数控钻铣床故障分析

数控钻铣床故障分析（共7篇）

数控钻铣床故障分析 篇1

一台数控钻铣床, 系统为西门子810M, 在自动加工生产中突然断电, 再次开机系统无显示, 机床无法重新启动。

经检查, 机床系统的强电回路正常, 系统输入电压直流24 V正常, 且风机工作正常, 因此判断故障原因在系统本身。考虑到机床使用较久且操作面板部分按键已失效, 附近一台曲轴加工中心闲置, 系统也是西门子810M, 因此, 将曲轴加工中心的数控系统换到该机床上, 通过RS232通信接口将程序和数据传入存储器内, 重新启动, 系统显示4号报警, 即测量系统的单位与输入系统的单位之间匹配不合理。检查机床数据的设定, NC MD 5002=00100010, 根据该机床的配置, 进给轴控制分辨率与输入分辨率均在精度范围内, 且满足控制分辨率小于输入分辨率, 匹配合理。因此, 该报警指示与实际情况并不相符。

起初, 以为数据在传输过程中出现丢失, 于是降低波特率重新传输, 试验多次后, 报警依然未解除。

经过仔细对比校正, 原来两台机床虽然同为西门子810M系统, 但版本号不相同。重新启动进入系统初始化菜单, 找到软件版本号, 将NC MD 157=1223更改为NC MD 157=1237, 再次启动, 报警解除。

在所有西门子810系列的控制系统中, NC MD 157这个数据不需要使用者输入, 而是系统在通电后自动填入, 这个数据用来标识控制系统和软件版本。在本例中, 由于在数据传输中已经将该数据赋值, 因此出现报警。这里需要特别指出, 由于PLC用户程序编制不好, 会出现一些无报警的机床故障或提供的报警指示与实际情况不符, 这时就要根据实际情况综合分析。

数控钻铣床故障分析 篇2

机床的爬行故障是机床低速运动时的一种复杂的自激振动现象, 经常发生在轧辊磨、龙门刨、镗铣床等设备上, 是一种大型设备常见故障。它的存在对机床的低速进给有很大影响, 在机械加工过程中, 将严重影响加工质量, 将导致工件表面切削的不连续甚至更大的缺陷。这种故障还会导致机床达不到加工工艺要求, 无法正常使用。于此同时, 爬行故障也会对机床的检验工作产生不良的影响, 甚至导致检验工作无法正常进行。导致爬行故障发生的原因很多也很复杂。机床液压系统的稳定性, 以及机床零部件表面加工质量等多种因素都产生机床“爬行”现象, 最终使机床的表面粗糙度、加工精度和定位精度等收到较大影响。

2 机床爬行故障的原因及排除方法

在理想化条件下, 我们可以将机床的导轨和工作台看做一个简单的力学模型。如图所示。1-工作台驱动原件, 2-工作台, 3-机床导轨, 4-传动系统环节。

由于工作台2和机床导轨3之间存在有摩擦力, 因此当驱动元件1由左向右向工作台2运动时, 在传动系统环节就会发生一个微小的弹性变形, 这就会使得工作台2在运动上产生滞后性, 也就是说驱动原件与工作台2的运动有一定的时间间隔。这时如果工作台2继续向右运动, 当传动环节因运动产生的弹性形变所产生的力大于导轨和工作台之间所产生的摩擦力时 (KX>F静) , 由于KX>F静>F动, 对工作台2进行受力分析可知, 工作台2受到的合外力水平向右, 这时工作台2加速向右运动, 当系统处于受力在短时间平衡时, 工作台2速度达到最大值, 之后系统形变量逐渐减小, 当KX

公式归结为:

VK-工作台的爬行临界速度;ΔF-动静摩擦力差值;K0-传动系统的当量刚度;m-工作台及加工零件质量;φ-由导轨和传动系统阻尼比ζ决定的系数。

从上面的公式中我们可以看出, 爬行故障产生的原因可以归结为以下几个方面: (1) 传动系统4刚度越差, 越容易产生爬行; (2) 导轨间摩擦系数较大时易产生爬行; (3) 传动系统阻尼越小越易产生爬行; (4) 运动件 (包括工作台和工件) 质量越大, 越容易产生。由上面的公式我们可以看出, 动摩擦系数的增大vk会响应的减小, 在这种情况下机床就会产生爬行现象。起床润滑效果的好坏会使得动摩擦系数响应地发生改变, 如果润滑效果差, 动摩擦系数变会响应变大。在实际生产中, 导致动摩擦系数f的增大的主要原因有两个。

2.1 机床导轨被键入的机床切屑液。

由于机床导轨处有大量的润滑油, 这就会使得润滑油混入导轨液体的可能性大大增加, 一旦混入, 这些切削液变会与润滑油一起回流入静压油箱。一旦发生混入, 我们可以在油箱的游标上清楚地看到分层现象, 这是由于润滑油的比重要小于切削液的比重, 这就会使得大多数的切削液沉积到油箱的底部, 在润滑油与切削液之间的地方, 正好是油泵吸油管所在的位置, 当润滑系统的油泵工作时, 润滑油和切削液变会一起被吸入油泵中, 当这种混合液被输送到导轨处时, 就会使得切削液与X轴的润滑油结合, 这样会导致润滑油的润滑效果变差, 从而导致动摩擦系数增大, 动摩擦系数的改变量减小, 由公式可以得出, 临界速度也会随之变小。x轴产生爬行。解决办法, 我们可以在加工过程中, 我们可以使用适当的遮挡方法, 来避免切削液的混入x轴导轨中。一旦发现混入了切削液, 我们可以采取一下方法来排除故障。首先我们要更换静压油箱中的润滑油, 润滑油更换后, 反复运动工轴滑板, 这样可以完全从静压区、导轨上排出润滑油和切削液的混合液。排出后, 从新更换润滑油, 故障排除。

2.2 毛细节流器的堵塞会影响各个静压区的压力, 使之产生压力差, 从而使得滑板各点上浮的大小产生差别。

动摩擦系数增大, 变化量变小, 临界速度也随之发生变化, 导致爬行故障的发生。解决办法:首先打开毛细节流器的阀门, 取出异物, 再将毛细节流管从新安装。安装好后, 开通机床, 测试各个静压力区的压力值, 使之达到0.5-0.9M Pa, 当压力值超过或者低于这个区间, 我们可以通过调节毛细节流器的长度把压力值调到这个0.5-0.MPa。同时, 我们可以采取定期更换更细的过滤网的方法防止再次堵塞的发生。

3 结束语

控机床作为高精尖的装备, 要找到发生故障的原因并进行正确处理, 需要须遵循其特定规律。这就对机床的维修人员提出了更高的要求, 维修人员应熟练掌握它的控制原理, 在工作中不断摸索, 积累经验, 以便发生故障时做到及时准确的址理, 确保数控设备。

摘要：针对数控镗铣床产生爬行故障的原因进行了深入分析, 并重点对数控龙门镗铣床产生爬行故障的原因进行了分析, 提出了排除故障的具体措施和方法。

关键词：数控镗铣床,爬行,摩擦系数,静压区毛细管节流器

参考文献

[1]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[2]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京:机械工业出版社, 2000.

数控钻铣床故障分析 篇3

笔者公司购进的两台数控铣床, 数控系统型号为GSK990M, 伺服驱动系统型号为DA98-14。使用大约两年后, 发现机床在开机或加工过程中遇急停状态时, 主轴箱 (Z轴) 出现瞬间向下滑行约15 cm的现象, 给人身和设备产生严重的安全隐患。笔者试图通过以下三种方法来维修: (1) 怀疑Z轴电机抱闸磨损引起摩擦力变小, 更换电机; (2) 增加平衡块的重量; (3) 调整Z轴导轨与镶条的间隙, 结果都未能解决Z轴下滑问题。最后通过对电气控制线路的认真分析, 提出抱闸的电气控制电路的改进, 解决了主轴箱突然下滑问题, 消除了安全隐患, 节省了制造厂提出更换数控系统的昂贵费用。

1 机床抱闸电气控制原理和故障分析

1.1 机床抱闸的电气控制原理

机床使用GSK990M开环控制数控系统, Z轴伺服电机带抱闸制动装置, 抱闸的工作电源为DC24V, 通过外部接触器、继电器控制而不是数控系统内部控制, 抱闸得电打开, 失电抱紧。Z轴上的主轴箱通过链条与床身后的重量平衡装置相连且主轴箱与平衡块重量相当, 抱闸信号是重力轴控制下滑的有效手段, 通常将伺服系统准备好信号作为抱闸打开的一个必要条件。理论上, 只要抱闸信号与伺服电机驱动使能信号的时序符合控制要求, 在开机、加工过程突然断电或遇紧急停止情况时, 即使抱闸信号由于负载动作的延时也不会大幅度地下滑[1]。

1.2 机床的故障分析

数控铣床经过两年的使用, 在机械装置方面, 抱闸制动器、链轮、丝杆、导轨等由于机械磨损引起摩擦力变小, 会产生主轴箱与平衡块出现不平衡状态, 同时产生主轴箱下滑的原因还有控制伺服电机抱闸装置的线路设计不合理、系统参数设置不合理、电机选型不当 (制动器额定力矩偏小) 等引起。本文所提及的数控铣床是由于机床电气线路设计不合理引起机床在开机或加工过程中遇急停状态时, 主轴箱 (Z轴) 出现瞬间向下滑行。从机床的控制线路可以看出, 机床在开机时, 抱闸得电即时打开, 而伺服驱动器从得电到伺服电机激励需要一定的延时, 这样出现了抱闸得电时间超前伺服电机激励的时间, 引起主轴箱因重力下滑;当机床遇急停状态时, 抱闸处于得电打开状态, 伺服电机无励磁, 同样引起主轴箱因重力惯性下滑。

2 电路的改进和故障的解决

2.1 机床在开机时, 主轴箱 (Z轴) 出现瞬间向下滑行故障的解决方法

电路改进前机床的开机过程, 相关电路见图1~图3[2]。工作过程:机床上电→继电器KA1线圈得电 (无急停、超程和电机过载状态时) →启动NC→继电器KA2线圈得电自锁→继电器KA3线圈得电→接触器KM1、KM2、KM3、KM4线圈得电 (接触器KM2、KM3分别控制伺服驱动器的控制电源和驱动电源) →Z轴电机抱闸因KM4得电打开, 伺服驱动器因接触器KM3得电使伺服电机激励, 产生力矩防止主轴箱下滑。但是由于时序不同步, 电机抱闸 (外控) 得电打开时间超前伺服电机产生激励时间 (大约1秒) , 造成主轴箱瞬间向下滑行。

电路改进的原理:调整电机抱闸得电与电机激励的时序, 使抱闸得电打开时间滞后电机得电2秒, 抱闸得电打开延时2秒并不影响机床的正常工作。改进电路见图4和图5, 用时间继电器KT1 (型号:WENJI-3) 代替接触器KM4, 设置延时2秒。开机过程, NC启动→继电器KA2线圈得电自锁→继电器KA3线圈得电→接触器KM1、KM2、KM3、时间继电器KT1线圈得电→Z轴电机抱闸因KT1动合触点延时2秒得电打开, 伺服驱动器因接触器KM3得电使伺服电机激励, 产生力矩防止主轴箱下滑。

2.2 机床在加工过程中遇急停状态时, 主轴箱出现瞬间向下滑行故障的解决方法

电路改进前机床遇急停状态的开机过程, 见图1[1]NC和伺服上电电路, 图2[1]伺服上电和Z轴制动电路, 和图3[1]伺服驱动和抱闸控制电路。工作过程:当机床遇急停或碰到限位开关时, 继电器KA1线圈失电→继电器KA3线圈失电→接触器KM3线圈失电→伺服驱动器失电, 伺服电机无激励, 失去牵引力。与此同时, 因机床在急停时继电器KA2仍得电即NC仍处于启动状态→接触器KM1、KM2、KM4线圈 (以下改为时间继电器KT1线圈) 仍保持得电→电机抱闸仍处于打开状态, 所以加工过程中机床遇急停或碰到限位开关时, 电机抱闸处于打开状态, 电机又无励磁失去牵引力, 主轴箱因重力惯性会产生瞬间向下滑行现象。

电路改进的原理:在控制时间继电器KT1线圈 (原接触器KM4) 的线路中串联继电器KA1的动合触点, 见改进后的图4和图5。工作过程:当机床遇急停或碰到限位开关时, 继电器KA1线圈失电→继电器KA3线圈失电→接触器KM3线圈和时间继电器KT1线圈失电→接触器KM3线圈失电引起伺服驱动器失电, 伺服电机无励磁失去牵引力, 时间继电器KT1线圈失电引起电机抱闸抱紧, 防止主轴箱因重力惯性产生瞬间向下滑行。

3 结语

采用开环控制的数控铣床, 由于机床电气线路设计不合理产生主轴箱 (Z轴) 在开机和加工过程遇急停时突然下滑的故障, 作者对控制抱闸的电气线路进行改进, 有效地解决主轴箱的突然下滑问题, 解除了安全隐患, 为公司节省了设备厂要求更换控制系统的高昂费用。

摘要：介绍采用开环控制数控铣床伺服电机抱闸的电气控制工作原理, 分析铣床在开机或在加工过程遇急停时主轴箱突然下滑的故障原因, 提出对抱闸控制的电气线路进行改进。改进后的电路符合电气控制要求, 保护了人身和设备安全, 节省了制造厂要求更换数控系统的昂贵费用。

关键词：数控铣床,主轴箱 (Z轴) ,突然下滑,抱闸控制,电气线路,改进

参考文献

[1]广州数控.DA98交流伺服驱动单元使用手册[Z].2003.

数控铣床主轴准停故障与维修 篇4

一、数控铣床主轴电气准停装置

1. 磁传感器型主轴准停装置 (图1)

磁传感器主轴准停装置是利用磁性传感器检测定位。在主轴上安装一个发磁体, 在距离发磁体旋转外轨迹1~2mm处固定一个磁传感器, 经过放大器与主轴控制单元连接。当主轴控制单元接收到数控系统发来的准停信号ORT时, 主轴速度变为准停时的设定速度, 当主轴控制单元接收到磁传感器信号后, 主轴驱动立即进入磁传感器作为反馈元件的位置闭环控制, 目标位置即为准停位置。准停后, 主轴驱动装置向数控系统发出准停完成信号ORE[1]。

2. 编码器型主轴准停装置 (图2)

通过主轴电动机内置安装的位置编码器或在机床主轴箱上安装一个与主轴1∶1同步旋转的位置编码器来实现准停控制, 准停角度可任意设定。主轴驱动装置内部可自动转换, 使主轴驱动处于速度控制或位置控制状态。

3. 数控系统控制主轴准停装置 (图3)

准停的角度可由数控系统内部设定成任意值, 准停由数控代码M19执行。当执行M19或M19 S××时, 数控系统先将M19送至PLC, 处理后送出控制信号, 控制主轴电动机由静止迅速升速或在原来运行的较高速度下迅速降速到定向准停设定的速度nORT运行, 寻找主轴编码器零位脉冲C, 然后进入位置闭环控制状态, 并按系统参数设定定向准停。若执行M19无S指令, 则主轴准停于相对C脉冲的某一缺省位置;若执行M19 S××指令, 则主轴准停于指令位置, 即相对零位脉冲××度处。主轴定向准停的具体控制过程, 不同的系统其控制执行过程略有区别, 但大同小异。

二、主轴准停工作原理

主轴定位时的转速曲线见图4, 其工作过程为: (1) 当主轴实际转速nact≥600r/min时, 输入定位指令, 主轴立即减速到定位基准转速 (约600r/min) 再旋转1.5~3r/min后达到同步, 然后进入位置控制, 使主轴定位到预置点并保持位置闭环[2]。 (2) 当60r/min≤nact≤600r/min时, 输入定位指令, 主轴以现行转速达到同步, 然后进入位置控制 (下限60r/min为可调节转速) 。 (3) 当主轴实际转速为0或<60r/min时, 输入定位指令, 主轴以60r/min的转速启动并达到同步, 再进入位置控制。主轴准停控制流程图见图5。

三、主轴准停装置的常见故障

1. 主轴不能准停

故障现象:某采用SIEMENS 810M的数控铣床, 配套6SC6502主轴驱动器, 在调试时, 出现当主轴转速>200r/min时, 主轴不能定位的故障。

分析与处理:为了分析确认故障原因, 维修时进行了如下试验: (1) 输入并依次执行“S100M03;M19”指令, 机床定位正常。 (2) 输入并依次执行“S100M04;M19”指令, 机床定位正常。 (3) 输入并依次执行“S200M03;M05;M19”指令, 机床定位正常。 (4) 直接输入并依次执行“S200M03;M19”指令, 机床不能定位。

根据以上试验, 确认系统、驱动器工作正常, 考虑引起故障的可能原因是编码器高速特性不良或主轴实际定位速度过高引起的。因此, 检查主轴电动机实际转速, 发现与指令值相差很大, 当执行指令S200时, 实际机床主轴转速为300r/min, 调整主轴驱动器参数, 使主轴实际转速与指令值相符后, 故障排除。

2. 主轴准停位置不稳定

故障现象:某采用SIEMENS 810M的数控铣床, 配套6SC6502主轴驱动器, 在调试时, 出现主轴定位点不稳定的故障。

分析与处理:通过反复试验多次定位, 确认故障的实际现象为: (1) 该机床可以在任意时刻进行主轴定位, 定位动作正确。 (2) 只要机床不关机, 不论进行多少次定位, 其定位点总是保持不变。 (3) 机床关机后, 再次开机执行主轴定位, 定位位置与关机前不同, 在完成定位后, 只要不关机, 以后每次定位总是保持在该位置不变。 (4) 每次关机后, 重新定位, 其定位点都不同, 主轴可以在任意位置定位。

主轴定位的过程, 是将主轴停止在编码器“零位脉冲”位置的定位过程, 并在该点进行位置闭环调节。根据以上试验, 可以确认故障是由于编码器的“零位脉冲”不固定引起的。分析可能引起以上故障的原因有: (1) 编码器固定不良, 在旋转过程中编码器与主轴的相对位置在不断变化。 (2) 编码器不良, 无“零位脉冲”输出或“零位脉冲”受到干扰。 (3) 编码器连接错误。

逐一检查上述原因, 排除了编码器固定不良、编码器不良的原因。进一步检查编码器的连接, 发现该编码器内部的“零位脉冲”Ua0与*Ua0引出线接反, 重新连接后, 故障排除。

3. 主轴准停时出现振荡

现象:某采用SIEMENS 810M的数控铣床, 在更换了主轴器后, 出现主轴定位时不断振荡, 无法完成定位的。

分析与处理:由于该机床更换了主轴器, 机床在执行主轴定位时减速动作正确, 分析原因应与主轴反馈极性有关, 当位置反馈极性设定错误时, 必然会引起以上现象。更换主轴器极性可以通过交换器的输出信号Ual/Ua2, *Ua1/*Ua2进行, 当器定位由CNC控制时, 也可以通过修改CNC机床参数进行, 在本机床上通过修改810M的主轴反馈极性参数 (MD5200bitl) , 主轴定位恢复正常。

四、结束语

(1) 在进行数控铣床的维修时, 首先要依据故障现象, 列出各种可能造成故障的原因, 并按主次之分拟定切实可行的排障方案。其次, 依据维修部位的原理, 对这一部位的原理图进行逐步的分析, 确定大体故障部位后, 才可动手维修。

(2) 对于不明确的故障, 维修者要遵循先机械、后液压、再电子的途径进行维修。当然, 要以不出现危险、不加大故障为前提。

(3) 对于数控铣床准停装置的维修, 要先分清本机床使用的是哪一种准停方式, 然后再进行维修。因为每一类准停装置中, 又有不同的形式, 要做到有的放矢。

参考文献

[1]张魁林.数控机床故障诊断.机械工业出版, 2002

数控钻铣床故障分析 篇5

该机床拉刀高压液压系统采用由压力开关监测、启动或停止油泵电机, 液压油在系统中保压方法 (图1) 。机床送电后, 电机M启动, 高压柱塞泵开始工作。当油压达到11MPa时, 压力开关p1接通使电机M断电, 液压系统达到监测压力开始保压。当系统压力降到10MPa时, 压力开关p2接通, 使电机M得电, 油泵开始工作, 这时系统压力升高。如此循环压力开关监测切换方法, 使机床液压系统压力保持在10.0～11.0MPa范围内, 以保证机床的拉刀、角铣头拉爪旋转、滑板倾角、滑枕及滑板的夹紧等需要。如果压力开关p1在系统压力达到额定值后没有接通, 则电机和高压柱塞泵不停, 造成系统压力油过热, 压力过高, 加速系统密封老化和破损, 造成系统漏油、高压柱塞泵损坏。为防止系统压力过高或电机和高压柱塞泵不停, 即压力开关p1在90s后不接通, 则电控系统报警, 电机自动停止, 机床不能正常工作。

一、液压故障

故障现象是屏幕显示HYDR MACHINEFAILURE HYDR MACHINE OIL MISSING, 40号、50号报警。原因分析可能是液压故障, 一般情况下如果机床缺油也会发生该故障现象。检查发现机床并不缺油, 而是由于液压系统充压时间超过90s造成报警。

首先检查各调压阀, 当检查到手动阀时, 发现保险阀阀口有异物, 造成系统压力达不到额定压力, 形成机床报警。清洗保险阀, 报警消除。原因是压力油太脏, 更换液压油清洗油箱, 故障消除。

一段时间后又发生上述故障报警, 全面检查后并未发现系统异常。于是更换了液压开关, 故障排除。分析原因是机床送电后, 由于长期频繁切换造成压力开关失灵, 系统持续高压造成故障。

使用一段时间后, 再次发生上述故障报警, 经过检查、清洗保险阀, 修理压力开关等未见效果。于是强制将保险阀封住, 不让其溢流, 检查后发现是系统供油的高压柱塞泵磨损, 更换高压柱塞泵后故障排除。

机床用油的温度对机床液压系统的影响也十分明显, 该机床本身配有一台油温制冷机, 是用于主轴润滑系统的, 而主轴液压系统没有冷却。某次机床显示:HYDR MACHINEFAILURE, 是50号报警, 不能正常工作, 检查系统是压力开关时间超过90s而报警。检查液压系统未发现问题, 只是机床液压油的温度较高。由于当时生产任务比较急, 订购安装冷却系统需要一定时间, 于是用一台散热器串入液压系统的回油管路中对系统用油进行散热降温处理。油温降低后报警消除。

二、刀具卸不下来

故障现象是机床报警, 刀具卸不下来。原因分析是该机床的刀具夹紧是液压拉爪式夹紧机构, 由放松油缸、夹紧碟形弹簧、拉杆及拉爪组成。此次故障, 刀具与主轴已经分离, 并有一定间隙使刀具卸不下来, 这说明放松油缸已经动作, 但没有到位。

首先检查机床液压系统压力, 系统压力稳定, 说明液压系统没有问题, 而机械系统却无法检查, 因拉刀机构在镗杆内部。只好反复旋转、振动刀具, 最后将刀具卸下来。检查并拆下拉杆发现, 拉刀螺纹变形造成故障。更换拉杆后故障排除。

一段时间后机床又发生同样的故障, 采用同样的办法将刀具卸下来。经检查, 刀具夹紧系统完好, 并无故障。检查刀具尾部的螺纹有磕碰现象, 更换一个新的拉紧螺钉, 故障排除。原因是由于拉刀自动程序启动后, 每一步拉刀位置检测故障, 造成刀具螺纹磕碰现象。

采取措施是修改拉刀程序, 拉刀过程中, 要求操作者监视机床执行机构效果, 若程序效果不好, 可手动装卸刀具。

三、结束语

数控钻铣床故障分析 篇6

作为一名数控机床电气装调维修工, 数控机床电气系统主电路和控制电路安装调试与故障排查是必须具备的一项技能。如何正确规范地进行安装调试, 快速准确地排查故障, 成为电气装调维修工亟待解决的问题。下面以数控铣床电气主电路作为典型案例, 根据现场总结的经验, 设计出数控机床电气系统相关电路的安装调试思路、流程和故障排查方法。

1 安装调试前的准备工作

1.1 数控铣床电气主电路的识读与原理分析

XK714A数控铣床的电气主电路 (或称380V动力电路) 如下图1所示。整个电路分为四个部分:电源电路、伺服电动机电路、主轴电动机电路、冷却泵电动机电路。电源电路由低压断路器QF1控制;伺服电动机电路由QF2与左边1个接触器KM1控制;主轴电动机电路由QF3与中间1个接触器KM2控制;冷却泵电动机电路由QF4与右边1个接触器KM3控制。

各电气元件在数控铣床的电气主电路中的作用:低压断路器QF在各自的电路中起接通电源、短路保护及过流保护作用, 其中QF4断路器还带有辅助触头, 该触头信号输入到PLC中作为报警信号;从左至右的接触器KM1、KM2、KM3分别为接触器的主触头, 分别控制相应回路的电动机;TC1为主变压器, 将380V电压变换为交流220V电压, 输出的220V交流电供给伺服电源;RC1、RC2、RC5为阻容吸收器, 当相应的电路断开后, 可吸收伺服电源模块、主轴变频器、冷却电动机的瞬时释放能量, 进行过电压保护。

原理分析:QF1闭合, 三相电源通电;QF2与接触器KM1闭合, 伺服电机供电;QF3与接触器KM2闭合, 主轴电机供电;QF4与接触器KM3闭合, 冷却电机供电。

1.2 各电气元件安装前的功能检测

数控机床电气系统涉及的主电路与控制电路较多, 安装之前, 对电路图中使用的电气元件进行功能检测, 保证各个元件能正常使用, 这是非常重要的一步。只有做好了准备工作, 才能大大提高安装调试的成功率和效率。在数控机床电气主电路中使用的元件主要有低压断路器、交流接触器、变压器、电动机。在安装之前, 需要对这四类元件分别进行检测。在检测时, 可采取外观检查和仪器仪表相结合的方法。

1.2.1 低压断路器QF的检测

低压断路器QF即是日常生活中的自动空气开关, 既可以接通和分断正常负载电流, 还可以分断过载电流和短路电流。自动空气开关主要用于在不频繁操作的低压配电线路中作为电源开关使用, 具有过载、过电流、短路、失压和漏电等保护作用, 是低压中功能最完善的电器。其主要特点是操作安全, 分断能力强, 能开断的电流大。目前主要有框架式和塑壳式两大类。低压断路器主要由触头系统、灭弧装置、脱扣机构和传动机构组成。低压断路器的检测方法:

1) 外观检查:检查断路器在运输过程中有无损坏, 紧固件是否松动, 可动部分是否灵活等, 如有缺陷, 应进行相应的处理或更换。

2) 技术指标检查:检查断路器工作电压、电流、脱扣器电流整定值等参数是否符合要求。断路器的脱扣器整定值等各项参数出厂前已整定好, 原则上不准再动。

3) 绝缘电阻检查:安装前用500 V兆欧表检查断路器相与相、相与地之间的绝缘电阻, 不小于10 MΩ, 不然断路器应烘干。

1.2.2 交流接触器KM的检测

1) 交流接触器的认识。交流接触器主要是由触头系统、电磁系统和灭弧系统组成。触头系统包括主触头和辅助触头, 主触头用于接通和分断主电路, 辅助触头用于控制电路, 有常开NO (又称动合触头) 、常闭NC (又称动断触头) 触头。电磁系统包括动、静铁芯, 吸引线圈和反作用弹簧, 用于给线圈通电时带动相应触头动作。灭弧系统包括灭弧罩及灭弧栅片, 用于灭弧。

2) 交流接触器工作原理。线圈加额定电压, 衔铁吸合, 主触头闭合, 常闭触头断开, 常开触头闭合;线圈电压消失, 触头恢复常态。为防止铁心振动, 需加短路环。

3) 交流接触器KM的检测方法。正常时接触器功能:接触器线圈断电, 主触头断开, 常闭触点闭合, 常开触点断开;接触器线圈通电, 主触头闭合, 常闭触点断开, 常开触点闭合。检测方法如下。

(1) 测线圈A1、A2端子的电阻。利用万用表打到电阻档, 如果阻值为0说明是线圈短路, 如果阻值为无穷大说明线圈开路, 如果线圈正常, 再用万用表电阻档测触点通断情况。

(2) 根据外壳上的触点常开常闭电路图进行测试。按钮不按时, 主触头电阻为无穷大, 常开触点NO电阻为无穷大, 常闭触点NC电阻为0, 说明主触头常开常闭触点在线圈断电时工作正常。

(3) 按下按钮进行模拟通电测试。此时, 主触头电阻为0, 常开触点NO电阻为0, 常闭触点NC电阻为无穷大, 说明主触头常开常闭触点在线圈通电时工作正常。

1.2.3 变压器TC的检测

1) 初、次级所有线圈没有断路。小功率的降压变压器, 初级线圈细而多, 容易断, 次级则粗而少, 很少会断。初级电阻一般在几十到几百欧, 功率越小, 测得的电阻越大。次级电阻就小多了, 在几欧左右。

2) 初、次级线圈之间不短路, 不漏电。用万用表高阻档, 两表分别接初、次级线圈的各1个出线头, 指示应在数兆欧以上, 无穷大为好。

3) 初、次级线圈各自与铁芯不短路, 不漏电。

4) 初、次级线圈没有匝间短路的情况。如果匝间短路, 空载上电, 变压器就异常发热。

1.2.4 电动机的检测

1) 用绝缘电阻摇表检查电机线圈的绝缘电阻是否大于0.5 MΩ, 如果大于0.5 MΩ, 那说明电机的绝缘性能良好。

2) 用万用表电阻档, 测试电机的3个绕组的直流电阻是否一样, 如果一样或者3个绕组的直流电阻的大小偏差很小, 那说明3个绕组的线圈之间没有匝间短路的问题。

3) 手动转动电机的转轴, 检查是否转动, 声音是否异常。

4) 空载通电, 检查电机的3相电流是否平衡, 电机运转是否平稳, 温升, 异响等情况。经过上面四步的检查如果都正常, 说明电机是好的。

2 数控铣床电气主电路的电气安装与连接

2.1 电气元件的布局与安装

1) 检查电气控制柜外型尺寸、面板开孔、柜体/面板标识是否正确。

2) 准备好电气控制柜装配所需的电气元件及安装辅材。

(1) 数控机床装调维修工准备好数控铣床电气主电路需使用的电气安装底板、电气面板、电气元件 (空开、接触器、变压器、电动机) 及所需要的安装辅材。

(2) 准备好工具包、手电钻等。

3) 将电气元件安装在电气安装底板上

(1) 根据电气原理图中的底板布置图量好线槽与导轨的长度, 用相应工具截断。用手电钻在线槽、导轨的两端打固定孔。

(2) 将线槽、导轨按照电气底板布置图放置在电气底板上, 用黑色记号笔将定位孔的位置画在电气底板上。

(3) 将电气元件 (空开、接触器、变压器、电动机等) 按照电气原理图中的底板布置图安装在导轨上。

(4) 电气元件的安装方式符合该元件的产品说明书的安装规定, 以保证电气元件的正常工作条件, 在屏内的布局应遵从整体的美观, 并考虑元件之间的电磁干扰和发热性干扰, 元件的布置应讲究横平竖直原则, 整齐排列。所有元件的安装方式应便于操作、检修、更换。

(5) 元件安装位置附近均需贴有与接线图对应的表示该元件种类代号的标签。

(6) 屏底侧安装接地铜排, 并粘贴接地标识牌。

2.2 电路的连接

1) 连接线的配置:三相电路主回路按照电气原理图中设计要求的铜芯电缆 (或铜排) 进行连接。A、B、C三相应分别使用黄、绿、红电缆 (若使用铜排应在对应铜排上套黄、绿、红套管) , 并在每相接线端子处粘贴A、B、C标贴。

2) 对照数控铣床380V动力电路的电路图将各个电气元件 (除电动机外) 连接, 并与电路图对照, 检查3个回路连线是否正确。

3 功能调试与故障排查

1) 通电前的检查与测试:利用电阻分段测试法。

(1) 电源回路测试:合上QF1, 将万用表打到电阻档, 测试QF1首尾两端电阻约为0, 说明电源回路正确。

(2) 伺服电动机回路测试:合上QF1、QF2, 将万用表打到电阻档, 测试QF1首端与QF2尾端电阻约为0;合上KM1, 测试KM1两端电阻约为0, 说明伺服电动机回路正确。

(3) 主轴电动机回路测试:合上QF1、QF3, 将万用表打到电阻档, 测试QF1首端与QF3尾端电阻约为0;再合上KM2, 测试QF1首端与KM2尾端电阻约为0, 说明主轴电动机回路正确。

(4) 冷却电动机回路测试:合上QF1、QF4, 将万用表打到电阻档, 测试QF1首端与QF4尾端电阻约为0;再合上KM3, 测试QF1首端与KM3尾端电阻约为0, 说明冷却电动机回路正确。

2) 通电检查:利用万用表检查3个电路电压是否正常。

将万用表打至电压档, 检查并测试三相电源之间的线电压是否为380 V, 正确后再将四个空开闭合, 测量空开之后的线电压也为380 V才正确, 变压器TC1二次侧电压为220 V正确, 合上3个电路的接触器KM, 测量伺服电机的电压是否为220V, 主轴电机电压是否为380 V, 冷却泵电动机的电压是否为380 V。如果全部正确, 对电动机通电试车。

3) 带上电动机, 调试电路的功能是否正常。

断开空开, 将电动机与冷却回路连接起来;合上空开, 试验电动机工作是否正常。

4) 故障排查。

通电前利用电阻分段测试法确定故障点:将万用表打至电阻档, 从电源侧开始逐级向后检查伺服电动机、主轴电动机和冷却电动机电阻是否符合要求, 从而确定故障点。

通电后利用电压分段测量法确定故障点:将万用表打至电压档, 从电源侧开始逐级向后检查空开、变压器、接触器之后的电压是否符合要求, 从而确定故障点。

故障处理:若属于电气元件故障则断电后更换元件;若属于线路内部断线, 则断电后更换线路;若属于线路与元件接触不良, 则断电后重新连接线路。

4 结语

上述所设计的数控铣床电气主电路的安装调试与故障排查方法, 可以推广到各类数控机床电气主电路与控制电路安装调试中应用, 安装调试思路为电路图的识图与分析、安装前的电气元件检测、电气元件的布局与安装、元件连线、整机电路图的安装调试、故障排查六个环节。数控机床电气装调维修工只有通过在实践中总结安装调试与故障排查的方法, 不断地积累调试经验, 同时认真学习新的知识与技术, 寻找新的故障排查方法, 才能使安装调试技能逐步提高。

参考文献

[1]尤海峰.数控机床电气控制与维修实训[M].北京:中国电力出版社, 2013.

数控铣床的编程教学实例分析 篇7

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的, 二者机构类似, 其加工工艺也基本相同。数控铣床弥补了普通铣床在人工操作和效率等方面的不足与缺陷, 它实现了各种数字操控程序的集成, 极大地提高了数控铣床的编程效率, 使得编程更为简单便捷。数控编程主要由手工编程和自动编程组成, 前者依靠对零件的图样分析和程序编写以及数据计算等, 最终完成编程过程。此方法主要适用于工艺简单的加工。而后者主要依靠自动化方式完成加工, 适用于那些复杂的零件和计算相对繁复的加工, 它代表了数控铣床加工未来的发展趋势。

1 数控铣床的发展状况

随着我国数控铣床技术的不断发展完善, 铣床行业已初具规模, 并形成了现代化产业群, 不仅有量的发展, 还有质的提高。目前, 我国的铣床行业已基本占领了国内的低端机床市场, 同时在高档数控系统中也取得一定成绩。但总体看来, 我国铣床行业的基础较为薄弱, 尤其是硬件条件相对较差, 与国外相比仍有较大的差距。

而在国外, 一些发达国家如德国、美国、日本等一些发达国家已经基本掌握了中高档数据铣床技术, 如海德汉、西门子、五菱机电等, 数据铣床技术应用范围较广, 且发展程度较高, 主要表现在:一是控制技术和纳米插补技术已从初级阶段逐步迈向更高的应用阶段。纳米插补技术的应用, 极大地提高了零件表面的光滑度;二是机器人被越来越广泛地应用于生产中, 它们不仅从事传统的搬运、喷漆等工作, 还开始从事更高层次的技术性工作, 如机床的切削、数据测量以及机器维护等;三是实现了数据的智能化推广和应用, 对整个车间的生产活动进行全程监控, 以便及时了解机器的运行情况, 及时保养和维修, 有效减少了安全事故的发生。

2 数控铣床编程的一般步骤

2.1 对零件进行图纸分析

在对数据铣床进行编程前, 技术人员要先根据设计图纸对零件进行分析。本文以型腔零件为例, 首先, 技术人员要保证图纸的精确度和准确度, 根据零件的设计要求进行图纸测绘, 再根据图纸要求和零件数据设计模具。在加工型腔零件时, 技术人员必须先了解零件的使用特点, 保证加工的顺利进行。再选择合适的加工工具设计塑件的模型, 做好加工前的准备工作。

2.2 零件加工路线的选择和工艺参数的确定

零件的加工路线即进给路线、切到点和换刀点等, 它决定着零件加工工序的先后, 影响着零件加工的质量。而工艺参数则主要包括切削深度、切削速度、进给速度以及主轴转速等, 它关系到零件加工的成败问题。因此, 零件加工路线和工艺参数的选择就显得尤为重要。

2.3 数值计算

大多数的数控铣床控制系统都具备刀补功能。所以, 在计算加工数据时, 技术人员通过计算相邻集合元素切点的坐标, 便可求得起点坐标、终点坐标和圆心坐标。

2.4 编写程序并输入数据完成该编程

根据几何元素的切点坐标和加工参数以及加工辅助动作, 我们依据数控铣床的系统使用规则, 便可得到坐标的指令代码以及程序段格式, 逐段完成零件程序编写, 最后将其输入CNC装置的存储器, 完成编程。

3 实例分析

3.1 我们以型腔零件为例

性型腔零件主要由凹槽、平面和岛屿构成。因此, 根据型腔类零件的特点, 我们一般选择手动方式进行编程, 由于型腔零件没有曲面, 通常选择简单的模具塑料插座。由于加工工件的选择直接影响着零件加工的质量。因此在零件加工时, 技术人员首先要分析加工零件的类型和特点, 对塑件进行详细的测绘和分析, 一般采用二维软Auto CAD进行测绘, 以方便绘图。另外, 加工人员还要借助Pro/E定义刀具的加工路径, 完成三维操作和塑件设计等加工工作。在进行图纸测绘是, 必须做好数据记录, 保证数据前后的一致性。最后, 利用Master CAM软件完成仿真加工工作, 利用所得数据进行编程。

3.2 再以平面类零件的加工为例分析

数控铣床主要适用于平面类零件的加工和制造。而这种典型的加工主要适用于各种盖板、凸轮以及飞机框、肋的加工。而那些较为简单的零件加工则应选择手工编程方式。第一步, 要确定零件的具体加工路线, 按照先后次序进行加工, 先进行粗略加工, 后逐步提高工件精度。第二步, 要根据具体需要安排刀具的切入切出加工路线, 避免因交界处的重复切削和法线方向切削而出现切削痕迹。第三步, 加工制造人员要选择合适的刀具, 这一步对于零件加工来说尤为重要。因为不同的加工模具对刀具的要求有着很大的差异, 因此在设计时要分别选择不重磨硬质合金端铣刀和立铣刀。另外还需要采用试切法进行对刀, 完成这一步骤。第四步是确定零件的切削用量。第五步是进行编程。

3.3 在对零件加工过程中出现的问题进行分析

在对曲线轮廓进行切削时很容易出现切过头的情况, 因此切入点的选择就显得尤为重要。因退刀和进刀的位置差异, 很容易导致少切的出现, 这就需要我们严格控制, 尽量不出现切痕, 一旦出现此类情况要尽快采取相应措施消除切痕。而如果加工时忽视了加工程序, 将会严重影响到零件的加工精度, 导致资源的极大浪费。

4 总结

随着我国制造业的蓬勃发展, 作为高端科技制造行业代表之一的数控铣床技术被越来越广泛的应用于各个领域, 如电机制造、航天技术、汽车制造、模具加工等。随着我国数控铣床加工技术的不断提高, 各行业对高效率数控铣床加工技术的要求也越来越高。我国作为数控铣床的需求大国, 为了进一步提升我国的铣床加工加工技术水平, 提高其科技含量, 就必须加大其科技研发力度, 积极应用最新科技成果。本文就数控铣床进行了介绍, 并采用实例分析的方法, 对其编程过程进行了分析和研究。

参考文献

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[2]王军.数控加工编程时容易出现的问题[J].机械制造, 2006 (6) .

[3]霍苏萍, 解金榜.数控车床加工中刀尖半径补偿的应用[J].机械工程与自动, 2005 (05) .

[4]沈建峰.数控铣床螺纹铣削的编程与加工[J].中国高新技术企业, 2010 (03) .

[5]蔡霞, 刘兴良.数控编程有关指令的使用研究[J].价值工程, 2011 (26) .

[6]刘强辉, 杨鹏.在数控铣床上加工螺纹的方法及编程[J].山西电子技术, 2012 (05) .