全國高職院校技能邀請賽

1、全國高職院校技能邀請賽數(shù)控機(jī)床安裝、調(diào)試與維修技術(shù)競賽項(xiàng)目樣題全國高職院校技能邀請賽數(shù)控機(jī)床安裝、調(diào)試與維修技術(shù)競賽項(xiàng)目樣題一、 競賽設(shè)備及工藝過程描述 （本樣題以西門子系統(tǒng)為例）本裝置由西門子802C base line數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服模塊、變頻調(diào)速模塊、冷卻控制模塊、刀架控制模塊、變壓器、網(wǎng)孔板、其它輔助功能模塊等組成，機(jī)械裝置包括十字滑臺(tái)。競賽的工作目標(biāo)是：參賽隊(duì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，根據(jù)任務(wù)書的要求，以現(xiàn)場操作的方式，完成數(shù)控車床（西門子802C base line數(shù)控系統(tǒng)）的電氣設(shè)計(jì)、電路連接、十字滑臺(tái)的機(jī)械裝配、參數(shù)設(shè)置及機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、PLC的調(diào)試、數(shù)控功能調(diào)試。二、 需要完成的工作任務(wù)

2、1.電路設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝和電路連接(1)根據(jù)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控車床（按照參賽院校選定的數(shù)控系統(tǒng)）的部分電氣控制電路。(2)根據(jù)器件安裝布局圖，完成本裝置變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、電器元件等的安裝工作，安裝在裝置背面的網(wǎng)孔板上。(3)根據(jù)提供的電路圖和由選手自行設(shè)計(jì)的電路圖，按照給定的I/O分配表及接口說明，連接伺服驅(qū)動(dòng)模塊、變頻調(diào)速模塊、刀架控制模塊、冷卻控制模塊等電路。2.按照機(jī)械裝配工藝，完成十字滑臺(tái)的機(jī)械裝配和調(diào)試。3.參數(shù)設(shè)置、PLC的調(diào)試(1)根據(jù)現(xiàn)場提供的數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、驅(qū)動(dòng)器等技術(shù)手冊，查找并確定需要設(shè)定的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)、變頻器參數(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，記錄于附錄的參數(shù)設(shè)置表中。(2)

3、按照參數(shù)設(shè)置表中的參數(shù)，完成數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、驅(qū)動(dòng)器模塊參數(shù)設(shè)置。(3)競賽裝置配備基本的PLC程序，根據(jù)任務(wù)書的的功能要求及系統(tǒng)的故障診斷，編寫調(diào)試PLC程序、調(diào)整參數(shù)設(shè)置并完成數(shù)控車床的調(diào)試。(4)調(diào)試完成后，備份數(shù)據(jù)。4.編制數(shù)控功能測試程序。三、 具體的工作要求任務(wù)1：電路設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)控車床功能和端子排接口定義（表1、表3、表4），完成數(shù)控車床刀架、冷卻電機(jī)控制電路和主電路設(shè)計(jì)，分別繪制于附錄2、附錄3專用頁中。 表1端子排（一）接口定義序號(hào)名稱功能定義序號(hào)名稱功能定義1I0.0X正限位21Q0.4刀架正轉(zhuǎn)2I0.1Z正限位22Q0.5刀架反轉(zhuǎn)3I0.2X參考點(diǎn)23Q0.6-4I0.3Z

4、參考點(diǎn)24Q0.7-5I0.4X負(fù)限位 25Q1.0三色燈-黃6I0.5Z負(fù)限位 26Q1.1三色燈-綠7I0.6過載信號(hào)27Q1.2三色燈-紅8I0.7急停報(bào)警28Q1.3-9I1.0刀位1291啟動(dòng)按鈕C端10I1.1刀位2302啟動(dòng)按鈕NO端11I1.2刀位3313啟動(dòng)按鈕燈12I1.3刀位4324啟動(dòng)按鈕燈13I1.4-335停止按鈕C端14I1.5-346停止按鈕NC端15I1.6超程釋放信號(hào)357停止按鈕燈16I1.7就緒信號(hào)368停止按鈕燈17Q0.0主軸正轉(zhuǎn)379急停按鈕C端18Q0.1主軸反轉(zhuǎn)3810急停按鈕NC端19Q0.2冷卻39P24系統(tǒng)電源正20Q0.3-400V系統(tǒng)

5、電源負(fù)X3X軸編碼器接口X5Z軸編碼器接口表2端子排（二）接口定義序號(hào)名稱功能定義序號(hào)名稱功能定義11.56X軸速度信號(hào)83.14Z軸速度信號(hào)21.14X軸速度信號(hào)93.65Z軸使能信號(hào)31.65X軸使能信號(hào)103.09Z軸使能信號(hào)4I9X軸使能信號(hào)1124V外部電源24V524V外部電源24V120V外部電源0V 60V外部電源0V 134.56主軸速度信號(hào)73.56Z軸速度信號(hào)144.14主軸速度信號(hào)表3端子排（三）接口定義序號(hào)名稱定義序號(hào)名稱定義1 24VX正限位傳感器電源+2524V開關(guān)電源24V2SA1X正限位傳感器輸出260V開關(guān)電源0V30VX正限位傳感器電源-2724V開關(guān)電源

6、24V424VX參考點(diǎn)傳感器電源+280V開關(guān)電源0V5SA2X參考點(diǎn)傳感器輸出29L控制變壓器TC2輸出60VX參考點(diǎn)傳感器電源-30N控制變壓器TC2輸出7 24VX負(fù)限位傳感器電源+31V50控制變壓器TC2輸入8SA3X負(fù)限位傳感器輸出32W50控制變壓器TC2輸入90VX負(fù)限位傳感器電源-33U22伺服變壓器TC1輸出10 24VZ正限位傳感器電源+34V22伺服變壓器TC1輸出11SA4Z正限位傳感器輸出35U21伺服變壓器TC1輸入120VZ正限位傳感器電源-36V21伺服變壓器TC1輸入13 24VZ參考點(diǎn)傳感器電源+37U12主軸電機(jī)14SA5Z參考點(diǎn)傳感器輸出38V12主軸

7、電機(jī)15 0VZ參考點(diǎn)傳感器電源-39W12主軸電機(jī)16 24VZ負(fù)限位傳感器電源+40U31冷卻電機(jī)17SA6Z負(fù)限位傳感器輸出41V31冷卻電機(jī)180VZ負(fù)限位傳感器電源-42W31冷卻電機(jī)1924V開關(guān)電源輸出正43U41刀架電機(jī)200V開關(guān)電源輸出負(fù)44V41刀架電機(jī)21LTY三色燈-黃輸出45W41刀架電機(jī)22LTG三色燈-綠輸出46U1總電源U123LTR三色燈-紅輸出47V1總電源V124COM三色燈-公共端48W1總電源W1表4 繼電器模組接口定義：序號(hào)名稱定義序號(hào)名稱定義11NO-207NC刀位121NCX正限位217C開關(guān)電源24V31C開關(guān)電源24V228NO-42NO-

8、238NC刀位252NCX參考點(diǎn)248C開關(guān)電源24V62C開關(guān)電源24V259NO-73NO-269NC刀位383NCX負(fù)限位279C開關(guān)電源24V93C開關(guān)電源24V2810NO-104NO-2910NC刀位4114NCZ正限位3010C開關(guān)電源24V124C開關(guān)電源24V31+24V開關(guān)電源24V135NO-32A1X正限位傳感器輸入145NCZ參考點(diǎn)33A2X參考點(diǎn)傳感器輸入155C開關(guān)電源24V34A3X負(fù)限位傳感器輸入166NO-35A4Z正限位傳感器輸入176NCZ負(fù)限位36A5Z參考點(diǎn)傳感器輸入186C開關(guān)電源24V37A6Z負(fù)限位傳感器輸入197NO-任務(wù)2.設(shè)備安裝根據(jù)提供

9、的數(shù)控車床器件安裝布局圖（圖1），將變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、交流接觸器、繼電器、斷路器等電氣部件安裝在裝置背面的網(wǎng)孔板上。圖1 器件安裝布局圖任務(wù)3：電路連接根據(jù)提供的電路圖和由選手自行設(shè)計(jì)的電路圖，按照給定的I/O分配表及接口說明（表1、表2、表3、表4），連接伺服驅(qū)動(dòng)模塊、變頻調(diào)速模塊、刀架控制模塊、冷卻控制模塊等電路。具體工作任務(wù)如下：(1)根據(jù)附錄1中的電氣原理圖（圖號(hào)SW-01）和端子排接口定義（表1、表3），連接數(shù)控車床開關(guān)電源供電部分的控制電路（啟動(dòng)、停止）和主電路。(2)根據(jù)附錄1中的電氣原理圖（圖號(hào)SW-03、SW-04）和端子排接口定義（表1、表2、表3）,連接X、Z軸伺服驅(qū)動(dòng)

10、控制電路和主電路。(3)根據(jù)附錄1中的電氣原理圖（圖號(hào)SW-02）和端子排接口定義（表1、表2、表3）,連接變頻器控制電路和主電路，其中主軸編碼器電纜直接連接到數(shù)控系統(tǒng)X6接口。(4)根據(jù)附錄1中的電氣原理圖（圖號(hào)SW-05）和端子排接口定義（表1、表3、表4），連接限位、參考點(diǎn)、急?？刂齐娐贰?5)根據(jù)附錄1中的電氣原理圖（圖號(hào)SW-7）和端子排接口定義（表1、表3），連接三色燈電路、電子手輪電路、RS232通訊電路。(6)根據(jù)自行設(shè)計(jì)的電動(dòng)刀架電氣控制原理圖，連接電動(dòng)刀架主電路和控制電路。(7)根據(jù)自行設(shè)計(jì)的冷卻電機(jī)電氣控制原理圖，連接冷卻電機(jī)主電路和控制電路。任務(wù)4：十字滑臺(tái)的安裝與調(diào)試

11、根據(jù)提供的電機(jī)、聯(lián)軸器、電機(jī)支座、軸承支座、直線導(dǎo)軌、滑塊、等高塊、滾珠絲杠、螺母、螺母支座、軸承、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等，其中滾珠絲杠、軸承已裝成組件，要求選手根據(jù)安裝裝配工藝要求和提供的零部件進(jìn)一步自行完成十字滑臺(tái)的裝配。底座已經(jīng)安放型材桌面上，圖2是裝配完成后的效果圖。注：裝配要求導(dǎo)軌、滾珠絲杠平行度誤差小于5絲；十字滑臺(tái)兩根滾珠絲杠垂直度誤差小于6絲；工作臺(tái)面的平面度誤差小于8絲。圖2任務(wù)5：參數(shù)設(shè)置、PLC的調(diào)試5.1功能參數(shù)設(shè)計(jì)(1)將需要設(shè)定變頻器的參數(shù)記錄于附錄4的表格中。(2)將需要設(shè)定伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)記錄于附錄5的表格中。(3)將需要設(shè)定的數(shù)控系統(tǒng)PLC參數(shù)（14510、14512）記

12、錄于附錄6的表格中。(4)將需要設(shè)定的數(shù)控系統(tǒng)X和Z軸參數(shù)記錄于附錄7、8的表格中，要求最大軸速度3000mm/min，點(diǎn)動(dòng)速度2000mm/min，點(diǎn)動(dòng)快速速度3000 mm/min。(5)將需要設(shè)定的數(shù)控系統(tǒng)主軸參數(shù)記錄于附錄9的表格中，要求點(diǎn)動(dòng)速度500rpm，最大轉(zhuǎn)速1400rpm。5.2功能參數(shù)設(shè)置，根據(jù)參數(shù)表設(shè)置數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)的口令是：EVENING）、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)。5.3數(shù)控車床PLC程序編制與調(diào)試（在提供的基本程序上修改）(1)將數(shù)控系統(tǒng)的PLC程序傳輸?shù)絇C機(jī)。(2)定義用戶鍵K7為刀架功能鍵，在JOG模式下按K7鍵電動(dòng)刀架工作。(3)編寫冷卻控制程序（K9鍵

13、為冷卻功能手動(dòng)控制鍵）。(4)將編寫好的PLC程序傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)，并完成PLC程序的調(diào)試。任務(wù)6：數(shù)控功能測試與編制數(shù)控功能測試程序6.1主軸功能模塊的調(diào)試(1) 在參考點(diǎn)（REF）模式下手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，主軸返回參考點(diǎn)，顯示參考點(diǎn)標(biāo)志，且坐標(biāo)值清零。(2) 在手動(dòng)（JOG）模式下按主軸正轉(zhuǎn)鍵，主軸以500rpm的速度按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（從正面看）；按主軸反轉(zhuǎn)鍵，主軸以500rpm的速度按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（從正面看）；按主軸停止鍵，主軸停止。(3) 在手動(dòng)輸入（MDA）模式下，運(yùn)行M03S*，主軸以指令速度正轉(zhuǎn)運(yùn)行，運(yùn)行M04S*，主軸以指令速度反轉(zhuǎn)運(yùn)行，運(yùn)行M05，主軸停止。(4) 調(diào)整主軸編碼器反

14、饋速度與主軸指令速度匹配。6.2電動(dòng)刀架模塊的調(diào)試(1)在手動(dòng)（JOG）模式下，按一下?lián)Q刀控制按鍵（K7），電動(dòng)刀架正轉(zhuǎn)到下個(gè)刀位，然后反轉(zhuǎn)鎖緊。(2)在手動(dòng)輸入（MDA）模式下，輸入T0*,電動(dòng)刀架換刀到指定刀位（4個(gè)刀位）。6.3冷卻系統(tǒng)的調(diào)試(1)在手動(dòng)（JOG）模式下，按一下冷卻系統(tǒng)功能按鍵（K9），冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)，再次按一下，冷卻系統(tǒng)停止。(2)在手動(dòng)輸入（MDA）模式下，運(yùn)行M08，冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)，運(yùn)行M09，冷卻系統(tǒng)停止。6.4進(jìn)給軸的調(diào)試(1) 在參考點(diǎn)（REF）模式下，利用減速開關(guān)， X、Z軸沿正方向回參考點(diǎn)，該軸顯示參考點(diǎn)標(biāo)志，同時(shí)坐標(biāo)值清零。(2) 在手動(dòng)（JOG）模式下，按

15、X或Z軸方向鍵，車床X或Z軸以2000mm/min的進(jìn)給速度移動(dòng)。(3) 在手動(dòng)（JOG）模式下，同時(shí)按X或Z方向鍵和快速疊加鍵，車床X或Z軸以3000mm/min的進(jìn)給速度快速移動(dòng)。(4) 在手動(dòng)（JOG）模式下，移動(dòng)X、Z軸到極限位置，系統(tǒng)出現(xiàn)對應(yīng)的硬限位報(bào)警。(5) 根據(jù)硬限位位置進(jìn)行軟限位參數(shù)調(diào)試，要求軟限位提前硬限位5mm觸發(fā)。(6) 手輪功能調(diào)試：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，進(jìn)給軸沿正方向移動(dòng)；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，進(jìn)給軸沿負(fù)方向移動(dòng)。(7) 絲杠螺距、傳送比、反向間隙補(bǔ)償?shù)葏?shù)調(diào)試。6.5 完成PLC程序、試車數(shù)據(jù)備份。6.6 編制數(shù)控功能測試程序。根據(jù)零件圖（圖3）及假定的工藝條件，要求選手自行

16、編制數(shù)控功能測試程序，并自動(dòng)運(yùn)行程序，通過十字滑臺(tái)、主軸電機(jī)、冷卻電機(jī)的動(dòng)作過程，測試整機(jī)功能。要求進(jìn)給切削時(shí)開啟冷卻功能。假定工藝條件：工件材質(zhì)為45#鋼，毛坯為直徑54mm，長200mm的棒料；刀具選用（假定各刀具刀偏為零）：1號(hào)端面刀加工工件端面，2號(hào)端面外圓刀粗加工工件輪廓，3號(hào)端面外圓刀精加工工件輪廓，4號(hào)外圓螺紋刀加工導(dǎo)程為3mm，螺距為1mm的單頭螺紋。圖3四、 注意事項(xiàng)1進(jìn)行電氣接線時(shí)，注意交流接觸器及繼電器線圈端子的定義，不要接錯(cuò)，否則極易燒壞器件。2選手應(yīng)在試卷指定頁內(nèi)完成數(shù)控車床電路設(shè)計(jì)圖；并在指定頁記錄數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)。3選手提交最終的PLC程序和系統(tǒng)

17、備份數(shù)據(jù)，存放在“D:2009數(shù)控機(jī)床維修XX”文件夾下(XX:工位號(hào))。選手的試卷用工位號(hào)標(biāo)識(shí)，不得寫上姓名或與身份有關(guān)的信息（競賽時(shí)每組發(fā)放兩套試題，選手將所有答案集中寫在其中一套上并在試卷的封面標(biāo)明“答卷”，兩套試題一并收回）。4比賽中如出現(xiàn)下列情況時(shí)另行扣分：（1）調(diào)試過程中，由于撞擊造成十字滑臺(tái)不能正常工作的扣15分。（2）選手認(rèn)定器件有故障可提出更換，經(jīng)裁判測定器件完好時(shí)每次扣3分，器件確實(shí)損壞酌情補(bǔ)時(shí)。5.由于錯(cuò)誤接線等原因造成數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、變頻器、變壓器、主軸電機(jī)、電動(dòng)刀架、冷卻電機(jī)、直流電源損壞的，直接取消競賽資格。19附錄1：電氣控制原理圖附錄2 刀架控制

18、電路和主電路設(shè)計(jì)圖繪制專用頁附錄3 冷卻電機(jī)控制電路和主電路設(shè)計(jì)圖繪制專用頁2009年全國高職院校技能邀請賽數(shù)控機(jī)床安裝、調(diào)試與維修技術(shù)競賽項(xiàng)目樣題附錄4：變頻器主要參數(shù)設(shè)置記錄表序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值128229330431532633734835936103711381239134014411542164317441845194620472148224923502451255226532754附錄5：交流伺服驅(qū)動(dòng)器主要參數(shù)設(shè)置記錄表序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值128229330431532633734835936103711381239134014411542164317441845194620472148224923502451255226532754附錄6：數(shù)控系統(tǒng)普通參數(shù)設(shè)置記錄表1、參數(shù)14510序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值19210311412513614715816 2、參數(shù)14512序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值19210311412513614715816附錄7：數(shù)控系統(tǒng)軸參數(shù)（X軸主要參數(shù)）設(shè)置記錄表4： 序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值序號(hào)參數(shù)號(hào)設(shè)定值126227328429530631732833934103511361237133814391540164117421