数控机床故障诊断与维修(3)ppt课件

.,数控机床故障诊断与维修,.,项目四数控机床PLC的故障诊断与维修,【技能目标】能够根据PLC故障现象分析故障原因并能排除故障。【知识目标】了解数控机床PLC及其故障的特点。熟悉FANUCPMC常见信号的意义。掌握数控机床的常见PMC控制。掌握数控机床PLC故障的诊断方法。,.,【项目导入】可编程控制器（PLC）在数控机床上起着连接NC与机床的桥梁作用。它不仅接受来自NC的控制指令，还要根据机床侧的控制信号，在内部顺序程序的控制下，给机床侧发出控制指令，控制电磁阀、继电器、指示灯等，并将状态信号发送到NC。同时，PLC在对大量开关信号进行处理时，任何一个信号不到位，任何一个执行元件不动作，都会使机床出现故障。PLC故障在数控机床故障中占很大的比例，同时，一些数控机床的故障通过观察PLC的输入/输出状态显示信息和梯形图，就可以找到故障原因。因此熟练掌握PLC对查找故障很重要。任务：根据数控机床PLC故障的现象分析原因，确定故障诊断方案，并排除故障。,.,【项目实施及相关知识】一、数控机床用PLC数控机床CNC系统、PMC和机床侧信号的关系如图4-1所示。现以FANUC系统的PMC为例进行介绍。（一）FANUC系统的PMC目前FANUC系统中的PMC均为内装型PMC。1FANUC系统的PMC程序结构如图4-2所示，一级程序在每个8ms扫描周期时都先扫描执行，然后8ms中PMC扫描的剩余时间再扫描二级程序。如果二级程序在一个8ms中不能扫描完成，它会被分割成n段来执行，在每个8ms中执行完一级程序的扫描后再顺序执行剩余二级程序的扫描。,.,图4-1PMC、CNC和机床信号的关系,.,图4-2PLC扫描周期,.,2输入输出信号的处理信号和PMC之间的关系如图4-3所示。（1）输入信号的处理1）CNC侧输入存储器2）机床侧输入信号存储器3）二级程序同步输入信号存储器（2）输出信号的处理1）CNC侧输出存储器2）机床侧输出信号存储器,.,图4-3信号和PMC的关系,.,（二）FANUC系统PMC的性能和规格1FANUC0C/0D系统PMCFANUC0C/0D系统的PMC有标准型PMC-L和增强型PMC-M两种。FANUC0D系统采用标准型PMC-L型，FANUC0C系统采用标准型PMC-L或增强型PMC-M。2FANUC0i系统PMCFANUC0i系统有0iA系列、0iB系列和0iC系列三种。FANUC0iA系列的PMC可采用SA1或SA3两种类型，一般系统配置为SA3。FANUC0iB/0iC系列的PMC可采用SA1或SB7两种类型，一般系统配置为SB7。,.,二、FANUC系统PMC的常见信号、参数和地址（一）机床的保护信号机床设计人员在设计调试机床PMC时，应事先处理机床的保护信号，如急停、复位、行程限位、垂直轴的刹车等，以便在调试过程中出现紧急情况时可以中断系统的运行。1急停信号2复位信号3行程限位信号4垂直轴的刹车控制信号（二）操作模式的建立1编辑模式2手轮/增量模式3手轮插入功能,.,（三）速度的建立操作模式建立好后，机床运行在各种模式下都要有运行速度，其速度值是设定在参数中的。PMC需要提供给NC速度输出倍率控制，从而产生实际的速度输出。1速度倍率2手轮和增量的倍率3自动方式下的倍率（四）运行信号有了操作模式和各模式下所需的运行速度后，机床的运行还需要运行信号来启动。在手动方式、增量方式、回零方式下选择相应轴的进给方向，当运行信号为“1”时，轴开始运动。在选通方式接通前，接通该信号是无效的。1轴选择信号2手轮轴选信号,.,3自动方式下的循环启动/暂停信号如图4-4所示为循环启动时序图。（1）循环启动信号（2）循环暂停信号（3）自动方式下的几种功能4手动绝对值信号（*ABSM）：G6.2当此信号为1时，手动的移动量不会计算到工件坐标系中，因此实际运行时会造成工件坐标系的偏移。在使用此信号时要多加注意，以免造成撞刀等故障。出现此情况时，可采用手动回零消除偏差。,.,图4-4循环启动时序图,.,5用户宏程序（1）宏程序-PMC输入信号（2）宏程序-PMC输出信号宏变量和NC系统变量的关系如图4-5所示。对应于宏输入信号，NC系统可通过#1000#1015读入PMC中UI0UI15的状态；通过#1032可一次读取UI0UI15的所有状态。对应于宏输出信号，PMC可通过UO0UO15读入NC中#1100#1115的值；NC可通过#1132和#1133将一个确定的数值输出到PMC中的UO0UO15和UO100UO131中。宏变量的应用如图4-6所示。,.,图4-5宏变量和NC系统变量的关系,.,图4-6宏变量的应用,.,（五）M、S、T功能的处理当以上信号处理完成后，机床的伺服轴具备了在各种模式下运行的条件，下一步就需要处理机床的辅助动作，包括M代码的处理、S主轴功能的处理和T刀具交换的处理。1M代码的处理M代码的处理时序如图4-7所示，具体执行时序如下。（1）相关信号（2）系统专用不需要PMC处理的M代码2S主轴功能的处理如图4-8所示为主轴功能的执行过程。（1）串行主轴的控制（2）模拟主轴的控制模拟主轴的速度控制指令是NC以10V的模拟量输送给变频器等控制装置的，如图4-9所示。3T功能的处理,.,图4-7M代码的处理时序,.,图4-8主轴功能的执行过程,.,图4-9主轴模拟量输出信号图,.,（六）互锁的处理在机床以上信号处理完成，且机床的伺服轴、主轴和刀具在正常情况下运行完成后，就需要编写一些特殊情况下的互锁处理，编写时可以使用一些系统专用的互锁信号。1机床锁住信号2辅助功能锁住信号（七）报警信号的处理如图4-10所示，FANUC系统的报警可以分成两大类：内部报警和外部报警。,.,图4-10FANUC系统报警关系图,.,三、数控机床常见的PMC控制（一）数控机床润滑系统PMC控制1数控机床润滑系统的电气控制要求2润滑系统PMC控制润滑系统的电气控制原理图和输入/输出信号接口如图4-11所示。润滑系统PMC控制梯形图如图4-12所示。（二）数控车床自动换刀PMC控制数控车床应用最多的是转塔式刀架。电动刀塔的分度由刀塔主轴后端安装的角度编码器进行检测和控制，其具体控制电路如图4-13所示。如图4-14所示为CKA6150数控车床电动刀塔PMC控制梯形图。,.,图4-11润滑系统电气控制线路,.,图4-12润滑系统PMC控制梯形图,.,图4-13数控车床电动刀塔电气控制线路,.,图4-14CKA6150数控车床电动刀塔PMC控制梯形图,.,四、数控机床PLC故障诊断方法（一）根据报警号诊断故障（二）根据动作顺序诊断故障（三）根据PLC的I/O状态诊断故障（四）通过PLC梯形图诊断故障（五）动态跟踪梯形图诊断故障,.,【知识扩展】一、数控机床换刀故障诊断与维修实例刀架故障是数控车床比较常见的故障之一，数控车床配备的刀架有电动刀架、液压刀架和伺服刀架。这三种刀架的换刀过程基本相同即：刀架锁紧松开刀架旋转选刀刀架锁紧。常见的刀架故障有刀架不转、找不到刀位和刀架锁不紧等。故障现象（一）：一台FANUC0TC数控车床配有山东烟台环球机床附件厂的12工位电动刀架，在换刀中刀架一直转不停，最后产生找不到刀号报警。1故障分析这台机床的刀架是就近换刀的12工位电动刀架，刀位信号PMC输入如图4-15所示。刀架编码器除了输出刀位信号还输出奇偶检验信号（X20.4）和选通信号（X20.5），换刀时编码器的输出信号如图4-16所示2故障诊断3故障排除,.,图4-15刀位信号PMC输入,.,图4-16编码器的输出信号,.,故障现象（二）：一台SIEMENS802S数控车床配有山东烟台环球机床附件厂的4工位电动刀架，换刀刀架不能锁紧，但系统没有报警。1故障分析2故障诊断3故障排除故障现象（三）：某数控车床使用FANUC0TC数控系统，刀架旋转失控，有时显示444号（第4轴伺服系统故障）或410号（第4轴停止位置偏差大于程序设定值）报警。1故障分析2故障诊断3故障排除故障现象（四）：南京JN系列数控系统的加工尺寸不能控制。1故障分析2故障诊断3故障排除,.,二、刀库、机械手故障诊断与维修实例（一）刀库的故障刀库的主要故障有刀库不能转动或转动不到位，刀库的刀套不能夹紧刀具，刀套上、下不到位等。1刀库不能转动2刀套不能夹紧刀具3刀套上、下不到位4刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆卸（二）换刀机械手的常见故障1刀具夹不紧2刀具夹紧后松不开3刀具从机械手中脱落4机械手换刀速度过快或过慢5机械手在主轴上装不进刀,.,（三）故障分析故障现象（一）：自动换刀时刀链运转不到位。当进行到自动换刀程序时，刀库开始运转，但是所需要换的刀具没有转动到位，刀库就停止运转了。3min后机床自动报警。1故障分析与诊断2故障排除故障现象（二）：自动换刀时刀链运转不到位，刀库就停止运转了，机床自动报警。1故障分析与诊断2故障排除,.,故障现象（三）：某加工中心采用凸轮机械手换刀。换刀过程中，动作中断，发出2035号报警，显示机械手伸出故障。1故障分析2故障诊断与排除故障现象（四）：宁江机床（集团）股份有限公司生产的THM6350卧式加工中心，数控系统为FANUC0i-MA，配有随机选刀方式的链式自动刀库（32把）和机械手。1故障现象2故障诊断3故障排除,.,三、其他PLC故障实例与维修故障现象（一）：一台日本立式加工中心使用FANUC18i数控系统，报警内容是2086ABNORMALPALLETCONTACT(M/CSIDE)。1故障现象2故障诊断3故障排除故障现象（二）：某立式数控铣床采用FANUC0i数控系统。自动加工中CRT突然黑屏，设备停止加工。1故障分析与诊断2故障排除,.,故障现象（三）：某国产加工中心使用的是FANUC0i数控系统。在自动加工过程，NC程序偶尔无故停止，上件端托盘已装夹好的夹