典型機(jī)床電氣診斷與維修教材課件8-2

1、VDL-850立式加工中心故障診斷與維修主軸故障診斷與維修工作任務(wù)如下圖8-2-1所示,故障描述：機(jī)床開(kāi)機(jī)出現(xiàn)“P1220 無(wú)主軸放大器”報(bào)警，程序運(yùn)行M03 S1000時(shí)，主軸無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。任務(wù)要求：1.根據(jù)故障現(xiàn)象，查閱相關(guān)技術(shù)資料，判斷故障原因；2.進(jìn)行故障排除,并將故障排除過(guò)程記錄在表8-2-1中。工作任務(wù)工作任務(wù)檢查步驟參數(shù)值電路檢測(cè)結(jié)果故障排除知識(shí)引導(dǎo)加工中心主軸系統(tǒng)在機(jī)床使用過(guò)程中具有非常重要的作用。機(jī)床換刀、平面銑削、剛性攻絲、鉆孔等生產(chǎn)工藝均和主軸系統(tǒng)有密切關(guān)系。以FANUC 0i系統(tǒng)為例，從控制原理來(lái)分，主軸方式可以分為串行主軸控制和模擬主軸控制。知識(shí)引導(dǎo)一FANUC 0i 系

2、統(tǒng)串行主軸控制1.控制原理及硬件連接FANUC串行主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸放大器、主軸電機(jī)以及主軸速度/位置檢測(cè)裝置，如下圖8-2-2所示。FANUC 0i D主軸電機(jī)的控制接口備有串行輸出是FANUC公司特定的主軸系統(tǒng)連接方式，可以通過(guò)特定參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行選擇。在串行主軸輸出有效的情況下，CNC具有的主軸控制發(fā)揮作用，主軸轉(zhuǎn)速S指令的執(zhí)行主要由CNC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。知識(shí)引導(dǎo)知識(shí)引導(dǎo)備注：（1）當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)使用1 個(gè)串行主軸時(shí)，直接從CNC的JA41 連接到主軸放大器。當(dāng)使用2 個(gè)主軸時(shí)，從第1 主軸放大器的JA7A 到第2 主軸放大器。（2）當(dāng)使用第3 串行主軸時(shí)，使用串行主軸分線(xiàn)盒。從CNC 的JA4

3、1 到分線(xiàn)盒。從分線(xiàn)盒上的JA7A-1 到第1 主軸放大器。從分線(xiàn)盒上的JA7A-2 到第3 主軸放大器。（3）模擬主軸使用位置編碼器時(shí)，編碼器直接連接到JA41。知識(shí)引導(dǎo)2.主軸與檢測(cè)器的連接與設(shè)定主軸速度、位置控制實(shí)際上是一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)主軸的準(zhǔn)確定位、控制，主軸檢測(cè)器的設(shè)定至關(guān)重要，同樣，主軸檢測(cè)器也是實(shí)際生產(chǎn)中主軸系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位。典型的檢測(cè)器連接形式主要有以下幾種。知識(shí)引導(dǎo)（1）速度控制而不進(jìn)行位置控制不進(jìn)行位置控制的主軸連接如圖8-2-3所示，相關(guān)的主軸參數(shù)的設(shè)定如表8-2-2所示。知識(shí)引導(dǎo)表8-2-2不進(jìn)行位置控制的主軸參數(shù)設(shè)置知識(shí)引導(dǎo)（2）進(jìn)行速度及位置控制

4、進(jìn)行位置控制的主軸連接如圖8-2-4所示，相關(guān)的主軸參數(shù)的設(shè)定如表8-2-3所示。知識(shí)引導(dǎo)表8-2-3 位置控制的主軸參數(shù)設(shè)置知識(shí)引導(dǎo)3.主軸控制分析FANUC 0i D系統(tǒng)串行主軸旋轉(zhuǎn)控制原理：主軸轉(zhuǎn)向控制包括轉(zhuǎn)向、啟動(dòng)與停止，通過(guò)執(zhí)行M指令或手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。M指令控制原理分析：以M03指令為例，數(shù)控系統(tǒng)讀入M指令，CNC以二進(jìn)制形式把“03”輸入到PMC首地址為F10的代碼寄存器中；然后經(jīng)過(guò)M代碼延時(shí)時(shí)間（由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定）后發(fā)出M指令選通信號(hào)MF，通知PMC輸入的是M代碼且已輸入完畢，PMC進(jìn)行M指令譯碼，識(shí)別出正轉(zhuǎn)信號(hào)；知識(shí)引導(dǎo)PMC處理后將串行主軸正轉(zhuǎn)信號(hào)SFRA輸入CNC，通過(guò)CNC的串行

5、數(shù)字主軸接口向主軸放大器發(fā)出串行主軸正轉(zhuǎn)命令，若正轉(zhuǎn)條件滿(mǎn)足，則主軸開(kāi)始正轉(zhuǎn)；當(dāng)串行數(shù)字主軸放大器檢測(cè)到主軸編碼器反饋的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到指定的實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)CNC的串行數(shù)字主軸接口向PMC輸入主軸速度到達(dá)信號(hào)SARA，PMC處理后向CNC輸入結(jié)束信號(hào)；CNC延時(shí)后先切斷MF信號(hào)，再切斷FIN信號(hào)，不再向PMC輸入M代碼，M指令執(zhí)行結(jié)束，CNC將執(zhí)行下一條指令，工作流程如下圖8-2-5所示。知識(shí)引導(dǎo)知識(shí)引導(dǎo)二模擬主軸控制1.主軸連接方式模擬主軸控制也是數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的主軸控制方式之一，主要用于主軸轉(zhuǎn)速不高，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。如下圖8-2-6所示，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)JA40接口與變頻器端口2和5相連接，數(shù)

6、控系統(tǒng)參數(shù)3741設(shè)定主軸最高轉(zhuǎn)速，變頻器側(cè)設(shè)定主軸最高頻率，從而將CNC系統(tǒng)與變頻器建立速度關(guān)系。知識(shí)引導(dǎo)知識(shí)引導(dǎo)2.主軸方向控制與串行主軸不同的是主軸正、反轉(zhuǎn)控制是有變頻器接口STR、STF確定。正、反轉(zhuǎn)控制由PMC程序進(jìn)行控制。例如：當(dāng)主軸需要旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)將I/O模塊的Y2.0和Y2.1的常開(kāi)點(diǎn)用接插件接至主軸模塊的STF和STR及公共端SD,確保主軸正反轉(zhuǎn)正常連接。如下圖8-2-7所示。知識(shí)引導(dǎo)知識(shí)引導(dǎo)3.模擬主軸控制原理模擬主軸控制需要另外配置變頻器進(jìn)行速度和位置控制，主軸轉(zhuǎn)速由CNC系統(tǒng)發(fā)出模擬電壓-10V-+10V進(jìn)行控制。主軸電機(jī)一般采用三相異步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。模擬主軸的控制如下圖

7、8-2-8所示。知識(shí)引導(dǎo)知識(shí)引導(dǎo)1.確定主軸電機(jī)代碼 FANUC串行主軸電機(jī)均有對(duì)應(yīng)的代碼，不同電機(jī)對(duì)應(yīng)的主軸控制參數(shù)也不同，主軸伺服初始化本質(zhì)就是將ROM中預(yù)存的主軸參數(shù)自動(dòng)加載，然后實(shí)現(xiàn)主軸功能控制。2.參數(shù)初始化在系統(tǒng)參數(shù)4133中輸入電機(jī)代碼（由上表4-2-1查得電機(jī)代碼表），把4019#7 設(shè)定為進(jìn)行自動(dòng)初始化，斷電再上電后。知識(shí)引導(dǎo)3.主軸速度設(shè)定初始化后，需要設(shè)定主軸速度主軸才能正常工作。設(shè)定相關(guān)的電機(jī)速度（3741，3742，3743 等）參數(shù)，在MDI 畫(huà)面輸入“M03 S100”檢查電機(jī)的運(yùn)行情況是否正常。任務(wù)實(shí)施一準(zhǔn)備工作1.設(shè)備：VDL-850加工中心或者具有相似功能的

8、實(shí)驗(yàn)臺(tái)。2.工具：萬(wàn)用表、螺絲刀等常規(guī)檢測(cè)工具，機(jī)床電氣原理圖及相關(guān)技術(shù)資料。3.情境導(dǎo)入：操作人員機(jī)床開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)出現(xiàn)“P1220 無(wú)主軸放大器”報(bào)警，主軸無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。4.任務(wù)確定：根據(jù)報(bào)警產(chǎn)生原理，結(jié)合VDL-850加工中心電氣原理圖，完成故障診斷與排除。任務(wù)實(shí)施二實(shí)施步驟1. 檢查主軸硬件配置 理清硬件配置是主軸故障診斷的前提，由于主軸配置種類(lèi)較多，因此，在實(shí)施這一任務(wù)中，需要仔細(xì)閱讀機(jī)床廠(chǎng)家電氣原理圖，從而快速確定故障位置。根據(jù)VDL-850加工中心主軸系統(tǒng)實(shí)際連接情況，明確主軸連接方式，完成下表8-2-6填寫(xiě)。任務(wù)實(shí)施部件名稱(chēng)型 號(hào)功能任務(wù)實(shí)施2.根據(jù)報(bào)警現(xiàn)象，查閱資料。針對(duì)報(bào)警現(xiàn)象“P1220 無(wú)主軸放大器”，在現(xiàn)場(chǎng)提供的FANUC操作說(shuō)明書(shū)、維修說(shuō)明書(shū)以及硬件連接說(shuō)明書(shū)中，查閱報(bào)警信息