数控机床装调与维修

1. 数控机床装调与维修

2. 数控机床装调与维修 内容提要： 一.机床的基本组成 二.数控机床一些常用的用语 三.机床操作面板功能介绍 四.机床电气原理 五.机床硬件连接 六.机床参数设定 七.PMC编程实例 八.常见故障及处理方法 九、机床使用安全方面的事项

3. 数控机床装调与维修 一.机床的基本组成 1.数控车床 2.电气控制单元 3.电气安装实训单元

4. 一.数控车床的基本组成 1.1 数控车床 1.2 电气控制单元 （1）操作面板及显示器（FANUC 0I-Mate-TD系统或者华中数控HNC-210A系统）; （2）电源电路 （3）主轴单元（采用北京超同步科技股份公司的GS系列伺服驱动器BKSC-45P5GS，CTB系列伺服主轴电机CTB-45P5ZG15-H5G）; （4）伺服轴单元(BISV 20); （5）I/O单元(操作面板用I/O模块;机床输入输出用I/O模块）; （6）刀塔控制电路（烟台环球6工位电动刀塔）; （7）润滑控制电路（浙江流遍公司）; （8）冷却控制电路; （9）排屑器控制电路; （10）保护电路（漏电保护；过载保护；短路保护）; （11）照明控制电路; （12）警示灯控制电路; （13）考核系统（浙江亚龙）； （14）端子排

5. 一.数控车床的基本组成 1.3 电气安装实训单元 （1）电源电路（三相伺服变压器、单相控制变压器、开关电源等）； （2）I/O单元(操作面板用I/O模块;机床输入输出用I/O模块）; （3）刀塔控制电路（烟台环球6工位电动刀塔）; （4）润滑控制电路（浙江流遍公司）; （5）冷却控制电路; （6）排屑器控制电路; （7）保护电路（漏电保护；过载保护；短路保护）; （8）照明控制电路; （9）警示灯控制电路; （10）端子排 与电气控制单元的区别：缺少操作面板及显示器；主轴控制单元；伺服轴控制单元；I/O单元

6. 二、数控机床一些常用的用语 1、控制轴数及轴名：NC 系统中的控制轴数，因机型和控制类型而不同，对车床系统而言，最基本的是X、Z轴。当然随着现代机床的发展，已完全突破了这一传统。 2、设定单位：是由最小设定单位(输入单位)和最小移动单位(输出单位)组合而定。最小 设定单位是编程时移动量的最小单位。最小移动单位是机床移动量的最小单位。 两个单位均以mm、inch 或deg 表示。 3、预备功能：由紧接G 地址后的数值来表述，并决定包含在程序段中的指令的含义。 G 代码分为以下两种类型：只在本身被指定的程序段中才有效的G 代码。直到同一组中的其他G 代码被指定之前有效的G 代码。 4、进給功能：控制刀具移动速度的功能叫做进给功能。有下述两种进给功能：快速移动 切削进给，刀具以程序中指定的速度(切削进给速度)移动，通过操作机床操作面板，使倍率用于快速移动速度或切削进给速度。为防止机械系统的撞击，在刀具开始及结束其移动时自动进行加/减速

7. 二、数控机床一些常用的用语 5、参考点：每台CNC 机床都设有一机床特定的位置。通常可在该位置换刀或后文描述的坐标系的设定。此位置被称为参考点。参考点是机床上的某一固定位置，利用返回参考点功能就容易把刀具移动到该处。例如，可把参考点用作自动换刀的位置。 6、机械坐标系：机床上某一特定点，可作为该机床的基准点，该点就称为机械原点。机械原点由机床制造商根据机床予以设定。 把机械原点设定为坐标系原点的坐标系称为机械坐标系。 接通电源后，通过手动参考点返回来建立机械坐标系(见Ⅲ-3.1)。机械坐标系一 旦被建立之后，在切断电源之前，一直保持不变。参考点并不总是机械坐标系的原点。 7、工件坐标系：为加工一个工件所使用的坐标系称为工件坐标系。 工件坐标系事先设定在CNC 中（设定工件坐标系）。 在所设定的工件坐标系中编制程序并加工工件（选择工件坐标系）。 移动所设定的工件坐标系的原点，可以改变工件坐标系（改变工件坐标系）。

8. 二、数控机床一些常用的用语 8、主轴功能(S 功能)： 通过指定紧跟在地址S 后面的数值，即可控制主轴的转速。 9、刀具功能(T 功能)：通过指定一紧跟在地址T 之后的最大8 位数的数值，则给机床输入一个代码信号或选通脉冲信号，由此来控制机床端的刀具选择。 可以在一个程序段中指定一个T 代码指令。 10、辅助功能(M 代码)：当指定了紧跟地址M 后面的一个数值时，发出一个代码信号和一个选通脉冲信号。这些信号用于控制机床的相应动作。 11、自动运行；CNC 机床的编程操作被称为自动运行。包括存储器运行--基于登录在CNC 存储器中的程序的运行。 MDI 运行--执行从MDI 面板输入的程序的运行。DNC 运行-- 从阅读机/穿孔机接口上所连接的输入设备、或者存储卡读取程序并执行该程序的功能。 等等。

9. 三.数控机床面板功能介绍 二.机床面板功能介绍 NC电源启动按钮 给系统送电，显示器画面开始显示。指示灯亮。当电源启动，按下操作面板上的紧急接触按钮，既可解除紧急状态。紧急状态解除后，请进行轴手动原点复归及刀塔复位动作，可解除初期的警告信息。 NC电源停止按钮 NC断电。当机床不使用时请断开系统电源。给系统断电时先按下急停按钮然后再按此按钮。指示灯亮说明机床总电源开关合上。 报警指示灯 当机床发生故障时，该指示灯闪亮。 机床准备好指示灯 当上电后机床做自检，急停状态基础，没有错误时候准备完成该灯亮。

10. 三.数控机床面板功能介绍 手轮微调进给方式 a）当选择此方式时，手动脉冲产生器（MPG手轮）才起作用。 b）用轴向选择开关决定刀塔移动的轴向是X或是Z轴。 c）用手轮倍率开关决定进给量。 x1表示手轮每旋转一刻度时，机械移动距离为0.001mm x10表示手轮每旋转一刻度时，机械移动距离为0.01mm x100表示手轮每旋转一刻度时，机械移动距离为0.1mm d）手轮向负方向旋转，刀塔负向移动。手轮向正方向旋转，刀塔正向移动。 切削进给方式 a）在切削进给方式时，配合轴向选择开关，轴正负方向按钮开关移动刀塔。 b）用进给倍率开关调整轴移动速度。范围由1~1000mm/min。 c）用轴正负方向进给按钮开关将刀塔向正或负向移动，在移动前请先注意轴向选择开关方向是否正确。

11. 三.数控机床面板功能介绍 参考点是机床上的某一固定位置，利用返回参考点功能就容易把刀具移动到该处。 例如，可把参考点用作自动换刀的位置。 原点复归方式 a）下列情况必须做原点复归： 1.NC开启电源后。 2.刀塔超过行程后。 3.有紧急停止的状况发生后。 b）X轴先做原点复归。 c）原点复归速度为快速进给速度。 在对机械特性不了解前，应使用G0作为原点复归的速度。 d）按下正方向移动开关，此时刀塔向X轴正方向移动，当原点复归碰到挡块时，X轴会减速并寻找电机上的原点。 e）当X轴到达原点后，刀塔会自行停止并且不再向正方向移动，此时X轴原点复归完成指示灯亮。 f）X轴原点复归完成后，方可做Z轴重复X轴相同的动作。 g）按下正向移动开关，Z轴重复X轴相同动作。 h）当Z轴到达原点后，Z轴指示灯亮。

12. 三.数控机床面板功能介绍 编辑方式 在这个方式下，编辑、修改、删除或传输程序。 a）编辑一个新的程序，按键PROGRAM→O0001（程序名称）→INSRT（记忆保护开关必须转到右边“1位”） b）修改一个原有程序，先调出程序 PROGRAM→O0001（程序名称）→（下移键）G01（修改指令）→ALTER（更改）F2000→DELETE（删除） c）输入一个程序（由CF卡口或RS232C界面） PROGRAM→INPUT编辑方式下的详细功能请参照FANUC操作手册。 自动方式 在这个方式下执行程序 a）从MEMORY中调如一个程序PROGRAM→O0001（程序名称）→ ↓（下移键） b）按程序循环启动按钮开关，程序开始执行。 c）按程序循环停止按钮，程序将暂停执行。 d）按复位键取消执行。注：卡盘夹紧指示灯亮时，此按钮才有效。

13. 三.数控机床面板功能介绍 手动资料输入方式 手动资料输入方式有两个功能 a）输入并执行一个单段指令 输入过程如下： 1.按PROGRAM→S1000（S代码）→INPUT M03→INPUT 2.按程序循环启动键执行单段。 3.按复位键取消程序状态。 b）输入或更改参数或诊断的内容。 DNC运行方式 a）在这个方式下，NC执行一个由读带机或另一个电脑经RS232界面传入的程序，加工与传送同时执行。 b）当连接好NC外部装置后，按下程序循环启动按钮在由外部装置送出加工程序，NC接受到程序后既开始执行。 c）程序暂停开关和RESET键的功能和记忆方式相同。

14. 三.数控机床面板功能介绍 单段方式按钮 按下该按钮，CNC执行一行程序后，即转入等待状态，再按一下循环启动按钮，CNC又执行下一行加工程序段，又停止。......依次类推。该按钮起作用时指示灯亮，表示CNC处于单段方式。 程序跳读方式按钮 当编辑的加工程序前面加上"/"符号时，按下该按钮（自锁式），CNC将带"/"号号的程序段忽略掉不执行。该按钮按下后指示灯亮，提示CNC处于跳选方式。 选择停按钮 该按钮按下后，自动方式下执行的程序中如有M01暂停指令时，程序被停止在该程序段上,主轴也停止；再按一下循环起动按钮时程序又可以继续往下进行。

15. 三.数控机床面板功能介绍 机床锁住按钮 按下该按钮（自锁式）并在自动方式运行程序时，机床X、Z轴不移动，只在CRT上显示各轴的移动位置。通常用于加工指令和位移的检查。该按钮按下后指示灯亮，提示CNC处于机床锁住方式。 空运行方式按钮 不加装工件，按下该按钮（自锁式），CNC可自动运行加工程序，机床处于空运行状态。通常用于试运行加工程序。该按钮按下后指示灯亮，提示CNC处于空运行方式。 手动冷却按钮 用于手动开、关冷却泵。

16. 三.数控机床面板功能介绍 主轴倍率按钮 用于调整主轴速度大小。按100% 时主轴速度固定在给定速度上,按“+10%”或“-10%”主轴按10%增加或减少。 主轴正转按钮 除自动方式外，在其它方式下可手动启动主轴，但前提是必须有S码存在。在自动方式下该按钮无效。指示灯亮表示主轴正转。 主轴停止按钮 除自动方式外，在其它方式下可手动停止主轴。在自动方式下该按钮无效。 主轴反转按钮 除自动方式外，在其它方式下可手动启启动主轴，但前提是必须有S码存在。在自动方式下该按钮无效。指示灯亮表示主轴反转。

17. 三.数控机床面板功能介绍 复位按钮 当X、Z轴移动超过限位开关设定的区域时，机床则立即处于急停报警状态，无法移动，显示器出现"EMG"急停报警，或者是开机上电的急停报警，当急停开关复位后按复位按钮来解除急停报警。每次急停报警的解除都用这个按钮。 注意：当机床超硬限位时候会有急停报警，要按超程解除按钮同时按复位按钮报警解除，在不松开超程解除按钮的时候反方向移动超程的轴。（超程按钮是操作箱右侧的绿色按钮，注意移动方向） 当机床有急停报警时，在解除报警或故障后，按此按钮可消除报警状态，使机床恢复正常工作。

18. 三.数控机床面板功能介绍 手动换刀按钮 在手动方式下，按一下此按钮可使刀台沿正方向转一工位。 当刀台转位不到位，或转位时突然急停时，可手动调整一下，也可直接再输入T指令加以确认。注意：用手动转刀其刀置能与CRT显示的位置不符，这就要必须重新输入T指令加以确认。如果刀台多次出现转位不到位的情况时，应检查刀台是否有故障。 注：换刀时应在X轴机械原点处换刀，防撞坏刀片及刀杆。 开启电源后，做完原点复归后要转刀确认第一把刀位置。 说明：本设备为手动卡盘，此按键无效。

19. 三.数控机床面板功能介绍 程序保护开关 当所编辑的加工程序要保护时，可将该开关拨到“0”,程序可不被修改，只有用钥匙解开保护才能修改程序。 急停按钮 该按钮只有在紧急情况下使用。不使用机床时先按下此按钮，然后再关电源。 该按钮为一蘑菇状带自锁按钮，按下时显示器显示报警,同时机床所有动作全部停止,但液压站及主轴冷却装置不受此限制。排除故障后，释放此按钮，配合复位键解除报警。 注意：上电后或急停后必须重新回参考点。否则不能进行循环启动，或其它加工操作。 在维修或者检查机床时候必须按下紧急停止按钮，关掉机床电源！

20. 四.机床电气原理 1.接插件定义 2.控制面板 3.接插件连接 4.布局图 5.主电路图（CNC系统；I/O单元） 6.端子排接线图 7.总电源 8.考核系统 9.主电路（机床总电源；冷却电机；主轴变频器；伺服主电源；控制变压器；电动刀塔；主轴风扇；润滑泵） 10.主轴电路 11.伺服轴电路（X轴；Z轴） 12.MCC控制电路 13.冷却控制电路 14.刀塔控制电路 15.稳压电源（启动；I/O；伺服放大器；CNC电源） 16.X轴抱闸 17.输入输出电路 18.系统启动 19.急停控制

21. 五.机床硬件连接

22. 五.机床硬件连接 为了便于实习学员拆装、调整车床，电气控制柜和电气安装实训柜分别独立于车床主体。电气控制单元和电气安装电源之间通过接插件连接。电缆的连接分为五部分，分别是电源连接、主轴电机连接、进给电机连接、转接单元连接、考核系统连接。

23. 五.机床硬件连接 电气控制单元和电气安装实训单元之间也是通过接插件连接。需要连接的接插件分别为：XS51 伺服主轴电源；XS71 系统电源；XS81 PLC信号。

24. 六.机床参数设定—FANUC系统参数设定 1.基本参数 1001#0 直线轴的最小移动单位 0：公制机械系统 1：英制机械系统 1013#1 设定最小设定单位 0：IS-B 1:IS-C 1005#0 在没有确定远点的状态下，执行自动运行 0：发出报警 1：不发出报警 1005#1 无挡块参考点返回 0：有效 1：无效 1006#0 直线轴和回转轴的设定 0：直线轴 1：回转轴 1006#3 各轴的移动量的指令的设定 0：半径指定 1：直径指定 1006#5 各轴的参考点返回方向 0：正向 1：负向 1008#0 回转轴360°循环显示功能 0：有效 1：无效

25. 六.机床参数设定—FANUC系统参数设定 1020 各轴的程序名称（T系列） X:88 Z：90 1022 各轴在基本坐标系中的属性（T系列） 1，3 1023 各种的伺服轴号 从开头的轴数起为1，2，3······ 1815#1 是否使用分离式脉冲发生器 0：不适用 1：使用 1815#4 机械位置和绝对位置检测器的位置对应 0：尚未结束 1：已经结束 1518#5 位置检测器为 0：增量位置检测器 1：绝对位置检测器 1825 各轴伺服位置环增益 1826 各轴的到位宽度 1828 各轴的移动中位置偏差极限值 1829 各轴的停止时位置偏差极限值

26. 六.机床参数设定—FANUC系统参数设定 2.与主轴相关的参数 3716#0 主轴电机的种类： 0：模拟电机 1：串行主轴 3.与坐标相关的参数 1240 第一参考点的机械坐标 1241 第二参考点的机械坐标 1320 存储形成限位1的正方向坐标值 1321 存储形成限位1的正方向坐标值 4.与进给速度相关的参数 1410 空运行速度 1420 快速移动速度 1421 快速移动速度倍率F0速度 1423 JOG进给速度 1424 手动快速移动速度 1425 返回参考点时的FL速度 1428 返回参考点的速度 1430 最大切削进给速度

27. 六.机床参数设定—FANUC系统参数设定 5.与加减速相关的参数 1610#0 切削进给和空运行的加速度为： 0：指数函数型加速度 1：插补后直线加速度 1610#4 JOG进给的加速度为： 0：指数函数型加速度 1：与切削进给相同加速度 1620 快速移动的直线型加速度时间参数 1622 切削进给的加速度时间参数 1623 切削进给插补后加速度的FL速度 1624 JOG进给的加速度时间参数 1625 JOG进给的指数函数型加速度的FL速度

28. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 主轴驱动器与周边期间连接示意图 （以下内容来源于北京超同步科技股份有限公司GS DRIVER使用说明书）

29. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 说明： 一级菜单包括8个菜单选项，分别是：Un菜单；An菜单；Bn菜单；Cn菜单；Dn菜单；Fn菜单；Pn菜单；Sn菜单。 二级菜单中，每组包含48个参数，其中Sn包括99个参数。

30. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 模拟量速度控制的相关参数

31. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 模拟量速度控制的相关参数

32. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 参数设定的注意事项： Cn03：设置模拟量增益，1000对应100%用于调整速度偏差。 Cn11：用于抑制指令速度为0时，模拟量所受干扰，当模拟量信号低于该参数设定值时，速度给定值为零。 Cn17：设置模拟量输入滤波时间，设定值过小可能造成速度波动过快，使主轴振动，设定值过大会影响主轴速度相应。 左图为模拟量输入参数曲线图

33. 六.机床参数设定—超同步驱动器参数设定 参数设定的注意事项： Cn12：设定主轴恒转矩区域加速度，从左侧的加速度曲线可以看出，恒转矩区的加速度是恒定的，加速过程是线性的。 Cn08：设定加速度变化的转折点。 Cn09：设定最高输出转速时的加速度。 Cn10：设定主轴最高输出转速。

34. 七.PMC编程实例 ※触发关断逻辑 描述：信号Y12.0在每次接通信号X17.0时交替接通和关断。

35. 七.PMC编程实例 X011.6 操作面板按键 F000.5 自动加工中信号 F045.1 主轴零速信号 F002.6 切削进给中信号 R004.2 自动状态 Y004.3 气动门打开 Y004.4 气动门关闭 R007.6 M56代码 R007.7 M57代码

36. 常见故障 1.主轴无法旋转 故障检测方法： a.查看PLC输出 b.查看继电器输出 c.查看主轴驱动器状态 d.查看模拟量输入 e.查看驱动器输入输出电压 八.常见故障及处理方法

37. 八.常见故障及处理方法 检查方法说明： a.查看PLC输出 根据原理图查找主轴正转/反转输出 b.查看继电器输出 根据原理图找到正/反转输出继电器 c.查看主轴驱动器状态 U2-2 查看主轴驱动器输入状态 d.查看模拟量输入 U2-5模拟量输入 e.查看驱动器输入输出电压 查看驱动器是否有报警 如果出现 Er PL报警，说明电机缺相。 需要查看供电电源、断路器和接触器。

38. 八.常见故障及处理方法 原因及处理方法： a.伺服放大器伺服准备就绪信号VRDY尚未被置于ON时，或在运行过程中被置于OFF时发生此报警。 b.也可能因为其他伺服报警而引起此报警，此时，应首先对最初的报警进行处理。 c.确认放大器周围的强电回路。 d.也有可能是由于伺服放大器或CNC一侧的轴卡存在问题。 常见故障 2.驱动器SV0401报警

39. 八.常见故障及处理方法 需要确认的事项： a.作为共同电源的控制电源是否已经接通； b.紧急停止是否已被解除； c.终端放大器的JX1B连接器是否连接了终端连接器； d.MCC是否已经接通；除公用电源的MCC接点外，外部也有MCC顺序时，也需要进行相应的确认； e.是否提供用于驱动MCC的电源； f.断路器是否已接通； g.共用电源及主轴放大器上是否有其他报警内容； h.确认系统没有短路或者接地情况发生。

40. 八.常见故障及处理方法 这是用来分析发生“伺服 V--就绪信号关闭”报警（报警(SV0401)）原因的信息。它将显示值转换成2 进制数，检查位5~位14。 将伺服放大器的励磁置于ON 时，从低位的位5 开始依次被设定为1，正常启动时，位5~位14 均被设定为1。 也即，从低位的位开始依次确认，最初被设定为0 的位如果不能完成以上变化，说明这就是发生“伺服 V--就绪信号关闭”报警的原因。 此时现在的画面中，诊断信息0358中为“1441”，转换为二进制数字为101 1010 0001。 #06 转换器紧急停止状态解除 #10 转换器准备结束 #12 DB继电器解除结束 #13 放大器准备结束（放大器） #14 放大器准备结束（软件）

41. 八.常见故障及处理方法 常见故障 3.急停状态无法解除 原因： a.急停开关故障； b.急停用继电器线圈故障； c.急停用继电器线开闭点故障； d.查看G8.4是否有其他条件没有满足。 解决方法： a.查看PLC输入点状态，急停开关打开或者复位，X8.4是否有变化； b.使用万用表检查急停部分线路连接状况。

42. 八.常见故障及处理方法 常见故障 4.系统无法启动 a.系统启动按键故障 b.继电器故障 c.系统电源故障 d.查看系统保险丝

43. 八.常见故障及处理方法 常见故障 5.伺服驱动器不能上电，出现SV0433报警信息,变频器DC LINK 电压低 • 共同电源: DC LINK 电压下降。 • 伺服放大器: DC LINK 电压下降。

44. 八.常见故障及处理方法 出现SV0432报警以后，应该检查伺服放大器电源。 查看接触器KM5是否吸合。 • 共同电源: 控制电源的电压下降。 • 伺服放大器: 控制电源的电压下降。

45. 八.常见故障及处理方法 常见故障 6.冷却泵不运转 a.查看输出地址 b.查看继电器状态 c.查看接触器状态 d.查看断路器状态 e.查看冷却泵电源 f.查看水泵电机是否正常

46. 八.常见故障及处理方法 常见故障 7.稳压电源无输出 a.稳压电源输出 b.稳压电源输出 c.输入电源是否正确 d.有没有短路或者其他线路情况发生

47. 八.常见故障及处理方法 常见故障 8.控制变压器可能出现的故障 a.接触器无法吸合 b.抱闸无法吸合 c.机床照明故障 d.润滑泵不工作 e.显示器故障（不亮） 原因：变压器自身故障、有短路接地或者跳闸的情况下会出现以上问题。

48. 八.常见故障及处理方法 常见故障 9.刀塔故障 a.换刀无法完成，找不到指定刀号，刀架转不停； b.刀号错误； c.换刀指令给出后，刀塔无动作。

49. 八.常见故障及处理方法 可能出现问题的地方： a.输出条件没有满足 b.接触器没有吸合 c.刀塔电源相序错误 d.奇偶校验错误 e.刀塔未夹紧（检测开关故障；反转时间过短） f.无触点开关位置松动，、损坏

50. 八.常见故障及处理方法 CNC 在检测出不能维持系统正常动作的状态时，转移到称作系统报警状态的特殊的处理状态。进入系统报警状态时，在切换CNC 的画面的同时，执行下列操作。 1.断开伺服、主轴放大器的励磁 2.切断I/O Link 的通信 系统报警可分为下列３种。 • 由软件检测的报警 • 由硬件检测的报警 • 其他报警 ①：装置名称、CNC 系统软件的系列、版本 ②：系统报警号、错误信息 ③：可能性最大的不良部位 ④：错误发生时刻 ⑤：错误发生时的软件错误信息等