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NC-RTF 数控车床调试维修实验台 实验指导书数 控 维 修 实 训 指 导 书（NNC-RTF数控车床实训台） 安徽机电职业技术学院数控工程系 安徽机电职业技术学院 数控工程系第1页 共57页序 言本实训指导书适用于学习数控机床故障诊断与维修课程后，可进行的数控机床调试、维修的多种实验和实习。本实训台为NNC-RTF数控机床调试维修实验台， 该实验台由电控调试板和电机演示板组成，采用FANUC 0i Mate-TC数控系统，两轴交流伺服进给电机。一台数控机床的电控系统每一主要环节都在电控演示板上分解展示，其信号均能显示并可测量。每个环节专门设有故障设置区，可设数十个故障点。 本实训指导书由安徽机电职业技术学院数控工程系张涛、王秋红编写。 因时间匆忙和编者水平有限，如有疏漏，恳请指正！NNC-RTF 数控车床综合实训台 实训指导书目录实验一 系统的接线实验二 开机实验三 数控机床的基本操作与基本概念实验四 数控系统调试实验五 数控系统调试（NC部分）实验六 数控系统调试（PLC部分）实验七 变频器的使用实验八 刀库换刀实验九 故障设置与诊断、排除实验十 对刀实验十一 编程操作与加工实例实验一 系统的接线11 实验目的：了解NNC-RTF数控车床调试维修实验台的组成和电缆连接；掌握FANUC 0I MATE TC系统的构成。12 实验装置： NNC-RTF数控车床调试维修实验台由八块控制演示板组成。其控制板各部分的组成如下：1） 系统模块2） 故障模块3） 主轴模块4） 电器模块5） I/O模块6） 刀库模块7） 进给模块8） 电源模块9） FANUC主板1.3 实验步骤：1) FANUC 0I MATE TC系统构成见图1-1。FANUC 0I MATE TC系统可控制3个伺服电机轴（X轴、Y轴和Z轴）和一个开环主轴（轴SP）。伺服电机由动力和编码器反馈构成，其动力和反馈均接到相应的伺服放大器。本试验台的X轴采用的是光栅尺反馈；而主轴采用三菱变频器控制，主轴电机连接了一个编码器，用于主轴转速的检测。FANUC 0I MATE TC 由下列各部分组成：显示器和MDI键盘机床面板(自制)控制单元(NC)输入/输出单元(I/O)图1-1 FANUC 0I MATE TC 系统构成2) 掌握FANUC 0I MATE TC系统的接线系统连线.见图1-2：图1-2 FANUC 0I MATE TC系统的接线 数控系统工作电源CP1插头1脚 接直流24V, 2脚接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、变频器电源开关QS2,伺服驱动电源开关QS3,开关电源开关QS4, 按下小面板上的NC ON，数控系统得电。 JA7A为主轴编码器输入（20芯）。其各脚号定义见表一。表一：来自主轴编码器的信号接入演示板下方的20芯插座JA7A上，接至JA7A蓝色框中的相应检测端子，再接入系统。见图1-3：编码器 20芯针插座 检测端子 系统 图1-3 编码器的输入 JA40为模拟主轴接口。其各脚号定义见表二：表二： JD1A1为I/O接口。其各脚号定义见表三：表三：实验二 开机21 实验目的：连接并检查硬件接线；接通实验台和机床电源22 实验装置：综合实验台23 实验步骤：1) 将I/O模块演示板左下方的CE56插头插上。2) 电器模块演示板的上方有以下器件组成：4个空气开关（QS1QS4）；1个接触器（KM0）1个直流24V小型继电器（KA0）。24V开关电源:AC220/DC24V3) 连接并检查系统模块演示板与主轴演示板的连接：虚线为连接线。系统模块 主轴模块SVC -2ES -54) 连接并检查I/O模块演示板与主轴模块演示板的连接： I/O模块 主轴模块 I/O模块 主轴模块 Y0.0 STF Y0.1 STR SD SD5) 为了给I/O模块提供24V电源，将电源模块演示板上的24V电源连接至I/O模块演示板的相应端子。6) 检查I/O模块演示板与换刀模块演示板的连接：虚线为连接线。 换刀板 I/O板 CW Y0.4 CCW Y0.5 （CE56） 7) 将电源总开关合上后，交流220V电源进入实验台，电压表和电流表将有显示，插座上有220V电压,可供外部测试仪器通电使用。8) 将电器模块演示板上的QS2、QS3、QS4合上。9) 按下NC ON按钮, 电器模块上KM0、KA0动作,驱动和变频器得电,数控系统得电。大约等待5秒，数控系统启动完毕。10) 系统引导以后进入位置显示画面。选择回参考点方式，按X+和Z+，待机床回完成参考点后，即可进行正常的的加工。图2-1说明：当有紧急情况时，可按下实验台电源模块上急停按钮，交流220V电源被切断，此时须将故障排除后，才能再次上电。 如果有故障使总电源跳闸，排除故障后，须按下电源总开关上的兰色按钮，使其复位，才能再次上电。实验三 数控机床的基本操作与基本概念3.1 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3.2 实验装置：数控实验台3.3 实验步骤：1) 熟悉功能键及软键 控制器中的基本功能可以通过功能键及软键来选择：图31 FANUC 0I MATE TC功能键程序保护 可以通过面板上的钥匙开关对加工程序进行保护；2) 熟悉重要的软件功能、 软键说明、 软键功能一览图32图33图34图35图36图37图38图3-9图3-10图3-11图3-12图3133) 简单操作（回参考点）：、按机床控制面板上选择参考点方式，启动回参考点运行。回参考点指示灯显示坐标轴是否必须回参考点参考点灯灭 坐标轴未回参考点参考点灯亮 坐标轴已经到达参考点、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+X”，使X轴回参考点。、 按机床控制面板上的坐标轴方向键“+Y”，使Y轴回参考点。4、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，-Y，-Z），不会产生运动。4) 简单操作(对刀)：(见实验十)G54G57 可设定的零点偏置G50 可编程的零点偏置5) 简单操作（输入新程序）6) 简单操作（编程加工）实验四 数控系统调试4.1实验目的：参数设定方法；数据备份4.2试验装置：数控实验台4.3实验步骤：1) 按功能键“OFFSET/SETTING”，显示SETTING画面（图4-1）图4-12) 按功能键“SETTING”将参数写入置为1,才可进行参数的修改。3) 按软键“SYSTEM”进行参数的修改。图4-24) 推荐存储卡型号5) 数据输出到存储卡6) 从存储卡输入数据实验五 数控系统调试（NC部分）5.1实验目的：通过参数调试使机床的坐标轴运动符合精度与速度要求5.2试验装置：数控实验台5.3实验步骤：1) 有关设定的参数 0000#5 顺序号的自动插入；设为1时，加工程序输入一段后，自动产生段号。 0020 输入输出装置的的选择；设0时，0101、0102、0103号的参数生效设1时，0111、0112、0113号的参数生效。 0101#0 设0停止位为1位，设1停止位为2位。 0102 设0选择RS232C接口。 0103 波特率，设11为9600bps。2) 有关轴控制/设定单位的参数 1001#0 设0为公制，设1为英制。 1002#0 设0为1个轴，设1为2个轴。 1005 设0，机床必顺先回参考点，才能执行自动加工。 1006#3 各轴移动量是直径还是半径，车床X轴设1为直径。1006#5 回参考点压到减速开关后的方向，设0为正方向，设1为负方向。 1020 各轴的程序名称轴名称设定值轴名称设定值轴名称设定值X88U85A65Y89V86B66Z90W87C67 1022 各轴在从标系中的关系设定值意 义0即不是3个基本轴，也不是平行轴13个基本轴的X轴23个基本轴的Y轴33个基本轴的Z轴45X轴的平行轴6Y轴的平行轴7Z轴的平行轴1023 各轴的驱动轴号，即各轴对应哪个驱动3）有关坐标系的参数 1204#0设0工件座标系无效，设1工件座标系有效。 1221-1226 工件座标系1-6，G54-G59。 1240 各个轴回过参考点后的机械座标值。4）有关行程极限的参数 1300#6 设0在超过软限位后报报警，设1在超过软限位前报警。1300#7 设0在回参考点前软限位生效，设1在回参考点前软限位不生效。 1320 各轴正方向软限位座标值。 1321 各轴负方向软限位座标值。5) 有关进给速度的参数 1401#0 设0在回参考点结束之前手快速无效。设1在回参考点结束前手动快速有效。 1410 手动100%时的速度。 1420 G00 100%时的速度。 1422 最大切削速度。 1423 各轴手动速度 。 1424 各轴手动快速进给速度 。 1425 各轴回参考点时，压到减速开关后的速度。 1430 各轴最大切削进给速度 。6）有关伺服的参数 1850 各轴的栅格偏移量，在回参考点时因减速开关安装位置导致回参考时位置相差一个导程时使用，一般设为半个导程值。 1851 各轴的反向间隙补偿量。 1825 各轴的伺服环增益。 1826 各轴的定位宽度。 1828 各轴移动时的位置偏差最大允许值。 1829 各轴移动时的位置偏差最大允许值。7）有关DI/DO的参数 3003#0 设0轴互锁信号有效，设1轴互锁信号无效。3003#2 设0各轴互锁信号有效，设1各轴互锁信号无效。3003#5 设0减速信号为0时减速，设1减速信号为1时减速。 3016 手动进给倍率的限制值。 3030 M代码的允许位数。 3031 S代码的允许位数。 3032 T代码的允许位数。8）有关CRT/MDI的参数 3105#2 设0 CRT画面不显示主轴实际转速和T代码，设1显示。 3102#3 设0不使用中文，设1使用中文。 3111#0 设0不显示伺服设定画面，设1显示。 3203#7 设0用复位不清除MDI方式编制的程序，设1清除。 3216 自动插入顺序号时（参数号0000#5），顺序号的增量值。9）有关编程的参数 3401#0 设0不输入小数点时，视为最小设定单位，设1视为mm、inch、sec3401#6 G代码体系，#6设1、#7设0为代码体系B。#73420#0 设0接通电源时为G00，设1为G01。 3420#3 设0接通电源时为G90，设1为G91。10）有关主轴控制的参数 3705#0 设0对于所有S值，输出S代码和SF信号。3705#4 设0带模拟主轴时，对于S指令，不输出S代码和SF信号，设1对于S指令，不输出S代码和SF信号。 3706#0 主轴的位置编码器齿轮比#1倍率#1#0X100X201X410X8113706#6 对于M03和M04，S值的符号。3706#7 #7#6电压极性00M03，M04都为正01M03，M04都为负10M03为正，M04为负11M03为负，M04为正 3741-3744 每档主轴最高速度。 3722 主轴的上限速度。11）有关刀补的参数 5002#0 设0 T代码后两位数为刀补号。设1为后1位。5002#6 设0 刀偏在T代码段进行，设1刀偏与轴移动同时进行。 5005#1 设0刀偏补偿量用直径指定，设1用半径指定。 5013 刀具补偿量的最大值。 5014 刀具补偿量增量输入的最大值。12）有关手轮的参数 7100#4 设0快速摇动手轮时，输入脉冲与移动量有不符的现象。设1输入脉冲与移动量相符 7110 手轮的个数 7113 手轮的时进给倍率m 7114 手轮的时进给倍率n移动量选择信号移动量（手轮）MP2MP100最小设定单位X101最小设定单位X110最小设定单位Xm11最小设定单位Xn实验六 数控系统调试（PLC部分）6.1实验目的：了解PLC的操作对象6.2试验装置：数控实验台6.3实验步骤：1) PMC的规格2) PMC执行的优先顺序3) 子程序的构成4) 地址的分类5) 固定的地址X8.4 急停X9.0 X轴减速；X9.1 Z轴减速6) 状态显示7) 梯形图的显示8) 搜索指定的触点和线圈9)机床I/O点分配表（见电器原理图）实验七 变频器的使用7.1 实验目的：变频器基本操作7.2 实验装置：变频器7.3 实验步骤：1) 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线断开。 熟悉变频器前面板操作键的基本作用。 端子接线图操作面板的基本本操作参数设定举例把Pr.7的设定值从5秒变到10秒参数的详细说明请参照使用手册。基本功能参数一览表2) 用数控系统控制变频器运行 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线接通 在机床控制面板上选择MDI方式 键入”M03S500”回车/输入”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示 键入”M04S800”回车/输入”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示3) 用电位器控制变频器运行 将主轴模块（端子2、5）与系统模块（SVC1、ES1）的连接线断开 将主轴模块 (端子2) 与电位器的抽头接通 将电位器调至所需的频率(通过变频器上LED的显示) 将主轴模块端子STF 拨至ON,观察主轴的旋转 将主轴模块端子STR 拨至ON,观察主轴的旋转 STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转4) 用变频器内部速度(参数设定)控制变频器运行 分别将主轴模块上端子RH,RM,RL接通 将主轴模块端子STF 拨至ON,观察主轴的旋转 将主轴模块端子STR 拨至ON,观察主轴的旋转 STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转5) 用操作面板控制变频器运行 按PU/EXT键,选择PU方式 拨动旋钮设定所需要的频率 按SET键,频率设定完成,F和所设频率交替闪烁 按RUN键启动主轴电机, 观察主轴的旋转 按STOP键停止主轴6) 主轴的正反转和速度也可用两种方式同时控制 正反转由系统控制,速度由电位器控制 正反转由系统控制,速度由RH,RM,RL控制 正反转由SFT,STR控制,速度由系统控制实验八 换刀8.1 实验目的：熟悉到刀库的换刀原理8.2 实验装置：数控实验台和机床8.3 实验步骤：1) 连接并检查换刀模块演示板与I/O模块演示板的连接： （虚线为连接线） 换刀模块 I/O模块1 -X4.02 -X4.13 -X4.24 -X4.35 -X4.46 -X4.5 CW Y0.4 CCW Y0.5 24V-24V GND-GND 实验台提供了两种换刀实验方法:一,模拟刀架,可以观察到刀架的控制过程；二,机床刀架,通过刀架板上的开关可以切换对两种刀架的控制.2) 自动换刀按切换到MDI工作方式 键入“T0101”并按“EOB”键。按“INSERT”键。按“数控启动”键，刀盘旋转至“1”号刀。键入“T0303”。重复步骤、。实验九 故障设置与诊断、排除9.1实验目的：电器演示板的相关故障设置故障现象：主轴与进给轴驱动器不得电。9.2 试验装置:数控实验台和机床9.3 实验步骤：1) 数控系统上电。即：合上电源开关按机床的启动开关 NC ON。从电器模块演示板上的原理图可知：NC ON 不按，KAO不得电、KMO不得电，NC不得电,主轴驱动器与进给驱动器不得电。按NC ON能听到继电器与接触器的动作的声音。此时主轴驱动器与进给驱动器仍然不得电。因为QS2与QS3没有合上。合上QS2，主轴变频器得电。合上QS3，进给驱动器得电。2) 主轴编码器的硬件故障A-对应的故障设上。即断开编码器A相。按“MDA” 键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。 屏幕显示转速与给定相差很大”检查主轴编码器的信号会发现A-断路，找出故障。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) 主轴模拟量硬件故障实验准备：将对应主轴模块演示板的故障拨码开关2设为故障，即断开模拟电压+/-10V端在MDI方式下 键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。主轴不运转，观察I/O模块演示板的Y0.0（主轴正转信号）的红色指示灯是否亮，亮着表示正转有效。检查主轴模块演示板的拨码开关2是否为有输出，如果没有，按动开关，改变使其接通。重复步骤，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。在MDI方式下键入“M03S500” 按“回车/输入”键按“数控启动”键。主轴不运转，观察I/O模块演示板的Y0.0（主轴正转信号）的红色指示灯是否亮，亮着表示正转有效。检查主轴模块演示板的拨码开关2，STF，STR是否为接通，如果不是，按动开关，改变开关的通断，使其接通。重复步骤。如果主轴模块演示板的拨码开关的值都为通，表示硬件连接正确，此时就要考虑变频器的设置问题。按实验7检查变频器的设置。重复步骤，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) I/O模块演示板的相关硬件故障将I/O模块演示板下方的开关打到“面板”。合上开关X-限位，屏幕出现501报警号。按功能键“MESSAGE”，看故障原因。按“复位”键不能消除。因为故障（X+限位）没有排除。断开X-限位。按“复位”键，报警消除。合上X+.Z+,Z-,，重复步骤-注意：实验中所有输入/输出点都按照电气原理图为准。5) 了解各种信号波形观察A+与A-、A+与B+的波形采用双踪示波器，将探头的公共端接系统板的M端。 CH1、CH2分别接A+和A-旋转主轴观察A+与A-的波形采用双踪示波器，将探头的公共端接24V的M端。 CH1、CH2分别接A+和B+旋转主轴(用手转动)观察A+与B+的波形 6) 综合故障设置 在实验台上