版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障9.1.1数控机床返回参考点的必要性数控机床返回参考点的目的:通过机床返回参考点来确定机床原点的具体位置,以正确建立机床坐标系;可以消除丝杠间隙的累积误差及丝杠螺距误差对加工的影响。数控机床位置检测装置为绝对编码器时,系统断电后靠编码器电池提供电源,记忆机床断电后位置发生变化,系统上电时系统与位置检测装置进行数据交换,系统进行数据刷新,使机床坐标系的坐标值与机床实际位置一致。所以机床开机时,不需要进行返回参考点操作。下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障目前,大多数数控机床采用增量编码器,系统断电后,工件坐标系的坐标值就失去记忆,机械坐标值尽管靠电池维持坐标值的记忆,但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置,所以数控机床首次开机时要进行返回参考点操作。参考点与机床零点的关系如图9-1所示。9.1.2数控机床返回参考点控制方式和原理1.数控机床返回参考点的方式上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障方式一:手动回原点时,回原点轴先以参数设置的快速移动速度向原点方向移动;当减速挡块压下原点减速开关时,回原点轴减速到系统参数设置的较慢参考点定位速度,继续向前移动;当减速开关被释放后,数控系统开始检测编码器的零脉冲或栅格信号;当系统检测到第一个零脉冲或栅格信号后,电动机马上停止转动,当前位置即为机床零点。方式二:回原点轴先以参数设置的快速移动速度向原点方向移动;当减速挡块压下原点减速开关时,回零轴减速到系统参数设置的较慢参考点定位速度,轴向相反方向移动;当减速开关被释放后,数控系统开始检测编码器的零脉冲或栅格信号;当系统检测到第一个零脉冲或栅格信号后,电动机马上停止转动,当前位置即为机床零点。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障方式三:回原点轴先以参数设置的快速移动速度向原点方向移动;当减速挡块压下原点减速开关时,回零轴减速到系统参数设置的较慢参考点定位速度,轴向相反方向移动;当减速开关被释放后,回零轴再次反向;当减速开关再次被压下后,回零轴以寻找零脉冲速度运行,数控系统开始检测编码器的零脉冲或栅格信号;当系统检测到第一个零脉冲或栅格信号后,电动机马上停止转动,当前位置即为机床零点。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障方式四:回原点轴接到回零信号后,就在当前位置以一个较慢的速度向固定的方向移动,同时数控系统开始检测编码器的零脉冲或栅格信号;当系统检测到第一个零脉冲或栅格信号后,电动机马上停止转动,当前位置即为机床零点。2.数控机床返回参考点控制原理数控机床按照控制理论可分为闭环、半闭环和开环系统。闭环数控系统装有检测最终直线位移的反馈装置,半闭环数控系统的位置测量装置安装在伺服电动机转动轴上或丝杠的端部,也就是说反馈信号取自角位移,而开环数控系统不带位置检测反馈装置。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障对于闭环和半闭环数控系统,通常利用位移检测反馈装置脉冲编码器或光栅尺进行回参考点定位,即栅格法回参考点。而开环系统则需另外加装检测元件,通常利用磁感应开关回参考点定位,即磁开关法回参考点,如图9-2所示。无论采用哪种回参考点操作,为保证准确定位,在到达参考点之前必须使数控机床的伺服系统自动减速,因此,在多数数控机床上安装减速挡块及相应的检测元件。栅格法根据检测反馈元件计量方法的不同又可分为绝对栅格法和增量栅格法,如图9-3所示。采用绝对脉冲编码器或光栅尺回参考点的方法称为绝对栅格法,在机床调试时,通过参数设置和机床回零操作确定参考点,只要检测反馈元件的后备电池有效,此后每次开机,均记录有参考点位置信息,因而不必再进行回参考点操作。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障数控机床返回参考点的控制形式有三种:增量编码器有挡块控制;绝对编码器无挡块控制;绝对编码器有挡块控制。回参考点电路如图9-4所示。阶段1:寻找减速挡块。在回参方式REF下,按轴移动键,轴以快速(PRM1420设定)移动方式寻找减速挡块,当撞上减速挡块后按设定低速(PRM1425设定)移动,进入阶段2。阶段2:与零脉冲同步。当减速挡块释放后,开始寻找零脉冲,并在栅格位置停止。同时返回参考点结束信号被送出。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障9.1.3数控机床返回参考点的系统参数设定与调整1.数控机床返回参考点控制相关系统参数(FANUC18/18i/21/21i/0i/0iMate系统)栅格偏移量:1850。手动返回参考点的移动方向:1006#5。手动返回参考点同时控制的轴数:1002#0。第1、2参考点的坐标显示:1240、1241。栅格宽度:1821。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障手动返回参考点各轴快移速度:1420。返回参考点的减速速度:1425。2.参考点位置的调整数控机床各轴传动机械拆装后、进给伺服电动机更换后、位置检测装置修复后都将导致机床参考点位置不准,需对机床的返回参考点进行调整。机床参考点位置相应参数调整步骤如下:1)手动把机床调整到机床的基准位置(机床厂家设定的基准点)。2)把系统位置坐标的相对坐标清零。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障3)执行机床返回参考点控制,并记录相对坐标。4)检查记录的数据(位置显示值)与规定的数据是否相同。5)当显示的坐标值大于规定值半个螺距时,调整撞块的位置。如果误差不超过半个栅格,则修改系统栅格偏移量参数(0i系统为1850)。6)再次执行机床返回参考点操作,记录实际参考点的位置数据。7)进行微调(栅格偏移量系统参数)。注意事项:事先掌握数控机床出厂时机床参考点的具体位置;如果机床参考点位置与出厂实际位置不符,调整后要重新进行螺距误差补偿和对刀;对于加工中心,还要对换刀点进行重新调整。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障9.1.4数控机床返回参考点的PMC程序南京日上实验台数控车床回参考点梯形图如图9-5所示。数控机床返回参考点的PMC控制如图9-6所示。9.1.5数控机床返回参考点的常见故障诊断与排除当数控机床回参考点出现故障时,先检查减速挡块是否松动,减速开关固定是否牢靠或被损坏;然后检查减速挡块的长度、安装的位置是否合理;检查脉冲编码器或光栅尺等。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障1.机床执行返回参考点控制中出现超程报警1)机床执行返回参考点过程中无减速动作或一直以减速移动,出现超程报警。故障原因:减速开关及接线不良;减速开关与挡块位置不当;减速开关信号系统的I/O接口故障;系统本身不良。故障诊断:通过系统PMC状态监控画面,检查机床在返回参考点控制过程中信号是否正常,如果信号不变化,则为减速开关不良。如果信号变化正常,则为系统本身故障。FANUC0i系统的减速开关的地址分别为X9.0、X9.1、X9.2、X9.3。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障2)数控机床返回参考点过程中有减速动作,出现超程报警。故障原因:机床离参考点位置太近;减速挡块与机床超程保护开关太近;系统一转信号不良。故障诊断与处理:若机床离参考点太近,只要在点动状态下,把机床刀架或工作台离开机床参考点一段距离,再重新执行返回参考点操作即可。如果减速开关位置不当,按机床返回参考点调整原理,重新调整挡块位置即可。如果系统一转信号不良,则故障原因有来自伺服电动机编码器或光栅尺的一转信号不良、伺服放大器或位置模块不良及系统轴板不良。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障2.机床能够正常执行返回参考点动作,但参考点位置出现位置偏差通过测量进给传动部件的定位精度、重复定位精度及反向间隙是否超差,判别是机械方面故障还是电气系统方面故障。出现上述测量超差的原因及处理方法:1)伺服电动机与丝杠连接松动,紧固伺服电动机与丝杠的联轴节。2)丝杠螺母副间隙过大,调整丝杠螺母副间隙或更换整套丝杠螺母副。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障3)丝杠两端固定或支撑的轴承间隙过大或不良,调整丝杠两端的轴承间隙或更换轴承。如上述测量的值在规定范围内说明:1)减速开关及接线不良,更换减速开关或重新接线。2)减速挡块位置不正确,重新调节减速挡块。3)进给伺服电动机内装编码器不良,拆开伺服电动机内装编码器进行清洗,检查连接电缆及电缆的插座是否良好。4)全闭环(带光栅尺)检测装置不良或有灰尘及油污,清洗光栅尺的长光栅。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障5)如果只是每天早上首次开机出现,则更换系统的备份电池。6)伺服放大器或系统主板不良,更换不良部件。3.机床参考点绝对位置丢失报警故障的原因:1)由于维护不当,绝对编码器的电池电压不足导致的机床绝对位置丢失。2)伺服电动机或伺服放大器故障修复后导致机床绝对位置丢失。3)编码器信号线拆装导致机床绝对位置丢失。4)机械故障拆修后导致机床绝对位置丢失。5)系统参数覆盖及参数初始化操作导致机床绝对位置丢失。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障6)接线不良。解决方案:确认绝对位置编码器后备电池良好,参照下面的方法进行绝对零点重新设置,即可恢复参考点。Z轴原点丢失,机床出现“#300Z轴原点复归要求”报警无法解除;查看参数1815中Z轴#4为0,将Z轴移动到理论原点处,切断电源后重新开机,查看参数1815中Z轴#4为1,此时原点已设定好了,如果发现回零后不在理论原点,可重复以下动作,将Z轴移动到理论原点,将参数1815中Z轴#4改为0,机床出现“#300Z轴原点复归要求”“请切断电源”,切断电源后,再开机,可以看到当前Z轴位置已被设定为零点,而查看参数1815中Z轴#4已自动更改为1了。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障注意:绝对位置编码器通常采用无挡块、无标志的机床结构,重新恢复参考点很难精确地回到原来的那个点上。所以新的参考点建立后,一定要对机械坐标零点、工件零点、第二参考点进行校准(通过参数修正)。4.数控机床回参考点故障诊断实例例9-1机床在返回参考点时发出超程报警,回参考点绿灯不亮,数控系统出现“NOTREADY”状态,机床回参考点失败。该故障由于存在报警,机床不会执行任何程序,不会出现加工件批量废品现象。这种故障一般有以下四种情况:上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障1)机床回参考点时无减速动作,一直运动到触及限位开关超程而停机。这种情况是因为返回参考点减速开关失效,开关接触压下后不能复位,或减速挡块松动而移位,机床回参考点时零点脉冲不起作用,致使减速信号没有输入到数控系统。解除机床的坐标超程应使用“超程解除”功能按钮,并将机床移回行程范围以内,然后应检查回参考点减速开关是否松动及相应的行程开关减速信号线是否有短路或断路现象。分析与处理:经检查,发现该机床在回参考点时,当压下减速开关后,坐标轴无减速动作,由此判断故障原因应在减速检测信号上。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障通过系统的输入状态显示,发现该信号在回参考点减速挡块压合与松开的情况下,状态均无变化。对照原理图检查线路,确认该轴的回参考点减速开关由于切削液的浸入而损坏。更换开关后,机床恢复正常。2)回归参考点过程有减速,但直到触及极限开关报警而停机,没有找到参考点,回归参考点操作失败。产生该故障可能是减速后参考点的零标志位信号不出现。这有4种可能:①编码器(或光栅尺)在回归参考点操作中没有发出已经回归参考点的零标志位信号。②回归参考点零标记位置失效。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障③回归参考点的零标志位信号在传输或处理过程中丢失。④测量系统硬件故障,对回归参考点的零标志位信号不识别。可使用信号跟踪法,用示波器检查编码器回归参考点的零标志位信号,判断故障。3)回归参考点过程有减速,且有回归参考点的零标志位信号出现,也有制动到零的过程,但参考点的位置不准确,即返回参考点操作失败。该故障3种可能:①回归参考点的零标志位信号已被错过,只能等待脉冲编码器再转1周后,测量系统才能找到该信号而停机,使工作台停在距参考点1个选定间距的位置(相当编码器一转的机床的位移量)。上一页下一页返回任务1数控机床回参考点控制原理及常见故障②减速挡块离参考点位置太近,坐标轴未移动到指定距离就接触到极限开关而停机。③由于信号干扰、挡块松动、回归参考点零标志位信号电压过低等因素致使工作台停止的位置不准确,且无规律性。4)机床在返回基准点时,发出“未返回参考点”报警,机床不执行返回参考点动作,其原因可能是改变了设定参数。出现这种情况应考虑检查数控机床的如下参数:指令倍率比、检测倍乘比、回参考点快速进给速度、接近原点的减速速度等是否设为零,机床操作面板快速倍率开关及进给倍率开关是否设置了0挡。上一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修9.2.1数控车床电动刀架结构和工作原理数控车床上使用的电动回转刀架是一种最简单的自动换刀装置,有安装4把刀的四方刀架,有安装6把刀的回转刀架。由于数控车床的切削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置,而且在加工过程中刀尖位置不能进行人工调整,故回转刀架在结构上必须有良好的强度和刚度,以及合理的定位结构,以保证回转刀架在每一次转位后,具有尽可能高的重复定位精度。1.电动刀架结构下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修数控车床方刀架是在普通车床四方刀架的基础上发展的一种自动换刀装置,如图9-7所示,功能和普通四方刀架一样,有四个刀位,能装夹四把不同功能的刀具,方刀架回转90°时,刀具交换一个刀位,但方刀架的回转和刀位号的选择由加工程序指令控制。换刀时方刀架的动作顺序是:刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧刀架。为完成上述动作要求,要有相应的机构来实现,图9-8所示为WZD4型刀架的具体结构。2.电动刀架工作原理电动刀架一般有四工位或六工位,由电动机、机械换刀机构和发讯盘等组成。上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修系统发出换刀信号,刀架电动机正转继电器动作,电动机正转,通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置,离合盘起作用,带动上刀体旋转到所选择刀位,发讯盘发出刀位信号,刀架电动机反转继电器动作,电动机反转,完成初定位后上刀体下降,齿牙盘啮合,完成精确定位,并通过升降机构锁紧刀架。3.电动回转刀架工作过程1)刀架抬起。当数控系统发出换刀指令后,刀架电动机启动正转,通过联轴器使刀架蜗杆轴转动,从而带动蜗轮丝杠转动。刀架体的内孔加工有螺纹,与丝杠轴连接,蜗轮与丝杠为整体结构。上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修当蜗轮开始转动时,由于刀架底座和刀架体上的端面齿在啮合状态,且蜗轮丝杠轴向固定,因此,这时刀架体抬起,从而完成刀架抬起动作。2)刀架转位。当刀架抬起到一定距离后,端面齿脱开,转位套用销钉与蜗轮丝杠连接,随蜗轮丝杠一同转动,当端面齿完全脱开时,球头销在弹簧力的作用下进入转位套的槽中,带动刀架体转位,刀架体转位的同时带动磁钢也转位,与刀号转位盘(4个霍尔开关控制电路板)配合进行刀号的检测。3)刀架定位。上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修当系统程序的刀号与实际刀架检测刀号一致时,刀架电动机立即停止,并开始反转,球头销从转位套的槽中被挤出,使粗定位销在弹簧的作用下进入粗定位盘的凹槽中。由于粗定位销的限制,刀架体能转动,使其在该位置垂直落下,刀架体和刀座上的端面齿啮合,实现精确定位。4)刀架夹紧。电动机继续反转(反转时间由系统PMC程序控制),此时蜗轮停止转动,蜗杆轴自身转动,当两个端面齿增加到一定夹紧力时,刀架电动机立即断电停止。4.电动回转刀架拆装过程上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修数控车床的刀架一般安装在中拖板上打好的相应螺钉孔处,用一字螺丝刀拧下刀架下体轴承盖闷头,然后用内六角扳手顺时针转动蜗杆,使上刀体旋转约45°,即可露出刀架安装孔,然后用相应螺钉把刀架固定。LD4B型四工位电动刀架的具体拆装顺序:拆下闷头,用内六角扳手顺时针转动蜗杆,使夹紧轮松开;拆下铝盖、罩座;拆下刀位线,拆下小螺母,取出发迅盘;卸下大螺母、止退圈,取出键、轴承;取下离合盘、离合销及弹簧;夹住反靠销逆时针旋转上刀体,取出上刀体;拆下电动机罩、电动机、连接座、轴承盖和蜗杆;拆下螺钉,取出定轴、蜗轮、螺杆和轴承;拆下反靠盘、防护圈;拆下外齿圈、夹紧轮,取出反靠销。上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修装配前应将所有零件清洗干净,传动部件上涂润滑脂。其装配过程是拆卸过程的反顺序。9.2.2电动刀架换刀控制中的常见故障诊断1.执行换刀指令时,刀架不动作首先检查PMC控制中T码信号(F7.3)是否正常,如果不正常,故障可能原因有:霍尔开关元件或电路板不良;刀号信号输入接口损坏或接线不良;系统本身不良(系统没有T码输出)。然后检查刀架电动机是否旋转,如果不旋转,故障的可能原因有:电动机本身故障;电动机控制电路故障。上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修如果电动机旋转而刀架不动作,故障为电动刀架机械故障,如蜗轮蜗杆副故障等。2.执行换刀指令时,系统发出电动机过载报警故障原因:电动机本身短路;电动刀架机械损坏导致卡死;电动机保护开关(一般采用短路器实现电动机的过载和短路保护)本身或接线不良。3.执行换刀过程中,某个刀号不能执行正常换刀控制故障原因:检测该刀号的霍尔开关元件不良;控制电路板或引出线不良;该刀号信号的输入接口损坏。4.执行换刀控制时,刀架一直转或发出超时报警上一页下一页返回任务2电动刀架的故障诊断与维修故障原因:刀号检测板控制电路的电源(DC24V)没有或电源线不良;磁钢和刀号检测开关位置不正确;刀号检测电路板不良;系统的PMC控制电路板故障;换刀定时器时间设定错误。5.每次执行换刀时,刀架夹紧不到位故障原因:磁钢和刀号检测开关位置不正确;刀架电动机反转控制时间调整不到位;电动刀架本身机械调整不到位。上一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修加工中心自动换刀装置如图9-9所示。刀库的功能:存储加工工序所需的各种刀具,并按程序指令将要用的刀具准确地送到换刀位置,并接收从主轴送来的刀具。刀库内需要刀具运动机构来保证每一把刀具能够到达换刀位置。刀库中的刀具定位机构是用来保证要更换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。选刀方式有:顺序选刀和记忆式选刀。9.3.1斗笠式刀库换刀控制及常见故障诊断处理斗笠式刀库换刀装置如图9-10所示。下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修1.斗笠式自动换刀装置结构斗笠式换刀装置由刀盘、刀盘卡簧、防护罩、气缸、磁环开关、刀库支架、电动机接线盒、刀盘驱动电动机、接近开关、槽轮套和马氏机构等组成。2.斗笠式自动换刀装置动作原理1)轴移动至换刀点,主轴准停。系统得到换刀指令后,主轴(刀具)自动返回到换刀点,且实现主轴定向准停控制。2)刀库前进(抓旧刀)。刀盘从原位自动进刀(气缸4活塞移动),当刀盘到位开关接通后刀盘立即停止,做好接刀准备。3)主轴松刀。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修主轴自动松刀并进行吹气控制,当主轴松刀到位开关接通后,完成刀盘接刀控制动作(把当前主轴上的刀具放回刀库)。4)主轴向上移动(一般返回机床的参考点)。5)刀库旋转选刀。6)主轴向下移动至换刀点(机床第2参考点),进行主轴接刀控制。7)主轴紧刀(抓新刀)。8)刀库后退(换刀结束)。当主轴锁紧到位开关接通后,刀盘1退回到原位,磁环开关5接通,完成自动换刀控制。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修斗笠式刀库换刀过程动作图如图9-11所示。刀库控制流程如图9-12所示。3.刀库换刀程序(1)德西实验台刀库换刀程序O9001;N10IF[#1000EQ1]GOTO90;N20M21;刀库进N20G4X2;暂停2秒N30M10;刀杆松开N40G4X2;暂停2秒上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修N50M23;寻找换刀位N60M11;刀杆夹紧N70G4X2;暂停2秒N80M22;刀库退N90M99;换刀子程序结束(2)刀库换刀宏程序上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修4.斗笠式刀库换刀过程中常见故障分析故障现象1:数控系统发出换刀指令,刀库不动作。原因分析:1)检查机床的操作模式是否正确,机床是否为锁住状态,指令是否正确。2)检查数控机床的压缩空气的气压是否在要求范围内。数控机床常用的压缩空气压力在0.5~0.6MPa,刀库在换刀过程中会因压力不够,造成不动作。3)检查刀库的初始状态是否正常,即检查传感器的状态是否良好,输送到数控系统PLC的入口信号是否正确。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修可以通过数控系统提供的PLC地址诊断功能帮助检查。故障现象2:刀库移动到主轴中心位置,但不进行接下来的动作。原因分析:1)检查刀库到主轴侧的确认信号传感器是否良好,发送到数控系统PLC中的信号状态是否正常。多由于传感器不良造成。2)若传感器状态及信号都正常,检查主轴刀具是否夹紧。3)检查主轴定位是否完成。4)确认第一参考点返回是否完成。故障现象3:刀库从主轴取完刀,不旋转到目标刀位。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修原因分析:1)参照机床的电气图纸,利用万用表等检测工具检查电动机的启动电路是否正常。2)检查刀库部分的电源是否正常,交流接触器与开关是否正常。一般刀库主电路部分的动力电源为3~AC380V,交流接触器线圈控制部分的电源为AC110V或DC110V,检查此部分的电路并保证电路正常。3)检查刀库驱动电动机是否正常。4)刀库机械部分是否有干涉的地方,刀库旋转驱动电动机和刀库的连接是否脱离。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修故障现象4:主轴抓刀后,刀库不移回初始位置。原因分析:1)检查气源压力是否在要求范围。2)检查刀库驱动电动机控制回路是否正常。刀库控制电动机正、反转实现刀库的左、右平移,如果为反转控制部分故障,则容易出现以上故障。3)检查刀库控制电动机。4)检查主轴刀具抓紧情况,主轴刀具抓紧通过夹紧传感器D发出回馈信号到数控系统,如果数控系统接收不到传感器D发送的夹紧确认信号,则刀库不执行下面的动作。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修5)检查刀库部分是否存在机械干涉现象。9.3.2圆盘式刀库、机械手换刀控制及常见故障诊断处理1.BT50-24TOOL圆盘式刀库自动换刀装置的特点圆盘式刀库凸轮式换刀机械手结构简图如图9-13所示。1)刀库的旋转为电动机拖动(具有电磁制动装置),靠电气实现刀库旋转方向(具有就近选刀功能)、换刀位置检测及定位控制,结构简单,工作可靠。2)机械手换刀采用先进的凸轮换刀结构,实现电气和机械联合控制。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修3)倒刀控制采用气动控制,通过气缸的磁环开关检测控制。4)全机械式换刀,避免液压泄漏,降低了故障率。5)换刀时间仅2.7s,大大提高了机床效率。2.BT50-24TOOL圆盘式刀库自动换刀装置机构圆盘式刀库结构如图9-14所示。3.自动刀具交换动作步骤换刀动作有:选刀、倒刀、扣刀、松刀→拔刀→旋转180°→插刀、锁刀、松刀→机械手回原位、回刀。(1)选刀上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修程序执行到选刀指令T时,系统通过方向判别后,控制刀库电动机正转或反转,刀库中刀位计数开关开始计数(计算出到达换刀点的步数),当刀库上所选的刀具转到换刀位置后,旋转刀库电动机立即停转,完成选刀定位控制,如图9-15(a)所示。(2)倒刀程序中执行到交换刀具指令,交换刀具指令一般为M06(实际是调换刀宏程序或换刀子程序),首先主轴自动返回换刀点(一般是机床的第二参考点),且实现主轴准停,然后倒刀电磁阀线圈获电,气缸推动选刀的刀杆向下翻转90°(倒下),倒刀到位检测信号开关(磁环开关)发出信号,完成倒刀控制,同时是交换刀具的开始信号,如图9-15(b)所示。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修(3)扣刀当倒刀检测开关发出信号且机械手原位开关处于接通状态时,换刀电动机旋转带动机械手从原位逆时针旋转一个固定角度(65°/75°),进行机械手抓刀控制,如图9-15(c)所示。(4)松刀→拔刀→旋转180°→插刀当机械手扣刀到位开关接通后,主轴开始松开刀具控制(通常采用气动或液动控制),当主轴松刀开关接通后,换刀电动机运转,使机械手下降,进行拔刀控制,机械手完成拔刀后,换刀电动机继续旋转,机械手旋转180°进行交换刀具控制,并进行插刀控制,当换刀电动机停止开关(接近开关)接通后发出信号使电动机立即停止,如图9-15(d)和图9-15(e)所示。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修(5)锁刀当机械手完成插刀控制后,机械手扣刀到位开关再次接通,此时主轴刀具进行锁紧控制,如图9-15(f)所示。(6)松刀→机械手回原位当主轴锁紧完成开关信号发出后,机械手电动机启动旋转,机械手顺时针旋转一个固定角度,机械手回到原位后,机械手电动机立即停止,如图9-15(g)所示。(7)回刀当机械手的原位开关再次接通后,回刀电磁阀线圈获电,气缸推动刀杆向上翻转90°,为下一次选刀做准备。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修回刀气缸伸出定位开关(磁环开关)接通,完成整个换刀控制,如图9-15(h)所示。自动换刀控制如图9-16所示。自动刀具交换系统(ATC)控制时序图如表9-1所示。4.刀库常见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、刀库上不到位等。1)刀库不能转动或转动不到位。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修刀库不能转动的可能原因有:连接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动;变频器故障,应检查变频器的输入/输出电压正常与否;PLC无控制输出,可能是接口板中的继电器失效;机械连接过紧或黄油黏涩;电网电压过低(不应低于370V)。刀库转动不到位的可能原因有:电机转动故障,传动机构误差。2)刀套不能夹紧刀具。刀套不能夹紧刀具的可能原因是刀套上的调整螺母松动,或弹簧太松,造成卡紧力超重,刀具超重。3)刀套上下不到位。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修可能原因是装置调整不当或加工误差过大而造成拨叉位置不正确;因限位开关安装不准或调整不当而造成反馈信号错误。4)刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆卸。5.换刀机械手故障(1)刀具夹不紧可能原因有气泵气压不足,增压漏气,刀具卡紧气压回路漏气,刀具松开弹簧上的螺帽松动。(2)刀具夹紧后松不开可能原因有松锁刀的弹簧压合过紧,应调节松锁刀弹簧上的螺钉,使最大载荷不超过额定数值。上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修(3)刀具从机械手中脱落应检查刀具是否超重,机械手卡紧锁是否损坏或没有弹出来。(4)刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移,机械手抓刀时没有到位就开始拔刀,都会导致换刀时掉刀。(5)机械手换刀速度过快或过慢可能是因气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小。6.自动换刀装置常见故障及维修(1)刀库乱刀故障上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修故障原因:PMC参数丢失或系统记忆值与实际不符;换刀装置拆修;操作者误操作。具体处理方法:1)手动方式使刀库回到原位位置,即1号刀座对应换刀位置。2)通过系统PMC参数画面,初始化数据表,数据表的D000设定为0,D001~D024设定值分别为1、2、3~24。3)通过系统PMC参数画面,刀库计数器初始化设定为23。4)系统MDI方式下,把实际刀具送回到刀库中。(2)换刀过程中出现碰刀的处理上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修故障原因:主轴换刀点位置不正确;主轴准停位置不正确。主轴换刀点位置不正确的处理方法:1)机床手动返回到机床参考点。2)手动盘机械手电动机,使机械手转到扣刀位置。3)调整主轴到换刀点,并记下机床坐标系的坐标值。4)把主轴换刀点的坐标值输入到换刀宏程序的换刀位置中。主轴准停位置不正确的处理方法:首先要排除主轴一转信号不稳的故障,然后调整主轴准停角度使主轴刀座的键与机械手上的键槽对准(通过换刀宏程序调整)。(3)换刀过程中停止并发出换刀超时故障报警处理上一页下一页返回任务3加工中心换刀异常的故障诊断与维修1)根据换刀动作时序图,查明换刀故障时执行到第几步。2)借助系统梯形图的信号变化,查明故障发生时是前一个动作没结束还是后一个动作没开始。3)判别是机械故障还是电气故障。4)排除故障后,手动盘机械手电动机使机械手回到原位位置。上一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断9.4.1数控机床超程故障及处理方法数控机床的超程报警有两种情况:一是硬件超程报警,即机床运动部件碰到硬限位开关(行程开关)的超程报警;二是软件超程报警,即超过机床坐标极限值(系统参数设定)的报警。1.数控机床硬件超程故障及处理方法当系统出现超程报警时,系统状态开关工作在手动连续进给状态(JOG),按下超程报警轴的反方向按钮开关,使机床反方向退出硬件超程范围,超程限位行程开关恢复常闭状态,然后按下系统复位键“RESET”使系统复位,一般就可解除机床超程报警。下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断如果反方向点动时机床不动,系统处于死机状态,首先把系统硬件超程保护有效参数3004#5设为“0”(该功能无效),系统断电再重新上电,点动机床反方向移动,使机床退出超程,然后把系统参数3004#5设为“1”,就解除了该报警。2.数控机床软件超程报警及处理方法1)当系统出现软件超程报警时,系统状态开关工作在手动连续进给状态(JOG),按下超程报警轴的反方向按钮开关,使机床反方向退出超程范围,然后按下系统复位键“RESET”使系统复位,就可解除机床超程报警。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断2)如果机床出现软件超程而系统处于死机状态时,首先把存储行程极限参数设定为无效,即参数1320设定为99999999,参数1321设定为-99999999,然后系统断电并重新上电,进行机床返回参考点操作后,再按原来机床软限位坐标值重新设定系统的存储行程极限参数。3)如果机床还出现超程报警或系统死机,则需要把系统参数全部清除,重新恢复系统参数的方法来解决。设置软限位方法:系统开机后进行返回参考点操作,然后用手动或手轮的方式,使得各相应挡块分别压到正、负硬限位开关而超程,再使机床退出该硬超程位置约3mm处即可。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断读出当前机械坐标值,并转化成系统的检测单位后,分别输入系统参数的1320和1321中,从而完成系统存储极限值的设定。9.4.2数控机床常见急停故障诊断与维修“急停”是数控机床最常见的故障之一。现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障率越来越低,大部分急停故障主要归因于电气原因、系统参数不良、PMC程序不良、检测元件不良和液压气动元件损坏等。1.I/O单元不良导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:南京日上自动化设备有限公司的数控综合实验台RS-SY-0iC/0iMateC出现“急停”,不能复位,并伴随971#报警,机床不能运行,但面板侧控制主轴速度依然有效。故障分析与处理:检查电气线路和接触器、继电器等并无损坏,系统JD1A与I/OLink的JD1B连接正常,开关电源的DC+24V正常,但手轮的+5V电压不正常,为+1V,说明I/OLink有问题。目标锁定I/O,发现I/O单元电源指示灯不正常,检查发现保险丝(型号为大1ALM-71)损坏。更换保险丝后机床恢复正常。2.绝对位置丢失导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:某FANUC0iMC系统、绝对编码器无挡块返回参考点控制的数控铣床在使用中出现向+X方向运动一小段距离即发生超程报警,-X、+Y、-Y、+Z、-Z方向运动正常,显示装置显示APC(绝对位置丢失)和EMG(急停)报警,机床不能正常运行。故障分析:因无“BAT”闪烁字样,说明不是因绝对编码器的电池电压不足所致。在数控机床运行过程中,电网电压正常,一般不会造成参数丢失。初步判断是绝对编码器接口不良、接线不良或编码器本身不良。经检查发现,伺服单元上的绝对编码器反馈信号接口松动。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断处理方法:把绝对编码器反馈信号接口插好;系统参数1320设成99999999,参数1321设成-99999999,使软限位检测无效;系统参数1815#5#4设定为“0”,系统设为增量编码器方式,机床实际位置和检测位置不一致;系统断电再上电;手动控制X轴到机床参考点位置;把机械坐标值清零,系统参数1240设为0;再把参数1815#5#4设定为“1”,系统设为绝对编码器方式,机床实际位置和检测位置一致;系统断电再上电,按“RESET”键;重新设置软限位,机床恢复正常。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断数控机床绝对位置丢失导致急停故障的可能原因有:绝对编码器的电池电压不足;伺服电动机或伺服放大器故障修复;编码器信号线拆装;机械故障拆修;系统参数覆盖及初始化操作;编码器接口不良、接线不良及编码器本身不良。3.系统参数不良导致急停故障现象:一台FANUC0iMC系统的数控铣床,通过RS-232接口进行数据传输时,突然出现101#、1013#、417#、750#和“EMG”报警,程序不能继续传输,机床不能运动。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障分析与处理:101#报警为传程序过程中突然掉电;1013#报警为各轴需要回参考点;417#报警为伺服参数设定不正确;750#报警为串行主轴参数设定不正确;“EMG”为急停报警。检查系统参数,发现许多参数丢失和发生变化。把系统参数全清,然后通过存储卡进行数据恢复;执行返回参考点操作,发出正向超程506#报警;重新设置软限位,进行反向间隙补偿和螺距误差补偿,机床恢复正常。4.回零减速开关损坏导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:某FANUC0iMC系统的数控机床,每次回零时,Z轴、Y轴动作正常,即先以快速向参考点方向运动,碰到减速开关后开始减速,准确停在参考点位置,X轴一直以回零速度向参考点方向运动直至发出超程报警而急停。故障分析与处理:把软限位取消,倍率调到50%,再次执行返回参考点操作,故障现象依旧,排除参数不良。通过系统PMC状态监控画面,检查机床在回零时信号是否正常,发现减速开关信号X9.0不变化,而X9.1、X9.2信号变化,判定为减速开关不良所致,拆下减速开关发现开关损坏。修复减速开关,安装调整好后,急停消失,机床恢复正常。5.继电器损坏导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:某FANUC0iMC系统的数控机床开机后一直处于急停状态,不能复位,主轴和伺服主回路的接触器不吸合,并发出“SPINDLEOFF,SERVOOFF”报警,伴随急停。故障分析与处理:检查急停回路,发现继电器没有吸合,判定故障可能是因急停回路断路引起。用万用表对整个急停回路进行检查,急停按钮的常闭触点、超程限位开关和电气接线均正常,发现继电器损坏。更换新的继电器,机床恢复正常。6.急停按钮引起的急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:某FANUC0iMC系统的立式加工中心,开机时显示“NOTREADY”,伺服电源无法接通,并出现急停报警。故障分析与处理:FANUC0iMC系统引起“NOTREADY”并出现急停的可能原因是允许发送使能回路不通,即数控系统的急停信号“∗ESP”被输入。通过PMC状态显示功能进行检查发现,I/O模块的急停输入信号为“0”,检查发现急停回路中继电器没有吸合,可以判断出故障是由急停回路断路引起,用万用表对整个急停回路进行检查,发现机床操作面板上急停按钮断线。重新接线,急停按钮复位,机床恢复正常。7.变频器报警导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:某华中数控世纪星HNC-22M系统的数控铣床配安川变频器VS616GG7,系统上电时出现主轴故障输入报警并伴随“急停”。故障分析与处理:当变频器检测出故障时,停止变频器的输出,并通过变频器的输出端子MB-MC使系统处于急停状态。经检查确定变频器操作面板损坏。更换新的变频器操作面板并重新设定参数,机床恢复正常。8.伺服单元故障导致急停上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断故障现象:一台配置FANUC7M系统的加工中心,开机时系统CRT显示“系统处于‘急停’状态”和“伺服驱动系统未准备好”报警。故障分析与处理:在FANUC7M系统中,引起上述两项报警的常见原因是数控系统的机床参数丢失或伺服驱动系统存在故障。检查机床参数正常;但速度控制单元上的报警指示灯均未亮,表明伺服驱动系统未准备好,且故障原因在速度控制单元。进一步检查发现,Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.5A(控制回路)熔断器均已熔断,说明Z轴驱动器主回路存在短路。更换晶闸管后,驱动器恢复正常。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断9.主轴过热报警导致急停故障现象:某GS928TC系统的数控车床工作时突然停机。系统显示主轴温度过高报警,并伴随“急停”。故障分析与处理:故障发生的可能原因为主轴温升过高、温度传感器本身不良或接线不良。检查测量发现,主轴温度并没有超出允许的范围,判断故障出现在温度仪表上。调整外围线路后报警消失,更换新仪表后机床恢复正常。急停控制双接口电路如图9-17所示。9.4.3数控机床加工精度异常的原因分析上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断1.系统参数发生变化或改动机床进给单位和传动比设定参数;机床参考点偏移参数;机床反向间隙参数;螺距误差补偿参数;刀具补偿参数。2.机床电气参数未优化电机运行异常(电动机振动)伺服电动机增益及闭环振动消除功能及参数的调整;通过伺服调整卡进行调整。3.位置检测装置不良把伺服电动机从机床拆下,系统参数设定为旋转轴;执行360°定位控制,检测定位精度;如果是带光栅尺的全闭环,封掉光栅尺进行判别。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断4.垂直轴出现制动器不良或液压平衡故障在垂直轴松开时,先把垂直轴使能加载,再把垂直轴松开;而在夹紧时,先把轴夹紧后,再把垂直轴使能去掉。参数调整:2005#6=1;2083设定延时时间(ms),一般设定200左右,具体要看机械重力的多少。5.机械故障机械传动链故障,如丝杠、轴承和联轴器等部件;反向间隙包括轴承间隙、滚珠丝杠螺母副间隙。上一页下一页返回任务4数控机床超程急停和加工精度异常故障诊断测量反向间隙:使用百分表,将磁力表架吸在导轨面(或立柱)上,百分表测头垂直对准工作台端面。测量滚珠丝杠螺母副间隙:反向间隙减去轴承间隙。测量轴承间隙:在滚珠丝杠的端面中心孔处放置一个钢球,将磁力表架吸在导轨面上,百分表的指针顶在钢珠上。上一页返回任务5维修实例1.系统参数丢失故障一台FANUC0iMateMC系统的立式数控铣床,由于长期不使用也不通电,开机时出现X轴、Y轴、Z轴位置丢失报警。按正确的方法更换电池。如果出现参数丢失和发生变化,把系统参数全清,然后通过存储卡进行数据恢复,重新设置机床原点、机床参考点,进行反向间隙补偿和螺距误差补偿,重新设置软限位,机床工作正常。2.PMC程序被破坏故障南京日上自动化设备有限公司的数控综合实验台RS-SY-0iC/0iMateC出现不论指令输入主轴转速多少,主轴仍然以一个速度运行,显示器显示指令速度故障。下一页返回任务5维修实例初步判断故障可能出在系统、编码器或PMC程序,最可能是PMC程序故障。经查,PMC程序被修改或丢失,重新编辑并保存后,系统断电再上电,机床运行正常。3.主轴准停故障一台华中数控世纪星HNC-22系统的数控铣床,开机后主轴不转,其他正常。故障发生的可能原因:数控装置发出的准停开关量信号ORT没传到主轴驱动装置中或发磁体与磁传感器在主轴上的相对位置偏移。处理方法:按操作面板的“主轴定向”软键、“主轴准停”软键,这时主轴电动机带动主轴慢速转动,主轴停止后,按“主轴正转”软键,主轴正常旋转。上一页下一页返回任务5维修实例4.回参考点位置不准故障一台数控车床采用FANUC0iMate数控系统,X轴、Z轴采用半闭环控制,使用一年以后发现Z轴每次回参考点,总有2~3mm的误差,而且误差没有规律。调整系统参数故障依然存在,判断可能是机械原因所致。经检查发现丝杠末端的螺母松动,拧紧螺母后机床正常。5.工作数小时后出现剧烈振动的故障一台数控车床采用FANUC0iMate数控系统,半闭环控制,开机时全部动作正常,伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行,加工的零件符合要求。上一页下一页返回任务5维修实例机床正常工作六七个小时后,Z轴出现剧烈振荡,CNC报警,机床无法正常工作。断电再上电后,故障依然存在。关机,第二天开机工作正常,机床工作六七个小时后,再次出现该故障,如此周期性重复。首先判断是机械故障还是电气故障。机械故障可能是由于贴塑导轨热变形、脱胶,滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化,导致进给系统的不稳定。电气故障可能是因某个元器件不良或参数变化,引起系统的动态特性改变,导致系统不稳定。上一页下一页返回任务5维修实例松开Z轴伺服电动机和滚珠丝杠间的连接,运行程序,故障依然存在,判断是电气故障,故障在CNC、伺服驱动器、伺服电动机组成的进给伺服系统。为区分是CNC故障还是伺服故障,将CNC的X轴和Z轴的速度给定和位置反馈互换,此时Z轴正常,X轴振荡,确认故障在Z轴的伺服驱动器或伺服电动机上。恢复CNC和X轴、Z轴伺服间的正常连接,将X轴和Z轴的伺服板调整并设定后,发现X轴正常,Z轴依旧。确认是Z轴伺服主电路或伺服电动机不良。拆开伺服电动机发现该电动机绕组和引出线中间的连接部分由于长时间的冷却水渗漏,绝缘已经老化,处理后,机床恢复正常。上一页下一页返回任务5维修实例6.加工工件尺寸出现无规律变化的故障一台数控车床采用FANUC0i数控系统,在工作过程中,发现加工工件的X向尺寸出现无规律的变化。产生加工尺寸不稳定现象通常与机械传动系统的安装、连接以及伺服进给系统的设定与调整有关。用百分表测量X轴的定位精度,发现丝杠每移动一个螺距,X向的实际尺寸总是要增加几十微米,此误差不断积累。检查齿轮比、参考计数器容量、编码器脉冲数等参数,设定正确,初步判定最可能是编码器不良,更换编码器,机床恢复正常。7.伺服驱动器无准备好信号的故障上一页下一页返回任务5
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 北京市和平北路校2025-2026学年初三下学期模拟(五)数学试题含解析
- 2025年前台防疫接待礼仪考核资料
- 广西玉林市2025-2026学年高一上学期期末教学质量监测语文试卷(含答案)
- 护理课件下载:用户
- 护理健康教育课程教案设计
- 2026三年级数学下册 搭配综合应用
- 2026六年级数学上册 比学习策略
- 心脑血管疾病防治行动方案
- 德育工作目标责任制度
- 成人培训安全责任制度
- 7-托幼机构保教活动的卫生
- 泵站养护服务方案
- 《管理学基础与实务》第二版 课件 第一章 管理、管理者与管理学
- 高中物理教学中物理实验的趣味化设计
- 大便失禁性相关皮炎的3C集束化方案
- 催乳师培训课件
- DAT28-2018建设项目档案管理规范
- FZ∕T 54047-2020 循环再利用涤纶低弹丝
- 第2课 神来之笔(幻想与偶然)课件-2023-2024学年高中美术人教版(2019)选择性必修1《绘画》
- 德马科技项目成本管控系统开发详细需求说明书V3.0-副本
- Unit5HumansandNatureLesson3RacetothePole教学设计2023-2024学年高中英语北师大版
评论
0/150
提交评论