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1、数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 本学习情景目标 目标1:通过该情景的学习能够掌握数控机床中PLC的工作原理、过程。目标2:能够熟练使用电气手册排除机床电气故障数控机床电气系统故障的排除 教学目标1.掌握数控机床电气控制系统的基本组成;2.了解PLC与NC的关系;3.掌握数控机床电气控制系统的工作流程;4.掌握查阅电路图的方法;5.掌握根据电路图排除故障的方法;数控机床电气系统故障的排除 1.PLC(Programmable Logic Controller),通常用于设备的自动控制。2.PLC用于机床的控制,主要是用于机床的外围、辅助电气的控
2、制;3.PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器;称之为PMC(programmable machine tool controller)第一节 PLC在数控机床中的应用一、数控机床用PLC介绍数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 1.外围电路(强电回路)是不能够直接和PLC相互连接的,所以外围电路和PLC相互连接必须要通过中间的继电器回路的转换。2.进入PLC的必须要转换成弱电信号,用于控制外围电路的必须要把PLC输出的弱电信号转换成强电信号。第一节 PLC在数控机床中的应用二、PLC和机床外围电路的关系第一节 PLC在数控机床中的应用数控机床电气系统故障的排除 1.
3、内装式(集成式):整体设计、信息交换速度快、系统可靠。2.独立式(外装式):独立于NC装置,是能够独立完成功能的PLC。方便扩展、选择余地大。三、PLC在数控机床中的应用形式第一节 PLC在数控机床中的应用数控机床电气系统故障的排除 1、机床侧至PLC:机床侧的信号通过I/O单元接口输入到PLC,输入的地址由PLC程序编制人员自行定义。当然要根据相关规范确定。2、PLC至机床侧:根据机床 的配置,以及所需要完成的控制功能。PLC将控制信号输送至机床侧。输出信号的地址也是由程序编制人员自行定义。第一节 PLC在数控机床中的应用四、PLC和外部的信息交换数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统
4、故障的排除 1、输入采样;PLC扫描读入所有输入端口的信号状态,并将此状态读入到输入映像寄存器中。2、程序执行;系统读入输入映像缓存区、输出映像缓存区的数据,进行运算并将运算结果输出到输出映像缓存区。3、刷新阶段;刷新阶段主要是将新的处理结果输出到外部。第一节 PLC在数控机床中的应用五、PLC在数控机床中的工作流程数控机床电气系统故障的排除 1、操作面板的控制操作面板的控制分为两个部分,一个是系统操作面板的控制一个是机床操作面板的控制。系统面板信号NCPLC机床面板信号机床机床面板信号PLC机床系统面板的信号第一节 PLC在数控机床中的应用六、PLC在数控机床中的功能。数控机床电气系统故障的
5、排除 数控机床电气系统故障的排除 5、M功能的实现 所谓M功能就是数控机床的辅助功能,包括主轴 旋转的控制、冷却系统的控制、程序执行方式的控制等等。第一节 PLC在数控机床中的应用六、PLC在数控机床中的功能。数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 1、PLC内部信号和外部信号的对应关系,对于外围电路的控制非常重要。处理他们的对应关系,主要是依据机床厂上的对于外围电路的设计、功能的定义以及PLC程序编制工程是对于PLC输入输出接口的分配。2、地址分配:将PLC许可使用范围内的地址,按照一定的规则使其和外部电路中的信号相对应。也就是一个地址对应着一路信号,也就是地址实际上将内部信
6、号和外部信号连接起来。第二节 PLC和外围电路的关系一、PLC内部信号和外部信号的对应。数控机床电气系统故障的排除 PLC程序编制工程师在编制软件时,通过设置参数、和程序编制时的定义,已经将地址从软件上作了分配。但是,我们在处理外部回路和PLC相连接时,不能够只是靠软件来保证信号的对应关系。PLC内部信号的定义和地址的分配,是和PLC的硬件接口 相对应的。我们在使用PLC时,实际上也只能够通过对硬件的使用和辨识来保证接口使用的确实。第二节 PLC和外围电路的关系一、PLC内部信号和外部信号的对应。数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 PLC第二节 PLC和外围电路的关系二、外
7、部元件和PLC输入信号数控机床电气系统故障的排除 PLC地址通常由三部分组成:1、地址类型;2、地址号;3、位号;如:X 1000.0地址类型地址号位号位号从07地址类型由厂家定义第二节 PLC和外围电路的关系三、PLC的地址构成数控机床电气系统故障的排除 元器件(号)线号插槽或插座号针脚号PLC输入地址号机床上实际使用的电气元件的编号和机床电气元件相连的电缆的线号电缆汇入的插座、插槽的号码每一路信号在插座、插槽上的分配号码每一路信号对应分配的PLC地址第二节 PLC和外围电路的关系三、电路图上几种标号的关系数控机床电气系统故障的排除 Operation panel第二节 PLC和外围电路的关
8、系数控机床电气系统故障的排除 S37S36数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 四、输出信号和受控的执行元件第二节 PLC和外围电路的关系二、两种控制方式1、PLC输出信号直接驱动PLC输出信号执行元件数控机床电气系统故障的排除 第二节 PLC和外围电路的关系四、输出信号和受控的执行元件2、PLC输出信号经过中间继电器、电磁接触器等才能够最终控制执行元件二、两种控制方式输出信号中间继电器数控机床电气系统故障的排除 1.目录 目录的主要内容是:页码、图号、标题第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成NO（页码）DRAWING（图号）TITLE（标题）REMARK（备注）数
9、控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 3、符号描述表描述所要表达的电气元件的图形符号第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成数控机床电气系统故障的排除 4、电器柜布置图用来描述每个器件在电气柜中的位置,以及电气柜和外界相连通的线缆的位置。第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成数控机床电气系统故障的排除 数控机床电气系统故障的排除 第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成5、控制回路框图 用于描述整个数控机床控制系统控制流程和各部分之间的关系。数控机床电气系统故障的排除 6、各控制单元图。在数控机床电气控制图中,对完成某一项或者某一类功能的电路作了单独的描述。
10、除此以外,还对每一个重要的零部件的构成做了详细的描述。通过这些单元图(零部件图),我们可以更加详细而透彻的了解整个数控机床电气控制系统的构成。第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成数控机床电气系统故障的排除 第三节 查阅机床电气手册一、机床电气手册的构成NC电源供应单元NC POWER SUPPLY UNIT数控机床电气系统故障的排除 1、了解数控机床电气控制系统的工作原理;2、熟练使用机床电气手册维护数控机床电气系统。第四节 查找回路的方法一、学习查找回路的目的数控机床电气系统故障的排除 通过查找冷却液电机运转的控制回路的工作流程,熟悉和掌握使用机床电气手册的方法。控制冷却液电机运转
11、的的控制的两种方式:1、程序自动控制(M指令);NC将M指令译码后送至PLC,经过PLC的运算处理后送出控制信号。2、手动控制(机床面板上的按钮);通过操作机床操作面板上的操作开关,开关信号进入PLC,经过PLC运算后送出控制信号。其实,这两种方式在PLC送出控制信号以后,都是通过同一个回路来控制冷却液电机的运行。第四节 查找回路的方法二、查找电路图例数控机床电气系统故障的排除 二、查找电路图例第四节 查找回路的方法1、查找电机控制回路 通过电气手册目录,查找到电机的控制回路电机控制回路目录数控机床电气系统故障的排除 2、查找冷却液电机控制回路 在前面目录所示的页码中,找到电机控制回路,在众多
12、的电机控制回路中,找到冷却液电机控制回路。二、查找电路图例第四节 查找回路的方法数控机床电气系统故障的排除 二、查找电路图例第四节 查找回路的方法冷却液电机控制回路2、查找冷却液电机控制回路数控机床电气系统故障的排除 第四节 查找回路的方法二、查找电路图例 3、查找控制冷却液电机的接触器线圈的控制回路接触器线圈控制回路冷却泵控制数控机床电气系统故障的排除 4、查找控制前述接触器的继电器线圈的控制回路。第四节 查找回路的方法二、查找电路图例继电器线圈控制回路 冷却泵PLC 输出信号 数控机床电气系统故障的排除 5、查找控制冷却泵的PLC输入信号。通过查找目录,找到I/O单元,在I/O单元里找到控
13、制冷却泵的输入信号。第四节 查找回路的方法二、查找电路图例控制冷却泵的输入信号及外部控制开关数控机床电气系统故障的排除 6、查找冷却液控制开关。这种控制开关都是集中在操作面板上,所以应该到操作面板上去查找。第四节 查找回路的方法二、查找电路图例数控机床电气系统故障的排除 S33 数控机床电气系统故障的排除 7、小结。冷却液电机控制流程如下:第四节 查找回路的方法二、查找电路图例X1000.2S33PLCY1004.3Relay PCB K2K2M冷却泵电机数控机床电气系统故障的排除 根据本章的内容我们可以得出以下的结论:1、数控机床电气控制系统是以PLC为核心;2、掌握数控机床电气控制系统,必
14、须要掌握机床电气手册。3、如果要掌握数控机床电气控制系统,必须要了解每一个控制单元、回路。教、学小结数控机床电气系统故障的排除 情景回顾1、叙述数控机床中PLC与NC的区分与联系;2、简述PLC在数控机床中的控制功能;3、外部信号如何和PLC联系起来;4、那些信号可以直接由PLC驱动;那些信号必须要经过中间电路才能够驱动执行机构;数控机床电气系统故障的排除 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工
15、按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。机械加工另外装配时常常要用到冷热处理。例如：轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩，将外圈适当加热使其尺寸放大，然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上，冷却时即可保证其结合的牢固性（此种方法现在依旧应用于某些零部件的转配过程中）。机械加工包括：灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。机械加工：广意的机械加工就是指能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车床（Lathe Machine）、铣床
16、(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。编辑本段微型机械加工技术的国外发展现状 机械产品1959年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世，其后开发出尺寸为50500m的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机，显示出利用
17、硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、StanfordAT&T 的15名科学家在上世纪八十年代末提出小机器、大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告的国家建议书，声称由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面，建议中央财政预支费用为五年5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点。美国宇航局投资1亿美元着手研制发现号微型卫星，美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的
18、研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划，从1998年开始，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发，年资助额从100万、200万加到1993年的500万美元。1994年发布的美国国防部技术计划报告，把MEMS列为关键技术项目。美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究。很多机构参加了微型机械系统的研究，如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。加州
19、大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500万元后，建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室。日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加。欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资，德国自1988年开始微加工十年计划项目，其科技部于19901993年拨款4万马克支持微系统计划研究，并把微系统列为本世纪初科技发展的
20、重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的发展提供了新的技术手段，并已成为三维结构制作的优选工艺。法国1993年启动的7000万法郎的微系统与技术项目。欧共体组成多功能微系统研究网络NEXUS，联合协调46个研究所的研究。瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作，1992年投资为1000万美元。英国政府也制订了纳米科学计划。在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。为了加强欧洲开发MEMS的力量，一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：尖端直径为5m的微型镊子可以夹起一个红血球，尺寸为7mm7mm2
21、mm的微型泵流量可达250l/min能开动汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁，控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等)一起集成在硅片上3mm3mm的范围内。日本研制的数厘米见方的微型车床可加工精度达1.5m的微细轴。工艺基础的基本概念编辑本段生产过程和工艺过程生产过程是
22、指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理1；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序是工艺过程的基本
23、组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。例如图32-1中cc1的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；工序2：在钻床上钻6个小孔。在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。在工序1中，有两次安装。第一次安装：用三爪卡盘夹住 外圆，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆。第二次安装：调头用三爪盘夹住外圆，车端面A和B，内孔倒角。编辑本段生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产
24、某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。编辑本段加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如
25、铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。编辑本段基准机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的
26、点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图32-2所cc2示的轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。（1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长
27、度L尺寸l和的测量基准。（3）定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。编辑本段拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。
28、拟定工艺路线的一般原则1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。2、划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、先面后孔1对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、光整加工 光整加工后的工件主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨滚压加工等），应放在工艺路线最后阶段进行，加工后的表面
29、光洁度在Ra0.8um以上，轻微的碰撞都会损坏表面，在日本、德国等国家，在光整加工后，都要用绒布进行保护，绝对不准用手或其它物件直接接触工件，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。编辑本段具体处理原则上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效
30、处理工序来消除内应力。(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序编辑本段机械加工常用器械加工需要的机械由数显铣床、数显成型磨床、数显车床、电火花机、万能磨床、加工中心、激光焊接、中走丝等，可进行精密零件的车、铣、刨、磨等加工，此类机械擅长精密零件的车、铣、刨、磨等加工，可以加工各种不规则形状零件，加工精度可达2m。本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏。