可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段,如下圖所示:
1.輸入采樣階段
在輸入采樣階段,PLC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號狀態(tài)(ON/OFF狀態(tài))讀入到輸入映像寄存器中寄存起來,稱為對輸入信號的采樣。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段,在程序執(zhí)行期間,即使輸入狀態(tài)變化,輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。
2.程序執(zhí)行階段
在程序執(zhí)行階段,PLC對程序按順序進(jìn)行掃描。如程序用梯形圖表示,則總是按先上后下、先左后右的順序掃描。每掃描到一條指令時所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài),分別由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入,然后進(jìn)行相應(yīng)的邏輯或算術(shù)運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果再存入專用寄存器。若執(zhí)行程序輸出指令時,則將相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像寄存器。
3.輸出刷新階段
在所有指令執(zhí)行完畢后,輸出映像寄存器中的狀態(tài)就是欲輸出的狀態(tài)。在輸出刷新階段將其轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出端子輸出信號去驅(qū)動用戶輸出設(shè)備,這就是PLC的實(shí)際輸出。PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個階段,每重復(fù)一次就是一個工作周期(或稱掃描周期)。工作周期的長短與程序的長短有關(guān)。
5、順序掃描 的工作方式是PLC的基本工作方式,這種方式簡單直觀,而且方便用戶程序設(shè)計,為PLC的可靠運(yùn)行提供了有力的保證。
6 、PLC對用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過程,可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段
7、數(shù)控機(jī)床的外圍故障比系統(tǒng)故障發(fā)生的幾率要高。故障表現(xiàn)形態(tài)各異,在作故障
診斷時,要充分利用系統(tǒng)的 外圍報警信息 , 結(jié)合 PMC梯形圖 的邏輯關(guān)系,并且仔細(xì)觀察 I/O接口 的狀態(tài)
六、故障診斷原則和方法
2.簡述數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修的一般方法
(1) 常規(guī)檢查法, 數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則,即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后,維修人員應(yīng)先用望、聽、聞等方法,由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。
(2) 參數(shù)檢查法,即根據(jù)故障特征,檢查和校對有關(guān)參數(shù)。
(3) 功能程序測試法,將所維修數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F、功能的全部使用指令編寫成一個試驗(yàn)程序,并備份保存。在故障診斷時,運(yùn)行此程序,用以判斷哪個功能不良或喪失。
(4) 升降溫法,人為地將元件的溫度升降低,高或加速一些溫度特性較差的元件產(chǎn)生“病變”或使“病癥”消除來尋找故障原因。
(5) 敲擊法,數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路和連接插座所組成,每塊電路板上含有很多焊點(diǎn),任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障。若用絕緣物輕輕敲打有接觸不良疑點(diǎn)的電路板、插件或元器件時機(jī)床出現(xiàn)故障,則故障點(diǎn)很可能在所敲擊的部位。
(6) 拉偏電源法,有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)的波動有關(guān)。當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)此類故障時,可以把電源電壓人為地調(diào)高或調(diào)低,模擬惡劣的條件讓故障容易暴露。(7) 交換法,在數(shù)控系統(tǒng)中常有型號完全相同的電路板、模塊、集成電路和其他零部件。我們可將相同部分互相交換,觀察故障轉(zhuǎn)移情況,以快速確定故障部位。
(8) 備板置換法,利用備用電路板、模塊、集成電路和其他元器件,替換有疑點(diǎn)的部件,觀察故障現(xiàn)象是轉(zhuǎn)移還是依舊存在?,以此判斷故障點(diǎn)。
(9) 隔離法,有些故障,一時難以區(qū)分是數(shù)控部分、伺服部分還是機(jī)械部分造成的,可采用隔離法。就是將機(jī)電部分、數(shù)控部分、伺服部分分離,或?qū)⑽恢铆h(huán)分離作開環(huán)處理,從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。
(10)系統(tǒng)更新重置法,當(dāng)CNC或PLC裝置由于電網(wǎng)干擾,或其他偶然原因發(fā)生異常情況或死機(jī)時,可將系統(tǒng)重新進(jìn)行冷、熱啟動,并對CNC參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置,便可排除故障。
(11) 對比法,本方法是利用印制電路板上預(yù)先設(shè)置的檢查用端子,確定該部分電路工作是否正常,通過實(shí)測這些端子的電壓值或波形與正常時的電壓值及波形比較,來分析故障原因和部位。有時還可以在正常部分的線路板上人為地制造一些故障(如斷開線路、拔去組件),以判斷真正的故障原因。
(12) 原理分析法,該法是排除故障的最基本方法之一。當(dāng)其他方法難以奏效時,可以從CNC系統(tǒng)原理出發(fā),運(yùn)用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀等儀器,從前往后或從后往前檢查相關(guān)信號,并與正常情況相比較,分析判斷故障原因,再縮小故障范圍,直至最終查出故障原因。對上述故障診斷方法,有時要幾種方法同時應(yīng)用,進(jìn)行故障綜合分析,快速診斷出故障部位,從而排除故障。
在檢測和排除故障過程中還應(yīng)掌握的原則。
(1) 先外部后內(nèi)部, 數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則,即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后,維修人員應(yīng)先用望、聽、聞等方法,由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。
(2) 先機(jī)械后電氣,先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的維修中,首先檢查機(jī)械部分是否正常,行程開關(guān)是否靈活,氣動液壓部分是否正常等。在故障檢修之前,首先注意排除機(jī)械的故障。
(3) 先靜后動,維修人員本身要做到先靜后動,不可盲目動手,應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài),閱讀機(jī)床說明書,圖紙資料,進(jìn)行分析后,才可動手查找和處理故障。
(4) 公用后專用。只有先解決影響一大片的主要矛盾,局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。
(5) 先簡單后復(fù)雜。應(yīng)首先解決容易的問題,后解決難度較大的問題,常常在解決簡單故障過程中,難度大的問題也可變得容易,或者在排除簡易故障時受到啟發(fā),對復(fù)雜的故障的認(rèn)識更為清晰,從而也有了解決辦法。
(6) 先一般后特殊,在排除某一故障時,要首先考慮最常見的可能原因,然后在分析很少發(fā)生的特殊原因。
4、數(shù)控系統(tǒng)對報警是如何處理的?
一般來說,操作者應(yīng)根據(jù)報警說明仔細(xì)檢查系統(tǒng)及機(jī)床的情況,然后排除故障出現(xiàn)的原因所在,并按照所說明的方法進(jìn)行應(yīng)答。
所有的“報警和信息”都是以符號來指出判據(jù),并以文本的形式在數(shù)控系統(tǒng)的操作面板上顯示。報警文本儲存在數(shù)控系統(tǒng)中。機(jī)床的“報警和信息”可以通過可編程序控制器的程序以文本形式顯示,并可以按照狀態(tài)信息和故障信息進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)相關(guān)的條件一被刪除,其對應(yīng)的狀態(tài)就被清除。而故障信息總是首先要得到響應(yīng)。
5、絕對式測量和增量式測量在檢測機(jī)床參考點(diǎn)時有何差異?
增量式測量的特點(diǎn)是只測位移增量,即工作臺每移動一個基本長度單位,檢測裝置便發(fā)出一個測量信號,此信號通常是脈沖形式,這樣,一個脈沖所代表的基本長度單位就是分辨力,而通過對脈沖計數(shù)便可得到位移量。
在采用相對位置編碼器、感應(yīng)同步器或光柵作為位置反饋器件的數(shù)控機(jī)床中,數(shù)控系統(tǒng)一般將各進(jìn)給軸的回零減速開關(guān)(或標(biāo)記)之后由位置反饋器件產(chǎn)生的第一個零點(diǎn)標(biāo)記信號作為基準(zhǔn)點(diǎn)。這類機(jī)床在每次斷電或緊急停機(jī)后都必須重新作各進(jìn)給軸的回零操作,否則,實(shí)際位置可能發(fā)生偏移,回零減速開關(guān)與其撞塊的相對位置調(diào)整不妥,也會引起機(jī)械原點(diǎn)位置的不穩(wěn)定。
絕對式測量的特點(diǎn)是,被測的任一點(diǎn)的位置都從一個固定的零點(diǎn)算起,每一被測點(diǎn)都有一個對應(yīng)的測量值,常以數(shù)據(jù)形式表示。
在采用絕對位置編碼器作為位置反饋器件的數(shù)控機(jī)床中,絕對位置編碼器能夠自動記憶各進(jìn)給軸全行程內(nèi)的每一點(diǎn)位置,不需回零開關(guān),每次斷電或緊急停機(jī)后,都不必重新作基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定操作?;鶞?zhǔn)點(diǎn)位置設(shè)定后永久不變,并由專供絕對位置編碼器使用的存儲器記憶,特別適用于鼠牙盤定位的旋轉(zhuǎn)工作臺零點(diǎn)位置的設(shè)定,不僅穩(wěn)定性好,而且給操作和調(diào)整帶來極大方便。
全閉環(huán)伺服系統(tǒng)與半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的區(qū)別取決于運(yùn)動部件上的檢測元件 。
數(shù)控機(jī)床的核心是數(shù)控系統(tǒng) 。不要認(rèn)為是
伺服系統(tǒng) 、 反饋系統(tǒng) 、傳動系統(tǒng)
為了保證數(shù)控機(jī)床能滿足不同的工藝要求,并能夠獲得最佳切削速度,主傳動系統(tǒng)的要求是分段無級變速 。注意:不要認(rèn)為是無級調(diào)速 、 變速范圍寬 、 變速范圍寬且能無級變速。
數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的最小設(shè)定單位就是脈沖當(dāng)量 。
“CNC”的含義是計算機(jī)數(shù)字控制 。
注意:不要理解為數(shù)字控制 更不要說成是網(wǎng)絡(luò)控制 。
1、數(shù)控機(jī)床電器控制系統(tǒng)由 數(shù)控裝置 、 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 、 主軸伺服系統(tǒng) 、 機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng) 等組成。
2、數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測裝置有 旋轉(zhuǎn)編碼器 、 光柵尺 等。
3、將反饋元件安裝在伺服電機(jī)軸上或滾珠絲杠上,間接計算移動執(zhí)行元件位移進(jìn)行反饋的伺服系統(tǒng),稱為 半閉 環(huán)伺服系統(tǒng)。
4、滾珠絲杠預(yù)緊的目的是 減小或消除反向間隙 。
5、數(shù)控機(jī)床的控制可分為二大部分:一部分是坐標(biāo)軸運(yùn)動的位置控制;另一部分是數(shù)控機(jī)床加工過程的順序控制。
在PLC開關(guān)量輸入輸出的控制中,應(yīng)注意哪些問題?
1)開關(guān)量輸入電路中常使用觸點(diǎn)型行程開關(guān),無觸點(diǎn)型感應(yīng)開關(guān)或霍耳開關(guān)等,加之?dāng)?shù)控裝置的輸入電路有各種形式,所以要注意開關(guān)量信號檢測元件與CNC接口電路的配接。
2)在開關(guān)量輸出電路中,當(dāng)被控對象是電磁閥、電磁離合器等交流負(fù)載,或雖是直流負(fù)載,但工作電壓或電流超過輸出信號的最大允許值,應(yīng)首先驅(qū)動24V中間繼電器,然后用其觸點(diǎn)控制強(qiáng)電線路中的功率接觸器或直接驅(qū)動負(fù)載。同時應(yīng)注意,中間繼電器線圈一定要并聯(lián)保護(hù)二極管,并注意二極管的方向,以便當(dāng)線圈切斷時,為電流提供釋放回路,否則極易損壞驅(qū)動電路。
3)為提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力,弱電信號與強(qiáng)電驅(qū)動信號在走線槽中要盡量分別走線。并且無觸點(diǎn)型在交流接觸器線圈兩端要就近并聯(lián)RC滅弧器。交流電動機(jī)每相之間也要用一個滅弧器,每個交流電動機(jī)用三個。
故障分析一
在一臺采用FANUC交流模擬主軸驅(qū)動單元的數(shù)控機(jī)床上,直流側(cè)保險絲燒斷報警(LED2,LED1 點(diǎn)亮)。試分析原因和解決辦法。故障原因:
三相200V交流電經(jīng)整流橋整流到直流300V,經(jīng)過一個保險后給晶體管模塊,控制板檢測此保險兩端的電壓,如果太大,則產(chǎn)生此報警。
解決辦法:
用萬用表檢查主軸伺服單元的直流保險是否斷開,如果是斷路,更換后再檢查后面的大電容和晶體管模塊,如果有短路的,必須解決后才能通電。
檢查主控板與單元的連接插座是否緊。
檢查控制板上的驅(qū)動部分元件,如二極管和電阻等有無短路燒毀,更換主控制板上的光耦。
故障分析二
在一臺采用FANUC交流數(shù)字主軸驅(qū)動單元的數(shù)控機(jī)床上,一上電就燒保險或檢測電阻R1或R2。試分析原因和解決辦法。故障原因:
接觸器還未吸合就燒元件,應(yīng)該與控制板及電機(jī)無關(guān),應(yīng)查單元主回路。
解決辦法:
用萬用表檢查主回路的大電容阻值,如果有短路,則更換。
檢查整流橋是否有短路。
檢查接觸器的觸點(diǎn)是否正常。