《数控机床电气装调与维修（第二版）》课件 第二章 数控机床强电部分

第一节典型数控机床的强电电路分析与故障维修一、数控机床的强电部分

1．数控机床强电电路第一节典型数控机床的强电电路分析与故障维修一、数控机床的强电部分

1．数控机床强电电路第二节典型数控机床的强电电路分析与故障维修二、电气原理图分析的方法与步骤电气控制电路一般由主回路、控制电路和辅助电路等部分组成。首先要了解电气控制系统的总体结构、电机和电器元件的分布状况及控制要求等内容，然后阅读分析电气原理图。

1．分析主回路从主回路入手，根据伺服电机、辅助机构电机和电磁阀等执行电器的控制要求，分析它们的控制内容，包括启动、方向控制、调速和制动等。

2．分析控制电路

根据主回路中各伺服电机、辅助机构电机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。

3．分析辅助电路辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，它们大多是由控制电路中的元件来控制的，在分析时，还要回头来对照控制电路进行分析。

4．分析连锁与保护环节机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择元器件和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气连锁。

5．总体检查

经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元器件所起的作用。图1—2数控机床电气系统的组成

以宝鸡机床厂生产的TKl640数控车床为例来介绍，主轴采用变频调速，三挡无级变速，采用HNC-21T车床数控系统实现机床的两轴联动。机床配有四工位刀架，可满足不同需要的加工；可开闭的半防护门，确保操作人员的安全。机床适用于多品种、中小批量产品的加工，对复杂、高精度零件由于机床的自动化而更显示其优越性。图1—2数控机床电气系统的组成三、数控车床电气线路的分析1．设备主要器件(见表2—1)三、数控车床电气线路的分析

三、数控车床电气线路的分析2．主回路分析图中QF1为电源总开关。QF3、QF2、QF4、QF5分别为主轴强电、伺服强电、冷却电机、刀架电机的空气开关，作用是接通电源及短路、过流时起保护作用；其中QF4、QF5带辅助触头，该触点输入PLC，作为报警信号，并且该空开的保护电流为可调的，可根据电机的额定电流来调节空开的设定值，起过流保护作用。KM3、KM1、KM6分别为主轴电机、伺服电机、冷却电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机；KM4、KM5为刀架正反转交流接触器，用于控制刀架的正反转。TC1为三相伺服变压器，将交流380V变为交流200V供给伺服电源模块；RC1、RC3、RC4为阻容吸收，当相应的电路断开后，吸收伺服电源模块、冷却电机、刀架电机中的能量，避免产生过电压而损坏器件。三、数控车床电气线路的分析2．主回路分析三、数控车床电气线路的分析3．电源电路分析图中TC2为控制变压器，原边为AC380V，副边为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈和强电柜风扇提供电源；AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、24V电源提供电源；VC1为24V电源，将AC220V转换为DC24V电源，给世纪星数控系统、PLC输入／输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块、吊挂风扇提供电源；QF6、QF7、QF8、QF9、QF10空开为电路的短路保护。三、数控车床电气线路的分析4．控制电路分析先将QF2、QF3空开合上，当机床未压限位开关、伺服未报警、急停未压下、主轴未报警时，KA2、KA3继电器线圈通电，继电器触点吸合，并且PLC输出点Y00发出伺服允许信号，KA1继电器线圈通电，继电器触点吸合，KM1交流接触器线圈通电，交流接触器触点吸合，KM3主轴交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，主轴变频器加上AC380V电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时(手动或自动)，PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y1l有效，主轴AD输出对应于主轴转速的直流电压值(0～10V)，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC输入X31(未标出)，主轴转动指令完成。主轴的启动时间、制动时间由主轴变频器内部参数设定。三、数控车床电气线路的分析以XK714A数控铣床为例来介绍数控铣床的电路分析方法。XK714A数控铣床采用变频主轴，X、Y、Z三向进给均由伺服电机驱动滚珠丝杠。机床采用HNC-2lM数控系统，实现三坐标联动，并可根据用户要求，提供数控转台，实现四坐标联动。系统具有汉字显示、三维图形动态仿真、双向式螺距补偿、小线段高速插补功能和软、硬盘、RS232、网络等多种程序输入功能。独有的大容量程序加工功能，不需要DNC，可直接加工大型复杂型面零件。机床适合于工具、模具、航天航空、电子、汽车和机械制造等行业对复杂形状的表面和型腔零件的大、中、小批量加工。图1—2数控机床电气系统的组成四、数控铣床电气线路的分析四、数控铣床电气线路的分析1.主回路分析图中QF1为电源总开关。QF3、QF2、QF4分别为主轴强电、伺服强电、冷却电机的空气开关；作用是接通电源及电源在短路、过流时起保护作用；其中QF4带辅助触头，该触点输入PLC的X27点，作为冷却电机报警信号，并且该空开为电流可调，可根据电机的额定电流来调节空开的设定值，起到过流保护作用。KM2、KM1、KM3分别为控制主轴电机、伺服电机、冷却电机交流接触器，由它们的主触点控制相应电机；TC1为主变压器，将交流380V电压变为交流200V电压；供给伺服电源模块主回电路；RC1、RC2、RC5为阻容吸收，当相应的电路断开后，吸收伺服电源模块、主轴变频器、冷却电机的能量，避免上述器件上产生过电压。四、数控铣床电气线路的分析2．电源电路分析图中TC2为控制变压器，原边为AC380V，副边为AC110V、AC220V、AC24V，其中AC110V给交流接触器线圈、电柜热交换器风扇电机提供电源；AC24V给工作灯提供电源；AC220V给主轴风扇电机、润滑电机和24V电源供电，通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、24V电源提供电源控制；VC1、VC2为24V电源，将AC220V转换为AD24V，其中VC1给世纪星数控系统、PLC输入/输出、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块、吊挂风扇提供电源，VC2给Z轴电机提供直流24V，将Z轴抱闸打开；QF7、QFl0、QF11空气开关为电路的短路保护。四、数控铣床电气线路的分析3．控制电路分析先将QF2、QF3空气开关合上，当机床未压限位开关、伺服未报警、急停未压下、主轴未报警时，外部运行允许(KA2)、伺服OK(KA3)、直流24V继电器线圈通电，继电器触点吸合，并且PLC输出点Y00发出伺服允许信号，伺服强电允许(KA1)，24V继电器线圈通电，继电器触点吸合，KM1、KM2交流接触器线圈通电，KM1、KM2交流接触器触点吸合，主轴变频器加上AC380V电压，若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时(手动或自动)，PLC输出主轴正转Y10或主轴反转Y11有效，主轴D／A输出对应于主轴转速值，主轴按指令值的转速正转或反转；当主轴速度到达指令值时，主轴变频器输出主轴速度到达信号给PLC输入X31(未标出)，主轴正转或反转指令完成。主轴的启动时间、制动时间由主轴变频器内部参数设定。

五、数控机床强电部分的故障诊断与维修

谢谢！每天进步一点点第二节数控机床的抗干扰技术与故障维修一、干扰的基本概念

电磁干扰一般是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。这些有害的电气变化现象使得有用信号的数据发生瞬态变化，增大误差，出现假象，甚至使整个系统出现异常信号而引起故障。例如几毫伏的噪声可能淹没传感器输出的模拟信号，构成严重干扰，影响系统正常运行。二、干扰的分类

干扰根据其现象和信号特征有不同的分类方法。1．按干扰性质分

（1）自然干扰

主要由雷电、太阳异常电磁辐射及来自宇宙的电磁辐射等自然现象形成的干扰。

（2）人为干扰

分有意干扰和无意干扰。有意干扰指由人有意制造的电磁干扰信号。人为无意干扰很多，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰。

（3）固有干扰

主要是电子元器件固有噪声引起的干扰，包括信号线之间的相互串扰，长线传输时由于阻抗不匹配而引起的反射噪声、负载突变而引起的瞬变噪声以及馈电系统的浪涌噪声干扰等。图1—2数控机床电气系统的组成

2．按干扰的耦合模式分

（1）电场耦合干扰

电场通过电容耦合的干扰，包括电路周围物件上聚积的电荷直接对电路的泄放，大载流导体产生的电场通过寄生电容对受扰装置产生的耦合干扰等。

（2）磁场耦合干扰

大电流周围磁场对装置回路耦合形成的干扰。动力线、电动机、发电机、电源变压器和继电器等都会产生这种磁场。

（3）漏电耦合干扰

绝缘电阻降低而由漏电流引起的干扰。多发生于工作条件比较恶劣的环境或器件性能退化、器件本身老化的情况下。图1—2数控机床电气系统的组成（4）共阻抗感应干扰

电路各部分公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降相互耦合形成的干扰。这是机电一体化系统普遍存在的一种干扰。（5）电磁辐射干扰由各种大功率高频、中频发生装置、各种电火花以及电台电视台等产生的高频电磁波，向周围空间辐射，形成电磁辐射干扰。图1—2数控机床电气系统的组成

1．信号的分组图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地

1．信号的分组机床所使用的电缆分类如表2—3所示，每组电缆应按表中所述处理方法处理，并按分组走线，电缆走线方法如所示。图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地

图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施2．屏蔽3．接地屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体将干扰源或干扰对象包围起来，从而隔断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止电磁能量的传输。按需要屏蔽的干扰场性质的不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地3．接地数控机床安装中对“接地”有严格要求，如果数控装置、电气柜等设备不能按照使用手册要求接地，干扰会通过“接地”这条途径对机床造成影响。数

图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地

4．电源部分抗干扰措施5．在传输线中采用的抗干扰措施6．抗强电干扰

图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地8．其他抗干扰措施

图1—2数控机床电气系统的组成三、数控机床的抗干扰措施3．接地

四、维修实例【例2-6】TH7640型加工中心，采用SIEMENS802D系统，在加工过程中出现无规律“3000急停”报警。关机后重新开机，机床能继续工作，但上述现象会反复出现。【例2-7】CNC-B4H250-600数控4轴单面卧式枪钻机床，采用