学习模块二数控机床PMC控制及典型故障诊断与维修分析PPT课件

1、任务1 数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护任务2 数控机床急停故障诊断与维护 任务3 数控机床回零不正常故障诊断与维修 第1页/共47页一、分类1. 独立型PLC 所谓独立型PLC， 实际上也就是一个通用型PLC， 它完全独立于CNC装置， 具有完备的硬件和软件， 能够独立完成逻辑顺序控制任务。 第2页/共47页2. 内装型PLC 内装型PLC也叫内置型PLC， 其全部功能包含在CNC装置内， 从属于CNC装置， 与CNC装置集成于一体。 第3页/共47页二、 数控系统中PLC的信息交换 数控系统中PLC的信息交换即以PLC为中心， 在CNC、 PLC和机床之间进行的信息传递。 第4页/共

2、47页 1 1机床至PLCPLC（MTPLCMTPLC） 机床侧的开关量信号通过IO单元接口输入至PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。第5页/共47页 2 2CNCCNC至PLCPLC（CNCPLCCNCPLC） CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。 举例 数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。在SINUMERIK810数控系统中，M03指令经译码后，送入FY2

3、73寄存器中。第6页/共47页3 3PLCPLC至CNC CNC （PLCCNCPLCCNC） PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。 举例 SINUMERIK 810数控系统中，Q108.5为PLC至CNC的进给使能信号。第7页/共47页 PLC通过信息交换接受CNC的命令信息， 实现辅助功能的控制， 并把逻辑控制的结果信息送回CNC装置， 以同步零件程序的执行。 PLC与CNC之间交换的信息分两个方向进行传输， 其中由CNC发给PLC的信息主要包括各种功能代码（M、 S、 T）的信息、

4、手动/自动方式信息以及各种使能信息等； 而由PLC发给CNC的信息主要包括M、 S、 T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。 第8页/共47页第9页/共47页第10页/共47页数控系统中的PLC控制功能实现1. M功能的实现 M功能也叫辅助功能， 可用来控制主轴的正反转及停止， 主轴齿轮箱的变速， 冷却液的开关， 卡盘的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和还刀等动作。 第11页/共47页2. S功能的实现 S功能主要完成主轴转速的控制， 有S2位代码和S4位代码两种编程形式。 1） S2位代码 S2位代码用字母“S”后跟2位十进制数的形式来指定主轴转速， S00S99共100级。 第

5、12页/共47页2. S功能的实现2） S4位代码 S4位代码用字母“S”后跟4位十进制数的形式来指定主轴转速， 例如， S1500就直接表示主轴转速为1500 r/min。 第13页/共47页3. T功能的实现 T功能即刀具功能， T代码后跟25位数字表示要求的刀具号和刀具补偿号。 数控机床根据T代码， 通过PLC可以管理刀库， 自动更换刀具， 即根据刀具和刀具座的编号可以简便、 可靠地进行选刀和换刀控制。 第14页/共47页可编程控制器的输入输出元件 一、输入元件 1 按钮与各类开关 按钮和开关是自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指令，故将按钮、开关称为主令电器。用于

6、数字量（开关量）控制的可编程控制器控制系统的信号输入部分，就是由按钮、行程开关、光电开关等主令电器所构成。 第15页/共47页（ 1 ）控制按钮 控制按钮一般用作短时间的接通或断开小电流电路的开关。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。 按钮种类大致有如下:指示灯式按钮（指示），紧急故障处理的蘑菇状按钮（引人注意），钥匙状旋式按钮（安全），旋钮式按钮（自锁）等 第16页/共47页（ 2 ）限位开关（行程开关） 限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。 按照限位开关工作原理一般分为

7、机械式和电子式两种 第17页/共47页第18页/共47页（ 3 ）接近开关 接近开关是无触点开关。按照接近开关的工作原理，可以分为电容型、霍尔效应型、感应电桥型、高频振荡型、磁铁型等多种示）。 第19页/共47页 高频振荡型接近开关较为常用的一种接近开关，其工作原理是当装在运动部件上金属体接近高频振荡器的感应头（及振荡线圈）时，由于金属体内部产生涡流损耗，使振荡回路的等效电阻变大，能量损耗增加，从而使振荡变弱，直至停止。于是开关输出控制信号。接近开关工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度高、动作迅速、操作频率高，故在可编程控制器控制系统中使用较多。 第20页/共47页（ 4 ）光电开关 随着生产自

8、动化程度的提高，光电开关的功能在不断完善，现以成为与可编程控制器相配套的系列产品，广泛用于自动包装、打胶、灌装、封装机，以及自动装配流水线等。 第21页/共47页第22页/共47页光电开关分为两类：透射型和反射型。 透射型： 是发射器（光源）与接收器相对放置，发射器发射的红外线直接照射到接收器上，当生产线上有物体通过时，将红外线光源切断遮挡住了，接收器收不到红外光于是就发出一个信号。 反射型： 根据光反射方式的不同，又分为镜反射和被测物体反射两种。镜反射的接受部分和发射部分合做在一起，发射部分发射的红外光，由反射镜反射回来，被接收部分接收，当生产线上的物体通过时，接收部分接收不到红外光，于是就

9、发出一个信号。被测物体反射是一考被测物体对光的反射，接收器接收到物体反射的红外线，从而给出信号。第23页/共47页（ 5 ）其它传感器 传感器分类 传感器种类繁多，而且不断地涌现大量新型的传感器。一般有两种分类的方法：一种以被测参量来划分，另一种以传感器的工作原理来划分第24页/共47页传感器的性能 静态性能：测量范围，线性度，滞后，不重复性，灵敏度，分辨率等 动态性能：响应时间、精确度、零点时间漂移、零点温度漂移、灵敏度漂移、工作环境条件、相应速度 第25页/共47页二、输出元件 1 接触器 /继电器 接触器的选用原则及其使用，在工厂电气控制设备课程中已详细介绍，主要注意接触器的类型、电压等

10、级、电流等级 第26页/共47页继电器第27页/共47页第28页/共47页接触器与继电器的区别接触器一般是为了驱动电机等大电流的负载，电流在6A以上大电流带灭弧装置继电器电流大都在5A以下，没有灭弧装置。小功率电机1KW以下，电流5A也可以用继电器有的继电器和接触器区别很小，如CJX1-09/12接触器和3TH82*继电器，线圈和骨架 外形一模一样。只不过触头可能有点差别接触器触头一般都是平台，保证接通大电流继电器动触头一般是尖状，保证接触可靠接触器很少有24V以下AC电压继电器电压比较全，包括直流电压都有 第29页/共47页2 、执行器 执行器由执行机构和调节阀（又称调节机构）两部分组成。它

11、在控制系统中的作用是根据调节器的命令，直接带动调节阀，控制进出控制装置的物料或能量，改变调节参数，就达到调节温度、压力、流量、液位等目的。 根据使用的能源的不同，执行器可分为气动、电动和液动 3 种。目前工业生产中使用最多的是气动执行器和电动执行器两种。 第30页/共47页任务任务8:数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护数控机床自动换刀装置常见故障诊断与维护一、自动换刀装置的形式二、刀库与换刀机械手的维护要点三、刀库与换刀机械手的故障诊断第31页/共47页一、自动换刀的形式一、自动换刀的形式 回转刀架换刀 由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换 由机械手进行刀具交换第32页/共47页转塔换刀回转

12、刀架换刀工作原理第33页/共47页四方刀架工作过程： 1松开：刀架电动机与刀架内一蜗杆相连，刀架电动机转动时与蜗杆配套的涡轮转动，此涡轮与一条丝杠为一体（称为“涡轮丝杠”），当丝杠转动时会上升（与丝杠旋合的螺母与刀架是一体的，当松开时刀架不动作，所以丝杠会上升），丝杠上升后使位于丝杠上端的压板上升即松开刀架； 2 换刀：刀架松开后，丝杠继续转动刀架在摩擦力的作用下与丝杠一起转动即换刀； 3定位:在刀架的每一个刀位上有一个用永磁铁做的感应器，当转到系统所需的刀位时，磁感应器发出信号，刀架电动机开始反转 4锁紧：刀架是用类似于棘轮的机构装的只能沿一个方向旋转，当丝杠反转时刀架不能动作，丝杠就带着压

13、板向下运动将刀架锁紧，换刀完成（电动机的反转时间是系统参数设定的，不能过长不能太短，太短刀架不能锁紧，太长电动机容易烧坏） 第34页/共47页由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换第35页/共47页由机械手进行刀具交换第36页/共47页链式刀库第37页/共47页二、数控车床四方刀架故障分析 1 刀架不能启动 . 机械方面的原因 a. 刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。 b. 刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机

14、械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。 第38页/共47页1 刀架不能启动 . 电器方面的原因 a. 电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情

15、况。 b. 电源通，电机反转，可确定为电机相序接反。通过检查线路，变换相序排除之。 c. 手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查微机与刀架控制器引线、微机I/O接口及刀架到位回答信号。 第39页/共47页2 刀架连续运转、到位不停 由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从电气方面检查：检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接。此时需要更换弹性片触头或重修，针对其线路中的继电器接触情况、到位开关接触情况、线路连接情况相应地进行线路故障排除。当仅出现某号刀不能定位时，则是由于该号刀位线断路所至

16、。 第40页/共47页三、刀库与换刀机械手刀库与换刀机械手的维护要点的维护要点1.严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止 机械手换刀时掉刀或发生碰撞2.不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上 所需刀具一致3.手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到 位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠第41页/共47页二、刀库与换刀机械手的刀库与换刀机械手的维护要点维护要点刀库与换刀机械手的维护要点4.经常检查刀库的回零位置是否正确，主轴 回换刀点位置到位，及时调整5.要保持刀具刀柄和刀套的清洁6.开机时，应先使刀库和机械手空运行，检 查各部分工作是否正常（行程开关、电磁 阀、液压系统的压力等）第42页/共47页三、刀库与换刀机械手的刀库与换刀机械手的故障诊断故障诊断 故障主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等 故障现象故障现象 故障原因故障原因1.刀库刀套