数控车床1.doc

结束语：本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。4结束语数控机床故障的产生是多种多样的。所以，在维修时需要根据现象有理有据的分析、排除，最后达到维修的目的。切勿盲目的乱动。否则可能会导致故障更加的严重。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补齐，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。【摘 要】对机床电气故障产生、故障分类及故障诊断方法进行介绍说明，根据故障现象来分析故障产生的原因。对从事机床电气研究人员将会提供很大的参考价值。 【关键词】机床；电气故障；诊断与维修 1 机床设备的电气故障 1.1 电气故障产生的必然性 故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。尽管我们对机床电气设备采取了日常维护、保养及定期检验、检修等有效措施，但仍不能保证机床电气设备长期正常运行，而永远不出现电气故障，因此必须及时查找并迅速排除故障。 1.2 故障的分类 机床电气设备常见的故障按性质产生原因，可以分为自然故障和人为故障两大类。 自然故障：机床在运行过程中，其电气设备常受到许多不利因素的影响，如电器动作过程中的机械振动和过电流的热效应将加速电器元件的绝缘老化变质、电弧的烧损、长期动作的自然磨损、周围环境的温度和湿度的影响、有害介质的侵蚀、元件自身的质量问题以及自然寿命等因素。 人为故障：机床在工作过程中，由于操作人员的操作不当，安装不合理或者其它外力破坏而造成的故障，也会造成机床事故。当故障有明显的外表特征时容易被发现，如电动机、电器的显著发热、冒烟、散发出焦臭味或火花等。这类故障是由于发动机、电器的绕组过载、绝缘击穿、短路或接地所引起的。 1.3 故障诊断及其处理的基本原则 当机床在运行过程中发生故障后，应立即切断电源进行检修。为了尽快找到故障点和故障原因，判断与处理原则如下： （1）机床故障发生后，维修人员首先向机床操作人员了解机床在什么情况下出现的故障，故障现象如何，操作者采取了什么措施。 （2）分析可能造成故障的因素。机床电气设备出现的同一故障现象，原因是多种多样的，有可能是由于机械、电气控制系统等造成的。要准确地判断故障出现的环节和造成故障的原因，必须罗列所有的相关因素。 （3）确定故障产生的原因。由于造成故障的原因很多，因此维修人员必须利用该机床的资料、现场经验和判断能力，以及维修人员的机、电和液等综合技术知识及必需的测试手段、最后确定可能因素，然后通过必要的实验逐一查找，确定故障点。 （4）排除故障。找出故障点后，要针对不同故障情况和部位相应采取正确的排除方法，不要轻易采用更换元件和补线等方法，更不要轻易改动线路或更换规格不同的电器元件，以防产生人为故障。 2 常见的故障分析方法 （1）检修前的故障调查：故障调查主要有问、看、听、摸几个步骤。 问 机床故障发生后，维修人员首先向机床操作人员了解机床在什么情况下出现的故障，故障是首次突然发生还是经常发生，是否有烟雾、跳火、异常声音和气味出现，有何失常和误动作等。 看 观察一下熔断器内的熔丝是否熔断，电器元件及导线连接处有无烧焦。 听 电动机、控制变压器、接触器、继电器运行中的声音是否正常。 摸 在机床电气设备运行一段时间后，切断电源用手触摸有关电器的外壳或电磁线圈，试其温度是否显著上升，是否有局部过热现象。 （2）对机床电气原理图进行分析，确定产生故障的可能范围。 机床电气线路有的很简单，但有的也很复杂。对于比较简单的电气线路，若发生了故障，仅有的几个电器元件和几根导线一目了然，即使采用逐一电器、逐根导线依次检查，也容易寻找故障部位。 但是对于线路复杂的电器设备则不能采用上述方法来检查电气故障。电气维修人员必须熟悉和理解机床的电气线路图，这样才能正确判断和迅速排除故障。 （3）试验法：操作某一个开关或者按钮，线路中有关的接触器、继电器将按规定的动作顺序进行工作。若依次动作到某一个电器元件发现动作不符，即说明此电器元件或其相关电路有问题。再在此线路中逐项分析、检查，查找故障。 （4）测量法：利用万用表、电笔、检验灯对故障范围内的有关电器元件进行检查，常常能发现故障的确切的位置。摘要:主要对高精度PCB数控机床的电气控制系统进行介绍,提出了电气控制系统总体方案以及设计框架。并详细介绍了高精度PCB数控机床的电气控制系统的硬件设计和各功能模块。系统采用SIMOTION D、变频器、电机、光栅尺构成全闭环控制系统。同时为了提高生产率而采用工件自动夹紧、机械手自动换刀、断刀检测等多种功能,实现机床监控的自动化。 关键词:数控机床;电气控制;可编程逻辑控制器;抗干扰 PCB数控钻床是用于对PCB板进行加工的一种机床,其本质是通过对孔进行平面定位来控制微孔加工钻床。一般运动执行方式有两种:一种是采用伺服电机或者步进电机和滚珠丝杠作为运动执行部件,第二种是通过直线电机直接带动工作台运动。新的电气控制系统设计采用模块化的设计技术,从机床的机械部分、控制系统的硬件和软件方面进行全新的设计。可以实现高精度的闭环控制,高可靠的状态控制,高效率的加工方式以及友好的人机界面。 1电气控制总体设计 1.1机械设计 总体布局采用X、Y轴分立式结构,装配简单,两方向运动质量基本相同。X、Y轴的电机带动滚珠丝杠旋转,通过螺母副带动工作台在X、Y方向上移动。Z轴结构对于高速钻孔极其重要,设计和制造严格保证驱动电机主轴和钻孔主轴共线。采用上端固定下端悬臂丝杠结构,采用弹性联轴器。滚珠丝杠和导轨采用国际知名品牌。机床底座,横梁,工作台采用全花岗石,保证高精度稳定性和温度稳定性。 1.2电气控制原理 机床基本工作原理如下图1所示: 这个系统的工作原理是,机读取文件信息,把数据传递给SIMOTION D,再根据这些收到的数据控制电机模块驱动电机带动工作台进行位置控制,光栅尺实时检测工作台的位置信息并传递给SIMOTION D,实现对工作台进行位置调整满足对位置的精度要求。由于光栅尺信号不能直接识别,所以通过传感器模块转换为标准的信号传递给SIMOTION D。被接收到主轴的转速信息通过模拟量模块输出一个相应的电压控制变频器驱动主轴转动。工作台的工作状态可以通过多个传感器如接近开关、断刀检测传感器、深度检测传感器等检测到并传入系统。这些传感器的信号先送到扩展模块中,再送入SIMOTION D中,运用强大的工艺处理、逻辑处理能力,对这些信号进行处理,从而完成整个的加工任务。 2PCB数控机床电气控制 为了实现较高的控制精度,采用变频器、电机、光栅尺构成全闭环控制系统。同时为了提高生产率,数控机床具有工件自动夹紧、机械手自动换刀、断刀检测、通信检测自动建立通信连接以及刀位检测等多种功能,实现机床监控的自动化。 2.1硬件结构 数控机床是由上位机软件、下位机软件、硬件电路和机械部分组成。硬件电路负责机床的驱动、各部分之间信息的传递以及系统的保护等。 (1)机械手换刀。 机械手为气动型有两个自由度,向上伸出机械臂和刀具加紧。分别通过对电磁阀的开关控制实现对机械手气缸进气控制使机械手可以自由的伸出、收回、加紧刀具和松开刀具。为了刀具被正确的放回刀库,机械手的伸出长度可以由SIMOTION D控制,实现方式为机械手的运动活塞带有磁性,在气缸外壁安装磁性感应开关,当机械手运动到某一位置时感应开关接通,SIMOTION D收到信号后立即关闭机械手的进气路达到机械手限位目的。(2)断刀检测。 短刀检测采用光纤传感器,为OC门形式,三根接入线可以直接接24V电源,信号线可以通过电阻介入24V构成电平输出。传感器的一根光纤输出一束红外线,另一根光纤接受这束红外线,这样可以通过是否被遮挡判断道具是否失效。其原理图如图2所示。 2.2系统功能模块 软件的设计是整个系统的组成部分,是硬件按照要求工作的指挥者。下位机软件是运行在序,负责从上位机接收数据并控制执行部件工作和检测机床状态的任务。已经组态好轴以后就可以通过程序对轴进行操作。SIMOTION D内部程序是由操作系统调用的,SCOUT为我们提供了大量的功能块方便调用。 (1)轴使能功能块。 此功能块主要是对即将启动的轴进行初始化。在启动一根轴之前必须先对此轴进行使能。步骤为在中选择要使能的轴,选择使能方式。 (2)轴的位置控制功能块。 轴的位置控制功能块是驱动一根轴运动到指定的位置。 (3)轴的回零功能块。 对于非绝对值编码器,每次系统上电轴必须回零以确定轴的当前位置。 (4)关闭轴功能块。 在轴不再启动时可以关闭轴。在关闭轴后如果在操作轴运动是非法的会造成停机。 2.3调试结论 本系统具有6根轴,使用了接近开关、深度检测传感器、机械手、压力传感器和变频器等多种输入输出器件,各器件之间的相互融合性对系统的性能具有决定性作用。所以本系统的调试工作极为重要。经过空载调试、主轴调试、传感器工作参数调试、自动换刀和上位机控制调试,可以知道,高精度PCB数控机床的电气控制系统是成功的,具有高的可靠性和抗干扰能力,具备较高的动态特性与快速反应能力。其中电机调试中的低速鸣叫与其载波频率相关,而一般鸣叫则与其电流增益相关,严重的振动则是伺服增益参数需要较