數(shù)控機床故障診斷與維護論文要點

1、2012-2013學年第一學期2010級數(shù)控機床故障診斷與維護期末考查論文題目：數(shù)控機床內(nèi)部器件工作原理及故障檢修所在學部： 機電與信息工程學部 專業(yè)班級：10機械設計制造及其自動化5班 姓 名： 陳泳全 學 號： （05） 數(shù)控機床內(nèi)部器件工作原理及故障檢修摘要：數(shù)控機床是一種高投入的高效自動化機床，由于投資較高，所以降低數(shù)控機床的故障率，縮短故障修復時間提高機床的利用率是一個重要的工作。因此在工作生產(chǎn)中，工作人員懂得機床維修是比較重要。這里，我們結合KND1000數(shù)控機床原理圖，需要了解一些器件的名稱及工作原理，并學會如何檢測一些機床故障。關鍵詞：KND1000數(shù)控機床，工作原理，故障檢測

2、，器件數(shù)控機床各器件的名稱及工作原理1、KM接觸器接觸器是用來頻繁接通和斷開電動機或其他負載主電路，是機床電動機主電路中最重要的控制電器。通常分為交流接觸器和直流接觸器。交流接觸器是根據(jù)電磁原理工作的，工作原理圖中當電磁線圈5通電后產(chǎn)生磁場，使靜鐵心6產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心4向下運動，使常開主觸頭1（一般三對）閉合，同時常閉輔助觸頭2（一般兩對）斷開，常開輔助觸頭3（一般兩對）閉合。當線圈斷電時，電磁力消失，動觸頭在彈簧8作用下向上復位，各觸頭復原（即三對主觸頭斷開、兩對常閉輔助觸頭閉合、兩對常開輔助觸頭斷開）。直流接觸器與交流接觸器的工作原理相同。結構也基本相同，不同之處是，鐵心線圈通以直流

3、電，不會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不發(fā)熱。工作原理如下圖所示：2、KA中間繼電器中間繼電器由固定鐵芯、動鐵芯、彈簧、動觸點、靜觸點、線圈、接線端子和外殼組成。線圈通電，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。

4、繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。結構如下圖所示：3、KT時間繼電器時間繼電器是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點三部分組成。當線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，

5、動合觸點閉合。從線圈通電到延時觸點完成動作，這段時間就是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復彈簧的作用而復原。空氣經(jīng)出氣孔被迅速排出。4、TR開關電源開關電源的工作流程如下：電源輸入濾波器全橋整流直流濾波開關管（振蕩逆變）開關變壓器輸出整流與濾波。交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流 通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上 開關變壓器次級感應出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載 輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩(wěn)定輸出的目的 交流電源輸入時一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電

6、網(wǎng)上的干擾,同時也過濾掉電源對電網(wǎng)的干擾; 在功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高; 開關變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出; 一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護,否則可能會燒毀開關電源. 主要用于工業(yè)以及一些家用電器上，如電視機，電腦等。5、M電動機電動機分步進跟伺服電動機。步進電動機工作原理：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角度位移量，從而達到準確定位的木釘同時可以通過控釋脈沖頻率來控制電極轉(zhuǎn)動的速度

7、和加速度，從而達到調(diào)速的目的。同理，XY軸驅(qū)動器的工作原理也都相同。伺服電動機工作原理：在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為主流和交流伺服電動機兩類，主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。同樣的，Z軸驅(qū)動器的工作原理也就是一樣道理。6、T變壓器下圖為變壓器的原理簡體圖，當一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時，導線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通1，它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應出互感電勢U2，同時1也會在初級線圈上感應出一個自感電勢E1，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅

8、度相近，從而限制了I1的大小。為了保持磁通1的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負載，初級線圈中仍有一定的電流，這個電流我們稱為“空載電流”。如果次級接上負載，次級線圈就產(chǎn)生電流I2，并因此而產(chǎn)生磁通2，2的方向與1相反，起了互相抵消的作用，使鐵芯中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓E1減少，其結果使I1增大，可見初級電流與次級負載有密切關系。當次級負載電流加大時I1增加，1也增加，并且1增加部分正好補充了被2所抵消的那部分磁通，以保持鐵芯里總磁通量不變。7、X、Y軸驅(qū)動器在、軸方向移動，以校對位置，確保下刀的準確，其工作原理與步進電動機的工作原理一

9、樣。8、Z軸驅(qū)動器Z軸驅(qū)動器的工作原理也就是與伺服電動機的工作原理一樣。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。伺服電動機在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機.是一種補助馬達間接變速裝置。又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。9、變頻器變頻器常

10、見的頻率給定方式主要有:操作器鍵盤給定、接點信號給定、模擬信號給定、脈沖信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點，必須按照實際的需要進行選擇設置，同時也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 控制電路是給異步電動

11、機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。10、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。四個環(huán)節(jié)的工作原理如下： (1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 (2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾

12、除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1 (3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓. (4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。KND1000數(shù)控機床輔助裝置（照明燈、冷卻液）故障、回零故障檢查1、照明燈故障：照明燈故障原因：FA02 KM4常開觸點與工作燈的連接斷開、FA07繼電器KA6觸點連接斷開、FA18繼電器KA6線圈連接斷開。檢查思路：應先檢查控制工作燈電源的KM4線圈是否有24VDC的電壓輸入，再檢查控制工作燈開關的繼電器KA6線圈有無24VDC的電壓，最后檢查KM4常開主觸頭輸

13、出到工作燈有無24VDC的電壓。檢查方法：（1）首先須按下操作面板的照明燈控制按鈕；然后選擇萬用表的DC50V檔位，把負極（黑表筆）放在046（XB2-26）端上，用正極（紅表筆）分別測量繼電器KA6觸點的109（XB1-79）端和109A(XB2-137)端，檢查兩端有無24VDC的電壓；再把負極（黑表筆）放在045（XB2-26）端用正極（紅表筆）分別測量KA6線圈的138A(XB2-107)端和138(XB2-77)端檢查兩端有無24VDC的電壓；最后把萬用表的正極（紅表筆）放在049（XB2-45）端上，用黑表筆分別測量050（XB2-46）端和050A(XB1-127)端，檢查兩端有

14、無24VDC的電壓。若檢查到049與050端有24VDC的電壓而049與050A端沒有24VDC的電壓，則說明FA02 KM4常開觸點與工作燈的連接斷開。（2）選擇萬用表的DC50V檔位，把負極（黑表筆）放在046（XB2-26）端上，用正極（紅表筆）分別測量繼電器KA6觸點的109（XB1-79）端和109A(XB2-137)端，檢查兩端有無24VDC的電壓；若檢查到041A端與109端有24VDC的電壓而109A端沒有24VDC的電壓，則說明FA07繼電器KA6觸點連接斷開。（3）選擇萬用表的DC50V檔位把負極（黑表筆）放在045（XB2-26）端用正極（紅表筆）分別測量KA6線圈的13

15、8A(XB2-107)端和138(XB2-77)端檢查兩端有無24VDC的電壓；若檢測到045端與108端有24VDC的電壓而108A端沒有則FA18繼電器KA6線圈連接斷開2、冷卻液故障：故障原因：FA08繼電器KA5觸點斷開和FA17繼電器KA5線圈連接斷開和FA41接觸器KM5觸點連接斷開。用萬用表測量 XB1-47和XB2-47，沒電壓。XB2-75和XB1-75，有電壓。說明繼電器KA5觸點斷開，所以FA08有故障。測XB1-75和XB2-75，有電壓，XB1-75和XB2-47有電壓。所以KA5未閉合，繼電器KA5線圈連接斷開。所以FA17有故障。測XB1-47和XB2-47有電壓

16、，則接觸器KM5觸點連接斷開，說明FA41有故障。3、回零故障：故障原因：FA10 JDI1-10與535之間的連接斷開。檢查思路：應先檢查控制X,Y軸電源的KM2線圈是否有24VDC的電壓；再檢查KM2主觸頭到開關電源TR2兩端有沒有220VAC的電壓；之后檢查開關電源TR3的輸出兩端有沒DC5V的電壓；再檢查驅(qū)動器輸出端到電機的電壓；最后檢查Y軸原點的輸入信號有無24VDC的電壓。檢查方法：首先選擇萬用表的AC50V檔位，把其中一支表筆放在041A(XB1-19)上，用另外一根表筆分別測量接觸器KM2線圈的105(XB1-37)端和105A（XB2-141）端，檢查兩端有無24VAC的電壓

17、；再選擇萬用表的AC250V檔位，把其中一支表筆放在062（XB2-38）端上，用另一根表筆分別測量061（XB2-112）端和061A(XB2-39)端，檢查兩端有無220VAC的電壓；之后選擇萬用表的DC10V檔位，把黑表筆放在054（XB2-20）端上，用紅表筆分別測量053（XB2-29）端和053A（XB1-24）端，檢查兩端有無5VDC的電壓；再選擇萬用表的DC24V檔位，把正極（紅表筆）放在046（XB2-25）端上，用負極（黑表筆）分別測量535（XB1-123）端和535a（XB1-60）端，檢查兩端有無24VDC的電壓；若檢查到046端與535端有24VDC的電壓而與535a沒有24VDC的電壓，則說明此處有故障?？偨Y：數(shù)控機床是