機電設(shè)備維修技術(shù) 課件 第3、4章 電氣控制電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試；基于980TDc數(shù)控車床電路維修

電氣控制對于設(shè)備相當(dāng)于大腦對于人體，是設(shè)備運控控制的核心。我們要對設(shè)備做維修，要掌握設(shè)備的電氣控制電路。要求我們對常規(guī)電路的元器件的安裝使用和電路連接熟練掌握。第三章電氣控制電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試運行“宇龍機電控制仿真軟件”加密鎖啟動之后，在“開始/程序/宇龍機電控制仿真軟件”菜單里點擊“宇龍機電控制仿真軟件”運行軟件彈出如下登錄界面：圖3-1宇龍機電控制軟件的登錄界面快速登錄：以普通用戶方式登錄。1.初始界面進入程序后，默認(rèn)進入的是“宇龍機電控制仿真軟件”的“機電控制系統(tǒng)”功能界面，如圖3-2所示窗口，功能展示浮動界面：

圖3-2功能界面

該界面分為五部分：分別為標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、元器件庫和機電控制仿真平臺。3.1.3電路仿真1.單個添加元器件用鼠標(biāo)左鍵單擊元器件選擇區(qū)的某個元器件后，鼠標(biāo)移動至機電控制仿真平臺上，光標(biāo)變成正方形，表示已選中某個元器件。在仿真編輯區(qū)點擊鼠標(biāo)左鍵，即可在仿真平臺上添加該元器件，如圖3-28所示：2.連續(xù)添加元器件用鼠標(biāo)左鍵選中元器件雙擊選擇區(qū)的某個元器件后，鼠標(biāo)移動至機電控制仿真平臺上，光標(biāo)變成正方形，表示已選中某個元器件。在仿真編輯區(qū)點擊鼠標(biāo)左鍵，即可在仿真平臺上添加該元器件，再次點擊鼠標(biāo)左鍵，可在仿真平臺上再次添加該元器件，如圖3-29所示：

圖3-29連續(xù)添加元器件示例一：編輯一個刀開關(guān)控制電燈的家用照明電路（1）分析系統(tǒng)的組成通過分析控制要求，該系統(tǒng)用到了交流220V電源、1個刀開關(guān)和1只電燈。（2）在仿真平臺上添加元器件首先到元器件選擇區(qū)中電源欄下，選取單相交流電源，單擊“單相交流電源-2”選項，將鼠標(biāo)移動至機電控制仿真平臺的合適位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，添加電源，如圖3-30所示。圖3-30交流220V電源然后單擊元器件選擇區(qū)中“開關(guān)”下的“刀開關(guān)”中的

選項，將鼠標(biāo)移動至機電控制仿真平臺中的合適位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，添加刀開關(guān)，如圖3-31所示：

再單擊元器件選擇區(qū)中“燈”下的“l(fā)ight”選項，將鼠標(biāo)移動至電路編輯區(qū)中的合適位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，添加燈，如圖3-32所示：圖3-32添加燈泡（3）組建照明系統(tǒng)利用平臺上的工具欄對系統(tǒng)進行搭建。首先，利用工具欄中的，在平臺上對系統(tǒng)的組成器件進行移動，將元器件擺放到合適的位置。鼠標(biāo)單擊工具欄中的，將鼠標(biāo)移動在原器件上，左鍵單擊元器件不放，移動鼠標(biāo)，改變元器件在平臺上的位置，如圖3-33所示：如果需要對元器件旋轉(zhuǎn)時，先把鼠標(biāo)的狀態(tài)點擊

變?yōu)檫x擇狀態(tài)，對要旋轉(zhuǎn)的器件單擊，選擇要旋轉(zhuǎn)的器件，在點擊工具欄中的

，就可完成器件的旋轉(zhuǎn)。

然后鼠標(biāo)單擊工具條中的

按鈕，彈出下列對話框，根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇電纜類型、電纜規(guī)格和導(dǎo)線的顏色，選擇好之后，點擊

，如圖3-34所示：圖3-34光標(biāo)變成十字形狀，點擊鼠標(biāo)左鍵，確定導(dǎo)線的起始位置，導(dǎo)線的起始點必須要在元器件的接線柱，如果沒有點中某個元器件的接線柱，將會彈出如圖3-35所示的提示對話框：圖3-35

當(dāng)選中某元器件的接線柱后，可以移動鼠標(biāo)來控制導(dǎo)線的繪制方向，如圖3-36和圖3-37所示：

圖3-36

注意：連接導(dǎo)線時，導(dǎo)線需要拐彎時，要點一下鼠標(biāo)左鍵，才能改變導(dǎo)線的方向。連好電路后如圖3-38所示：圖3-38

下圖3-85的電動機單向運轉(zhuǎn)電路的原理圖，如圖3-85所示，主電路由刀開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器FR的發(fā)熱元件和電動機M組成，控制電路由停止按鈕SB2、起動按鈕SB1、接觸器KM的常開輔助觸點和線圈、熱繼電器FR的常閉觸點組成。圖3-85連續(xù)運行控制線路三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)工作過程起動：合上刀QS→按下起動按鈕SB1→接觸器KM線圈通電→KM主觸點閉合和常開輔助觸點閉合→電動機M接通電源運轉(zhuǎn)；松開SB1→利用接通的KM常開輔助觸點自鎖、電動機M連續(xù)運轉(zhuǎn)。停機：按下停止按鈕SB2→KM線圈斷電→KM主觸點和輔助常開觸點斷開→電動機M斷電停轉(zhuǎn)。電路元器件選擇（1）電源：主電路的電源取決于三相異步電動機的額定電壓，即AC380V。控制電路的電源取決于控制電路的負載，即接觸器線圈的額定電壓。（2）低壓斷路器：低壓斷路器又稱為空氣開關(guān)。主電路的低壓斷路器選擇三相的即可。（3）熔斷器：首先熔斷器要三相的，其次，熔斷器的額定電流要大于電動機的額定電流，否則就會因過流燒掉。（4）接觸器：接觸器的選擇相對來說條件要多一些，①接觸器的觸點要夠用；②接觸器線圈的額定電壓要和控制電路的電源電壓相同。因為我們要在主電路元件選擇的時候選擇接觸器，但是接觸器的線圈要在控制電路中使用，很多時候會忽略線圈的電壓，這樣，在控制電路運行時，如果電源電壓和接觸器線圈電壓不匹配，會出現(xiàn)兩種情況：第一種是電源電壓大于接觸器電壓，接觸器線圈通電之后會被燒壞；第二種情況是電源電壓小于接觸器的電壓，通電之后，接觸器的觸點不能正常吸合，電動機不能正常運轉(zhuǎn)。（5）熱繼電器：熱繼電器的額定電流要大于電機的額定電流，否則常閉觸點動作，電機無法正常工作。6）電動機：電動機為三相異步電動機，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。電動機的選擇包括電動機種類、結(jié)構(gòu)型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇等，其中額定功率的選擇為主要內(nèi)容。根據(jù)電動機負載和發(fā)熱情況的不同電動機的工作方式（即工作制）分為連續(xù)工作方式、短時工作方式、周期工作方式、非周期變化工作方式和離散恒定負載工作方式等。電動機銘牌上標(biāo)明的工作方式應(yīng)和電動機實際運行的工作方式相一致。但有時也可不同，根據(jù)電動機的不同工作方式，按不同的變化負載的生產(chǎn)機械負載圖。預(yù)選電機功率，在繪制電機負載圖的基礎(chǔ)上進行發(fā)熱、過載能力及起動能力（籠型轉(zhuǎn)子異步電動機）的校驗。發(fā)熱校驗的方法有多種，但計算公式都是根據(jù)變化負載下電動機達到發(fā)熱穩(wěn)定循環(huán)時的平均溫升等于或者接近但小于絕緣材料所允許最高溫升為條件推導(dǎo)出來的。電動機種類選擇的依據(jù)：由機械特性、調(diào)速情況與起動性能、維護以及價格、工作方式（連續(xù)、短時、斷續(xù)周期工作制）決定。①當(dāng)生產(chǎn)機械對電動機的起動、制動、調(diào)速性能要求不高時，應(yīng)盡量采用交流電動機。a.對于負載平穩(wěn)，且無特殊要求的長期工作制機械，應(yīng)選用鼠籠型電動機；b.若要求電動機具有較好的起動性能，應(yīng)采用雙鼠籠或深槽式等高起動轉(zhuǎn)矩的異步電動機；c.對于具有有級調(diào)速的生產(chǎn)機械，應(yīng)采用鼠籠型多速異步電動機；d.對于電梯、橋式起重機類機械要求限制起動電流與提高起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)采用繞線式異步電動機；e.對于功率較大，又不需要調(diào)速的生產(chǎn)機械，且長期工作，應(yīng)采用同步電動機。②當(dāng)起動、制動、調(diào)速等性能采用交流電動機無法滿足時，則采用直流電動機或晶閘管一直流電動機（KZ－D）系統(tǒng)。在宇龍機電仿真軟件里，電動機的額定電流要小于導(dǎo)線以及電路中相關(guān)元器件的額定電流，否則導(dǎo)線和元器件要被過熱燒壞。（控制電路要選擇的元件有：（8）熔斷器：控制電路的熔斷器為單向熔斷器。（9）啟動按鈕：啟動按鈕一般是綠色的，不帶自鎖的。（10）停止按鈕：停止按鈕一般是紅色的，不帶自鎖的。元器件選擇完成，見下圖3-86。圖3-86三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)實物布局圖3.2.3元器件的安裝1.低壓斷路器的安裝：（1）低壓斷路器應(yīng)垂直配電板安裝，電源引線應(yīng)接到上端，負載引線接到下端。（2）低壓斷路器用作電源總開關(guān)或電動機控制開關(guān)時，在電源進線必須加裝刀開關(guān)或熔斷器等，以形成明顯的斷開點。（3）低壓斷路器在使用前應(yīng)將脫扣器工作面的防銹油脂擦干凈；各脫扣器動作值一旦調(diào)好就不允許再隨意變動，以免影響動作值。（4）使用過程中若遇分?jǐn)喽搪冯娏?，?yīng)及時檢查觸頭系統(tǒng)，若發(fā)現(xiàn)電灼燒痕，應(yīng)及時修理或更換。（5）斷路器上的積塵應(yīng)定期清除，并定期檢查各脫扣器動作值，給操作機構(gòu)添加潤滑劑。2.熔斷器的安裝與使用：（1）熔斷器應(yīng)完整無損，安裝時應(yīng)保證熔體和夾頭以及夾座接觸良好，并具有額定電壓、額定電流值標(biāo)志。（2）插入式熔斷器應(yīng)垂直安裝，螺旋式熔斷器的電源線應(yīng)接在瓷底座的下接線座上，負載線應(yīng)接在螺紋殼的上接線座上。這樣在更換熔斷管時，旋出螺帽后螺紋殼不帶電，保證了操作者的安全。（3）熔斷器內(nèi)要安裝合格的熔體，不能用多根小規(guī)格熔體并聯(lián)代替一根大規(guī)格熔體。（4）安裝熔斷器時，各級熔體應(yīng)相互配合，并做到下一級熔體規(guī)格比上一級規(guī)格小。（5）安裝熔絲時，熔絲應(yīng)在螺栓上沿順時針方向擁繞，壓在墊圈下，按緊螺釘?shù)牧?yīng)適當(dāng)，以保證接觸良好，同時注意不能損傷熔絲，以免減小熔體的截面積，產(chǎn)生局部發(fā)熱而產(chǎn)生誤動作。（6）更換熔體或熔管時，必須切斷電源。尤其不允許帶負荷操作，以免發(fā)生電弧灼傷。（7）對RM10系列熔斷器，在切斷過三次相當(dāng)于分?jǐn)嗄芰Φ碾娏骱?，必須更換熔斷管，以保證能可靠地切斷所規(guī)定分?jǐn)嗄芰Φ碾娏?。?）熔斷器兼做隔離件使用時應(yīng)安裝在控制開關(guān)的電源進線端；若僅做短路保護用，應(yīng)裝在控制開關(guān)的出線端。3.按鈕的安裝與使用：（1）按鈕安裝在面板上，應(yīng)布置整齊，排列合理，如根據(jù)電動機啟動的先后順序，從上到下或從左到右排列等。（2）同一機床運動部件有幾種不同的工作狀態(tài)（如上、下，前、后，松、緊等），應(yīng)使每一對相反狀態(tài)的按鈕安裝在一組。（3）按鈕的安裝應(yīng)牢固，安裝按鈕的金屬板或金屬按鈕盒必須可靠接地。（4）由于按鈕的觸頭間距較小，如有油污等極易發(fā)生短路故障，所以應(yīng)注意保持觸頭間的清潔。（5）光標(biāo)按鈕一般不宜用于需長期通電顯示處，以免塑料外殼過度受熱而變形，使更換燈泡困難。4.交流接觸器的安裝：（1）交流接觸器一般應(yīng)安裝在垂直面上，傾斜度不得超過5；若有散熱孔，則應(yīng)將有孔的一面放在垂直方向上，以利散熱，并按規(guī)定留有適當(dāng)?shù)娘w弧空間，以免飛弧燒壞相鄰電器。（2）安裝和接線時，注意不要將零件失落或掉入接觸器的內(nèi)部。安裝孔的螺釘應(yīng)裝有彈簧墊圈和平墊圈，并擰緊螺釘以防振動松脫。(3)一般情況下，接觸器上端子的名稱：主觸點是L1/T1，L2/T2，L3/T3；

輔助常開觸點是NO（即normallyopen）

輔助常閉觸點是NC(即normallyclose)

線圈是A1/A2(4)安裝完畢，檢查接線正確無誤后，在主觸頭不帶電的情況下操作幾次，然后測量產(chǎn)品的動作值和釋放值，所測數(shù)值應(yīng)符合產(chǎn)品的規(guī)定要求。序號熱繼電器額定電流/A連接導(dǎo)線截面積/mm2連接導(dǎo)線種類1102.5單股銅芯塑料線2204單股銅芯塑料線33016多股銅芯橡皮線5.熱繼電器的安裝與使用：（1）熱繼電器必須按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的方式安裝。安裝處的環(huán)境溫度應(yīng)與電動機所處環(huán)境溫度基本相同。當(dāng)與其他電器安裝在一起時，應(yīng)注意將熱繼電器安裝在其他電器的下方以免其動作特性受到其他電器發(fā)熱的影響。（2）熱繼電器安裝時應(yīng)清除觸頭表面的塵污，以免因接觸電阻過大或電路不通而影響熱繼電器的動作性能。（3）熱繼電器出線端的連接導(dǎo)線，按表3-2的規(guī)定選用。這是因為導(dǎo)線的粗細和材料將影響到熱元件端接點傳導(dǎo)到外部熱量的多少。導(dǎo)線過細，軸向?qū)嵝圆?，熱繼電器可能提前動作；反之，導(dǎo)線過粗，軸向?qū)峥?，熱繼電器可能滯后動作。表3-2熱繼電器連接導(dǎo)線選用表（4）使用中的熱繼電器應(yīng)定期通電校驗。此外，當(dāng)發(fā)生短路事故后，應(yīng)檢查熱元件是否已水久變形。若已變形，則需通電校驗。因熱元件變形或其他原因致使動作不準(zhǔn)確時，只能調(diào)整其可調(diào)部件，而絕不能彎折熱元件。（5）熱繼電器在出廠時均調(diào)整為手動復(fù)位方式，如果需要自動復(fù)位，只要將復(fù)位螺釘順時針方向旋轉(zhuǎn)3～4圈，并稍微擰緊即可。（6）熱繼電器在使用中應(yīng)定期用布擦凈塵埃和污垢，若發(fā)現(xiàn)雙金屬片上有銹斑，應(yīng)用清潔棉布蘸汽油輕輕擦除，切忌用砂紙打磨。表3-2熱繼電器連接導(dǎo)線選用表6.電動機的安裝三角形接線時，三相電機每一個繞組承受線電壓（380V），而星形接線時，電機每一承受相電壓（220V）。在電機功率相同的情況，角線電機的繞組電流較星接電機電流小。當(dāng)電機接成Y型運行時起動轉(zhuǎn)矩僅是三角形接法的一半，但電流僅僅是三角形起動的三分之一左右。三角形起動時電流是額定電流的4－7倍，但轉(zhuǎn)矩大。轉(zhuǎn)速是一樣的，但轉(zhuǎn)矩不一樣。

三相異步電動機有兩種接線方式：Y型接法和△接法。圖3-87給出了兩種接法的示意圖。圖3-87電動機的接線方式3.2.3三相異步電動機單向運轉(zhuǎn)接線接下來開始接線，先接主電路，按照原理圖的順序，從上到下，從左到右，依次完成。在接線過程中，如果看不清楚端子上的標(biāo)注，可以通過軟件中的視圖切換的方式來查看元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖3-88。一般情況下，不在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的視圖上接線，一是不利于大家對實物元器件接線端子名稱的掌握，二是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的觸點分布和實物的視圖有偏差，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖上接線，有可能導(dǎo)致接線端子上的導(dǎo)線接觸不良而無法正常工作。根據(jù)電氣原理圖，完成主電路的接線，完成的接線如圖3-89?？刂齐娐吩谶B接過程中，一定要按照原理圖的電路連接的先后順序連接實物圖，看清楚元器件上面觸點的端子名稱，分清楚按鈕的常開常閉觸點，不能憑自己的想當(dāng)然來接線。根據(jù)原理圖完成控制電路的接線。3.3PLC控制三相異步電動機正反轉(zhuǎn)PLC廣泛應(yīng)用在設(shè)備控制中，比如數(shù)控機床，自動化生產(chǎn)線和機器人，智能制造業(yè)離不開PLC的控制，那對于PLC的電路連接和控制方式我們應(yīng)該掌握，這樣維護越來越復(fù)雜的設(shè)備才能得心應(yīng)手。下面以PLC控制三相異步電動機正反轉(zhuǎn)為例，介紹PLC的接線和編程方式。

以實訓(xùn)室的三菱PLC，型號MIT_FX2N_48MR為例，如圖3-91。

圖3-91MIT_FX2N_48MR型三菱PLC電氣原理圖如圖3-92從原理圖我們可以看到，需要的元器件除了PLC外，還有：低壓斷路器，熔斷器，接觸器，熱繼電器，啟動按鈕，停止按鈕等。元件布局圖如下：在這個電路中，接觸器線圈額定電壓選的是AC220V，所以控制電路的電源應(yīng)該是AC220V，AC380V電源中，任意一相火線和零線N的電壓是AC220V。從元器件到負載電動機，中間用了端子排。然后對PLC完成接線，首先，PLC的供電電源為AC220V，接PLC的L和N端，如圖3-94。圖3-94PLC電源接線圖在這個電路里，三相異步電動機采用的是Y型接法，接觸器KM1為電動機正轉(zhuǎn)接觸器，KM2為電動機反轉(zhuǎn)接觸器，KM1和KM2出線端的接線端子有兩個接線端子的相序是反接的。控制電路接線要按照原理圖來接，I/O分配一定不能接錯，不然程序也會跟著出錯，導(dǎo)致電路不能運行。然后對PLC編程，調(diào)出PLC編程的界面，編程方式和三菱PLC的GXdeveloper編程方式一樣。程序如下：最后將程序?qū)隤LC中，運行電路，可以看到按下SB1，電動機正轉(zhuǎn)，按下SB2，電動機反轉(zhuǎn)，按下停止按鈕SB3，電動機停止運行。在電路設(shè)計中，停止、急停按鈕和用于安全保護的限位開關(guān)等硬件常閉觸點比常開觸點更為可靠。如果外接的停止、急停按鈕的常開觸點接觸不好或線路斷線，緊急情況時按停止、急停按鈕不起作用。如果PLC外接的是停止、急停按鈕的常閉觸點，出現(xiàn)上述問題時將會使設(shè)備停機，有利于及時發(fā)現(xiàn)和處理存在的問題。因此用停止、急停常閉按鈕和安全保護的限位開關(guān)的常閉觸點給PLC提供輸入信號更安全更可靠。在這個電路中，停止按鈕SB3接常閉觸點，程序中對應(yīng)的輸入點X3應(yīng)該用常開觸點，PLC上電后，SB3不動作，X3有輸入，程序中X3的觸點動作，常開觸點動作后閉合，按下啟動SB1或者SB2，電動機啟動。如果用X3用常閉觸點，PLC上電后，X3的常閉觸點斷開，電動機反而不能正常運轉(zhuǎn)了。前面的兩個電路主要是完成的常見的電氣元器件的仿真，那在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常會用到的液壓系統(tǒng)中，也有電氣元件，比如電磁閥，電氣控制電路控制電磁閥的通斷電，再用電磁閥控制液壓回路的流通或斷開。那我們通過完成鉆孔動力頭的控制要求來掌握電氣控制電路如何控制電磁閥的通斷。3.4知識與應(yīng)用拓展鉆孔動力頭的控制要求：某一冷加工自動線有一個鉆孔動力頭設(shè)備，該動力頭的加工過程是：1.動力頭在原位（SQ1）時，加以啟動信號，接通電磁閥YV1，動力頭快進。2.動力頭碰到限位開關(guān)SQ2后，接通電磁閥YV1和YV2，動力頭由快進轉(zhuǎn)為工進，同時動力頭電機轉(zhuǎn)動（由KM1控制）。3.動力頭碰到限位開關(guān)SQ3后，電磁閥YV1和YV2失電，并開始延時10秒。4.延時時間到，接通電磁閥YV3，動力頭快退。5.動力頭回到原位碰到限位開關(guān)SQ1后即停止電磁閥YV3及動力頭電機，延時5秒后，自動進入循環(huán)工作。6.循環(huán)3次后系統(tǒng)停止工作。圖3-97是宇龍機電控制軟件中的鉆孔動力頭實物圖：

切換視圖，可以看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖3-99：

圖3-99內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖元器件的使用說明：行程開關(guān)：用鼠標(biāo)點擊行程開關(guān)，然后移動鼠標(biāo)可改變行程開關(guān)的位置，行程開關(guān)的初始狀態(tài)是上面為常開觸點，下面為常閉觸點。用行程開關(guān)來控制鉆頭電機的運動、停止。動力頭電機：一個三相異步電動機，給它通電，動力頭電機運轉(zhuǎn)。電動機的接線圖為：

3-100電動機的接線圖電磁閥：給YV1通電，動力頭快進；給YVI、YV2通電，動力頭工進；給YV3通電，動力頭快速后退。分析：控制要求里面有定時和計數(shù)，采用PLC作為控制元件，便于定時和計數(shù)。用PLC控制鉆孔動力頭設(shè)備，示意圖如圖3-101。圖3-101動作示意圖PLC輸入端的設(shè)備有：啟動按鈕，熱繼電器常閉觸點，SQ1，SQ2，SQ3行程開關(guān)。PLC輸出設(shè)備有：控制電機的接觸器線圈，YV1，YV2，YV3。具體見表3-3。輸入設(shè)備輸入點編號輸出設(shè)備輸出點編號啟動按鈕X0KM1線圈Y0SQ1X1YV1Y1SQ2X2YV2Y2SQ3X3YV3Y3KM1線圈的額定電壓是AC220，電磁閥的額定電壓在鉆孔動力頭的仿真電路中沒有要求，這里采用和接觸器線圈相同的額定電壓。接線原理圖如圖3-102：作業(yè)：使用宇龍機電控制仿真軟件仿真電動機正反轉(zhuǎn)的電路圖，原理圖如下圖3-106。要求：控制電路的電源電壓為AC220V。有必要的短路保護和過載保護。有必要的電氣互鎖和按鈕互鎖。

圖3-106三相異步電動機正反轉(zhuǎn)原理圖控制要求：圖中SQ1、SQ2和SQ3是檢測滑臺運行位置的行程開關(guān)，SQ4、SQ5是檢測絲錐運行位置的行程開關(guān)，。滑臺的運動是由3個電磁閥打開和關(guān)閉油路控制，絲錐的運動是由一臺電動機進行正反轉(zhuǎn)控制。初始位置為：滑臺處于原位SQ1，絲錐處于原位SQ4處。當(dāng)按下起動按鈕后，第一個電磁閥打開，油壓將滑臺快速推進到SQ2，此時第二個電磁閥打開，滑臺變?yōu)槁偾斑M。到SQ3時，絲錐電動機正轉(zhuǎn)前進。到達終點SQ5后電動機能耗制動停止。3S之后絲錐電動機反轉(zhuǎn)，后退到SQ4，并再次電動機能耗制動停止。此時第三個電磁閥打開，油壓將滑臺快速推回到原位，整個加工過程停止。啟動X0電機正轉(zhuǎn)Y1絲錐左限位X4電機反轉(zhuǎn)Y2絲錐右限位X5快進Y3工作左X1工進Y4工作臺中行程開關(guān)X2后退Y5工作臺右X3

使用說明：

行程開關(guān)：用鼠標(biāo)點擊行程開關(guān)（共有3個），移動鼠標(biāo)，可以左右移動行程開關(guān)的位置，行程開關(guān)的初始狀態(tài)是上面為常開觸點，下面為常閉觸點。用行程開關(guān)來檢測滑臺運行位置。絲錐限位開關(guān)用來檢測絲錐的運行位置（左限位和右限位共2個）。由于絲錐的初始狀態(tài)在左邊，因此它的左限位初始狀態(tài)是上面常開，下面常閉。右限位初始狀態(tài)是上面常閉，下面常開。

絲錐電機為交流三相異步電動機，絲錐電動機正轉(zhuǎn)，絲錐前進；反之絲錐電動機反轉(zhuǎn)，絲錐后退。電動機的接線圖3-107：

圖3-107電動機的接線圖滑臺：

用來控制滑臺的動作，COM是公共端，當(dāng)快進端和COM端作為一對接入電源是滑臺快進。工進，后退類似！

第四章基于980TDc數(shù)控車床電路維修

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computernumericalcontrolmachinetools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：1.對加工對象的適應(yīng)性強，適應(yīng)模具等產(chǎn)品單件生產(chǎn)的特點，為模具的制造提供了合適的加工方法；2.加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；3.可進行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；4.加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；5.機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；6.機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；7.）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，使用了計算機控制方法，為計算機輔助設(shè)計、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ)；8.對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高；9.可靠性高。4.1數(shù)控機床特點數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。

4.2基本組成控制介質(zhì)數(shù)控裝置伺服機構(gòu)輔助控制裝置檢測裝置機床本體圖4-1數(shù)控機床組成框圖

1.控制介質(zhì)控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體。隨數(shù)控裝置類型的不同而不同，常用的有磁盤、移動硬盤、Flash（U盤）等（見圖4-2）。a)b)c)圖4-2常見控制介質(zhì)a)磁盤b)移動硬盤c)U盤2.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC（ComputerNumericalControl）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（SoftwareNC）。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。（1）輸入裝置：將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數(shù)控）輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。①紙帶輸入方式：可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。②MDI手動數(shù)據(jù)輸入方式：操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。在控制裝置編輯狀態(tài)（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。在具有會話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動生成加工程序。③采用DNC直接數(shù)控輸入方式：把零件程序保存在上級計算機中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來自計算機的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。（2）信息處理：輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲并進行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運動控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關(guān)等），數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。（3）輸出裝置：輸出裝置與伺服機構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅(qū)動伺服系統(tǒng)，從而控制機床按規(guī)定要求運動。

圖4-3數(shù)控裝置3.伺服與測量反饋系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。

伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅(qū)動裝置。測量元件將數(shù)控機床各坐標(biāo)軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達到設(shè)定值所需的位移量指令。

圖4-4伺服結(jié)構(gòu)a）驅(qū)動裝置

b）

伺服電動機4.機床主體機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數(shù)控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點：（1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應(yīng)數(shù)控機床連續(xù)自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補償?shù)却胧?，可減少熱變形對機床主機的影響。（2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動和進給伺服驅(qū)動裝置，使數(shù)控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（3）采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。5.數(shù)控機床輔助裝置輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。4.3維護檢修延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預(yù)防各種故障，提高數(shù)控機床的平均無故障工作時間和使用壽命。4.3.1.使用注意（1）數(shù)控機床的使用環(huán)境：對于數(shù)控機床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠離震動較大的設(shè)備（如沖床）和有電磁干擾的設(shè)備；（2）電源要求；（3）數(shù)控機床應(yīng)有操作規(guī)程：進行定期的維護、保養(yǎng)，出現(xiàn)故障注意記錄保護現(xiàn)場等；（4）數(shù)控機床不宜長期封存，長期會導(dǎo)致儲存系統(tǒng)故障，數(shù)據(jù)的丟失；（5）注意培訓(xùn)和配備操作人員、維修人員及編程人員。4.3.2數(shù)控系統(tǒng)的維護（1）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護制度（2）防止灰塵進入數(shù)控裝置內(nèi)：漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。（3）定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)（4）經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓：電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85%～110%。（5）定期更換存儲器用電池。（6）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護：經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機床運行溫機程序。（7）備用電路板的維護機械部件的維護。4.4.數(shù)控機床故障診斷方法數(shù)控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。第一階段的故障檢測就是對數(shù)控機床進行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判定故障性質(zhì)，并分離出故障的部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板，以縮短修理時間。為了及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，快速確定故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應(yīng)盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應(yīng)盡可能短。為此，可以采用以下的診斷方法：1.直觀法2.CNC系統(tǒng)的自診斷功能3.數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查4.報警指示燈顯示故障5.備板置換法6.交換法7.敲擊法8.測量比較法4.5數(shù)控機床故障故障排除1.初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。2.參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。3.調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，即調(diào)節(jié)使電機起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。4.備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機床迅速投入正常運轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是最常用的排故辦法。5.改善電源質(zhì)量法：一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。6.維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。眾所周知，高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，而推動這種發(fā)展趨勢的正是數(shù)控機床，如何合理利用好數(shù)控機床的各項性能和維護好機床的精度，就顯得至關(guān)重要。電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機或毀壞整個系統(tǒng)。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機時間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運行。4.6.電源要求同時，由于數(shù)控設(shè)備使用的是三相交流380V電源，所以安全性也是數(shù)控設(shè)備安裝前期工作中重要的一環(huán)，基于以上的原因，對數(shù)控設(shè)備使用的電源有以下的要求：1.電網(wǎng)電壓波動應(yīng)該控制在+10%～－15%之間，而我國電源波動較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。電高峰期間，例如白天上班或下班前的一個小時左右以及晚上，往往超差較多，甚至達到±20%。使機床報警而無法進行正常工作，并對機床電源系統(tǒng)造成損壞。甚至導(dǎo)致有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的丟失等。這種現(xiàn)象，在CNC加工中心或車削中心等機床設(shè)備上都曾發(fā)生過，而且出現(xiàn)頻率較高，應(yīng)引起重視。建議在CNC機床較集中的車間配置具有自動補償調(diào)節(jié)功能的交流穩(wěn)壓供電系統(tǒng)；單臺CNC機床可單獨配置交流穩(wěn)壓器來解決。2.建議把機械電氣設(shè)備連接到單一電源上。如果需要用其他電源供電給電氣設(shè)備的某些部分（如電子電路、電磁離合器），這些電源宜盡可能取自組成為機械電氣設(shè)備一部分的器件（如變壓器、換能器等）。對大型復(fù)雜機械包括許多以協(xié)同方式一起工作的且占用較大空間的機械，可能需要一個以上的引入電源，這要由場地電源的配置來定。除非機械電氣設(shè)備采用插頭/插座直接連接電源處，否則建議電源線直接連到電源切斷開關(guān)的電源端子上。如果這樣做不到，則應(yīng)為電源線設(shè)置獨立的接線座。電源切斷開關(guān)的手柄應(yīng)容易接近，應(yīng)安裝在易于操作位置以上0.6m～1.9m間。上限值建議為1.7m。這樣可以在發(fā)生緊急情況下迅速斷電，減少損失和人員傷亡。3.數(shù)控設(shè)備對于壓縮空氣供給系統(tǒng)的要求數(shù)控機床一般都使用了不少氣動元件，所以廠房內(nèi)應(yīng)接人清潔的、干燥的壓縮空氣供給系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。其流量和壓力應(yīng)符合要求。壓縮空氣機要安裝在遠離數(shù)控機床的地方。根據(jù)廠房內(nèi)的布置情況、用氣量大小，應(yīng)考慮給壓縮空氣供給系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安裝冷凍空氣于煤機、空氣過濾器、儲氣罐、安全閥等設(shè)備。4.數(shù)控設(shè)備對于工作環(huán)境的要求精密數(shù)控設(shè)備一般有恒溫環(huán)境的要求，只有在恒溫條件下，才能確保機床精度和加工度。一般普通型數(shù)控機床對室溫沒有具體要求，但大量實踐表明，當(dāng)室溫過高時數(shù)控系統(tǒng)的故障率大大增加。潮濕的環(huán)境會降低數(shù)控機床的可靠性，尤其在酸氣較大的潮濕環(huán)境下，會使印制線路板和接插件銹蝕，機床電氣故障也會增加。因此中國南方的一些用戶，在夏季和雨季時應(yīng)對數(shù)控機床環(huán)境有去濕的措施。（1）工作環(huán)境溫度應(yīng)在0～35℃之間，避免陽光對數(shù)控機床直接照射，室內(nèi)應(yīng)配有良好的燈光照明設(shè)備。（2）為了提高加工零件的精度，減小機床的熱變形，如有條件，可將數(shù)控機床安裝在相對密閉的、加裝空調(diào)設(shè)備的廠房內(nèi)。（3）工作環(huán)境相對濕度應(yīng)小于75%。數(shù)控機床應(yīng)安裝在遠離液體飛濺的場所，并防止廠房滴漏。（4）遠離過多粉塵和有腐蝕性氣體的環(huán)境。4.7.GSK980TDc數(shù)控車床GSK980TDc數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計，主要由電源模塊、操作面板模塊、變頻調(diào)速模塊、交流伺服模塊、電機模塊、按鈕模塊及故障設(shè)置模塊所組成。該設(shè)備采用開放式設(shè)計，可在設(shè)備上進行數(shù)控編程、交流伺服的操作、變頻器的操作等方面單一技能的操作實訓(xùn)，也能夠模擬工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)各自情況對系統(tǒng)的控制要求，進行自行設(shè)計、組合安裝、調(diào)試，從而更好培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析能力。4.7.1GSK980TDc數(shù)控車床技術(shù)參數(shù)工作電源：三相五線380V±5%50Hz安全保護：漏電保護（動作電流≤30mA），過流保護，熔斷器保護額定功率：≤2.0KVA環(huán)境溫度：-10℃一40℃相對濕度：≤90%(25℃)數(shù)控系統(tǒng)：GSK980TDc變頻器：FR-E740-0.4KW主軸電機：60W外形尺寸：電氣控制柜800mm×350mm×1800m4.7.2GSK980TDc數(shù)控車床結(jié)構(gòu)設(shè)備外觀如圖4-5，采用分立式設(shè)計，由電氣控制柜、機械安裝臺組成，電氣柜正面裝有數(shù)控系統(tǒng)和操作面板，數(shù)控系統(tǒng)有主軸電機及主軸編碼器，系統(tǒng)左上角裝有三色燈，背面安裝有網(wǎng)孔板，用以安裝變頻器、伺服驅(qū)動器、交流接觸器、繼電器、保險絲座、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、接線端子排、I/O分線板、走線槽等，電控柜下方裝有變壓器；機械安裝平臺上面安裝有四工位電動刀架。數(shù)控系統(tǒng)模塊采用廣數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)，控制信號均引至網(wǎng)孔板的接線端子排上。下圖是設(shè)備的各個部分的結(jié)構(gòu)的名稱說明，機床側(cè)的主要運動機構(gòu)是主軸，刀架，工作臺和機床尾座。GSK980TDc數(shù)控車床的主運動是指主軸通過卡盤帶動工件旋轉(zhuǎn)，主軸的旋轉(zhuǎn)是由主軸電動機經(jīng)傳動機構(gòu)拖動。根據(jù)工件材料性質(zhì)、車刀材料及幾何形狀、工件直徑、加工方式及冷卻條件的不同，要求主軸有不同的切削速度。主軸的變速是由變頻器控制主軸電動機實現(xiàn)的。GSK980TDc數(shù)控車床上控制主軸的三相異步電動機和主軸之間為帶傳動，由于操作者要觀察主軸的轉(zhuǎn)速，在主軸的尾端加裝了編碼器，編碼器和主軸之間也是帶傳動。主軸箱里可以看到兩根皮帶，其中一根長的是電動機和主軸之間的傳動帶，短的的是主軸和編碼器之間的傳動帶。如下圖4-7。

GSK980TDc數(shù)控車床的進給運動是指工作臺帶動刀架在X軸方向或者Z軸方向做直線運動?？刂乒ぷ髋_X軸和Z軸移動的分別是兩個伺服電動機。工作臺的Z軸移動和伺服電動機之間的傳動機構(gòu)是絲桿，工作臺X軸移動和伺服電機之間的傳動機構(gòu)是皮帶和絲桿，電動機通過皮帶帶動絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿轉(zhuǎn)動帶動工作臺的左右移動。伺服電動機帶動絲桿傳動的示意圖如圖4-8。圖4-8工作臺傳動示意圖刀架是四工位的刀架，控制刀架旋轉(zhuǎn)的是三相異步電動機。電動機和刀架之間的主要傳動機構(gòu)是蝸輪（15）和蝸桿（6），內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖4-9。機床尾座主要用來對細長軸的工件進行固定，避免加工過程中工件出現(xiàn)晃動。電氣控制柜主要用來為機床側(cè)各個運動機構(gòu)提供可靠電源，并控制機床側(cè)主軸，刀架和工作臺的運動以及一些輔助電路的控制（指示燈，冷卻泵等）。4.8.GSK980TDc數(shù)控車床的電路數(shù)控機床由于智能化程度高，對機床的電路系統(tǒng)要求也越來越高，機床上的電路越來越模塊化，傳感器也越來越多，越來越復(fù)雜。電路圖的查閱方式也區(qū)別普通機床，普通機床由于電路元器件不多，電路連接相對簡單，一般情況下整個機床的電路在一張圖紙上，便于維修人員查閱。而數(shù)控車床的電路由于元器件多，電路連接復(fù)雜，一般把整個機床的電路分成幾部分，每一部分的編號不同，比如電源部分的編號是N00，當(dāng)前為電源部分第一頁，那當(dāng)前頁的編號為N00/1。每一頁上標(biāo)有橫縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)一般是1,2,3,4,5，.......，10，縱坐標(biāo)一般是A，B，C，D，E，F(xiàn)，這樣的目的是為了便于確定某一個電器元件在這一頁上的位置，便于查閱。我們一下面這張圖紙（圖4-9變壓器圖）為例說明。從這張電路圖我們可以看到，橫坐標(biāo)是1-10，縱坐標(biāo)是A-F，這一頁的標(biāo)號是D01/2，那么我們說QF4這個元件的位置是D01/2.C4，而QF14的位置是D01/2.E4。這樣便于我們在整本電氣圖中中快速地找到我們想找到的電器元件。從上圖中可以看到，QF14出線端的線接的位置是P01/1.B4和P01/2.B4，其實這個位置的線并不是斷了，而是由于圖紙排版的原因沒有直接相連，給出了連接的位置，我們翻到P01/1和P01/2，就可以看到B4位置的線號和QF14出線端的線號是一樣的，說明是連接在一起的。下面我們來看實訓(xùn)設(shè)備的具體電路圖。

4.8.1冷卻泵電路：控制電路冷卻泵電動機主電路圖圖4-10和圖4-11是和冷卻泵相關(guān)的電路圖，從圖4-10中找到冷卻泵的控制電路圖，從圖4-11中找到冷卻泵的主電路圖。可以看到，冷卻泵由一臺三相異步電動機提供動力，三相異步電機的控制電路相對簡單，由接觸器（KM1）主觸點通斷控制三相異步電機的運轉(zhuǎn)，控制電路控制接觸器（KM1）線圈的通斷電，從電路圖我們可以看到，在KM1主觸點旁邊標(biāo)有位置編號，這個位置編號的作用是什么呢？找到P02/1.D7的位置，我們可以看出來，KM1主觸點旁邊標(biāo)注的位置編號是KM1線圈的位置。同樣，我們在KM1線圈旁邊標(biāo)注的是KM1主觸點的位置（如果KM1接觸上用到了輔助常開觸點和輔助常閉觸點，也會在這里標(biāo)注出來），這樣標(biāo)注出來的作用便于維護人員在查閱電路圖的時候，找到其中一頁，很快找出相關(guān)聯(lián)的元器件的位置，為維護人員翻閱圖紙節(jié)省時間?？刂齐娐分校刂凭€圈通斷電的是KA1的常開觸點，而KA1的線圈的在哪兒呢？從電路圖KA1常開觸點旁邊的標(biāo)注看到，是在N00/1.D2的位置，先找到項目代號為N00/1的一頁圖紙，在找到坐標(biāo)為D2的位置，就可以找到KA1的線圈，見下圖4-12。這里可以看到，KA1的線圈下方標(biāo)注了KA1常開觸點的位置，P02/1.C7，即冷卻控制回路的電路圖。KA1線圈的通斷電是由PLC輸出點Y0.0控制的，整個控制過程是這樣的，Y0.0有輸出，KA1線圈通電，KA1常開觸點閉合，KM1的線圈通電，KM1的主觸點閉合，冷卻泵電動機工作。停止工作過程：PLC輸出點Y0.0停止輸出，KA1線圈斷電，KA1常開觸點復(fù)位斷開，KM1線圈斷電，KM1的主觸點復(fù)位斷開，冷卻泵斷開電源，停止工作。數(shù)控機床的一個電機的工作，往往涉及幾張圖紙，而在厚厚的電氣圖紙中找到我們想要的圖紙，需要圖紙之間的相互關(guān)聯(lián)，使我們的查找方便快捷。大部分都是采用這種位置關(guān)聯(lián)的形式，快速，準(zhǔn)確找到我們想看到的圖紙。1.刀架電機的電路分析從所有圖紙中找到和刀架電機相關(guān)的電路圖，如果先找到的是刀架電機的主電路圖（圖4-13），我們可以根據(jù)接觸器主觸點旁邊的位置標(biāo)注找到接觸器線圈的位置，即刀架電機的控制的電路，P02/02,（圖4-14）。4.8.2.刀架電機刀架電動機主電路圖刀架電動機控制電路控制KA7和KA8常開觸點接通的依然是PLC輸出電路圖（圖4-12），Y1.6和Y1.7。

刀架電機的工作過程即換刀過程：刀架電機主電路中有一個FV3，是防止干擾的浪涌吸收器。為了確保CNC穩(wěn)定工作，在CNC安裝連接時有必要采取以下措施：①CNC要遠離產(chǎn)生干擾的設(shè)備（如變頻器、交流接觸器、靜電發(fā)生器、高壓發(fā)生器以及動力線路的分段裝置等）。②要通過隔離變壓器給CNC供電，安裝CNC的機床必須接地，CNC和驅(qū)動單元必須從接地點連接獨立的接地線。③抑制干擾：在交流線圈兩端并聯(lián)RC回路（如FV31和FV41），RC回路安裝時要盡可能靠近感性負載：在直流線圈的兩端反向并聯(lián)續(xù)流二極管（如圖3.8PLC輸出電路圖中KA1到KA8旁邊的反向并聯(lián)續(xù)流二極管）：在交流電機的繞組端并接浪涌吸收器（如FV3）。2.故障舉例：刀架故障診斷與維修（1）情景描述：一臺數(shù)控車床在進行換刀時，找不到1號刀，經(jīng)過1號刀位時，刀架不停，刀架一直轉(zhuǎn)，過一段時間后，出現(xiàn)尋不到刀報警。故障分析流程圖：1號刀換刀故障都不可以換刀查看1號刀位傳感器狀態(tài)調(diào)整或更換發(fā)訊盤測試234號刀是否可以換刀不可以可以檢查發(fā)訊盤電源電動刀架工作原理：數(shù)控車床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四工位和六工位刀架，回轉(zhuǎn)刀架按其工作原理可分為機械螺母升降轉(zhuǎn)位、十字槽轉(zhuǎn)位等方式，其換刀過程一般為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架壓緊并定位等幾個步驟?；剞D(zhuǎn)刀架必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工的切削力。同時還要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。在JOG方式下，進行換刀，主要是通過機床控制面板上的手動換刀鍵來完成的，一般是在手動方式下，按下?lián)Q刀鍵，刀位轉(zhuǎn)入下一把刀。刀架在電氣控制上，主要包含刀架電機正反轉(zhuǎn)和霍爾傳感器兩部分，實現(xiàn)刀架正反轉(zhuǎn)的是三相異步電機，通過電機的正反轉(zhuǎn)來完成刀架的轉(zhuǎn)位與鎖緊；而刀位傳感器一般是由霍爾傳感器構(gòu)成，四工位刀架就有四個霍爾傳感器安裝在一塊圓盤上，但觸發(fā)霍爾傳感器的磁鐵只有一個，也就是說，四個刀位信號始終只有一個為“1”或者“0”，其他信號相反。圖4-16是電動刀架與PLC的連接圖，包含輸入與輸出兩部分，輸入主要是刀位信號，輸出是刀架電機的正反轉(zhuǎn)，對應(yīng)的控制邏輯由PLC設(shè)計完成。

圖4-16GSK980TDc數(shù)控車床系統(tǒng)提供PLC狀態(tài)查詢，我們可以按系統(tǒng)面板上的【SYSTEM】-【PLC】-【信號】，查詢現(xiàn)有地址的狀態(tài)（圖4-17）。正常狀態(tài)下的刀架是有一位是低電平，三個為高電平，如果四位相同，那么就表示刀架信號異常，就會產(chǎn)生不能換刀的故障，這時候，就需要用檢查發(fā)訊盤與線路了。GSK980TDc提供的信號狀態(tài)查詢功能，可以很好的進行信號狀態(tài)的查詢，對判斷故障原因提供很大的方便。這個功能是需要我們牢固掌握的。（3）調(diào)整或更換發(fā)訊盤計劃實施：拆卸與更換發(fā)訊盤發(fā)訊盤的安裝位置拆卸發(fā)訊盤蓋用十字螺絲刀擰下發(fā)詢盤上的4顆螺釘調(diào)整發(fā)訊盤位置調(diào)整發(fā)詢盤位置，通過PLC狀態(tài)表來判斷發(fā)詢盤的好壞，同時也需要測量發(fā)詢盤的電源電壓。本項目中是發(fā)詢盤位置不準(zhǔn)，導(dǎo)致1號刀位丟失，重新調(diào)整發(fā)詢盤位置，排除故障。（4）小結(jié)：刀架故障是常見的數(shù)控車床故障，原因很多，也有是因為刀架電機正反轉(zhuǎn)不良造成的，所以需要仔細掌握刀架與PLC的控制過程，發(fā)現(xiàn)故障原因。本次故障的維修主要是通過PLC狀態(tài)表，查看刀位信號，從而判斷故障原因，也可以通過萬用表測試相關(guān)信號的電平來進行判斷。啟動控制電路指的是控制CNC系統(tǒng)啟動的電路，電路圖的項目代號分別是P02/1，P03/1以及B03/1，具體圖紙如圖4-21，圖4-22，圖4-23：4.8.3.啟動控制電路啟動控制電路控制電路圖4-21左邊是啟動控制電路圖，其中的SB1是控制面板下方的“電源斷開”按鈕，SB2是“電源接通”按鈕?？刂七^程是：按下SB2的電源接通按鈕，KM0線圈通電，KM0觸點動作，AC220的電源通過KM0的主觸點到達CNC的CN1，其實在CN1和KM0主觸點之間還有個一電器元件，即開關(guān)電源。啟動控制電路主電路開關(guān)電源（SwitchModePowerSupply，簡稱SMPS），又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個位準(zhǔn)的電壓，透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，例如個人電腦，而開關(guān)電源就進行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。開關(guān)電源不同于線性電源，開關(guān)電源利用的切換晶體管多半是在全開模式（飽和區(qū)）及全閉模式（截止區(qū)）之間切換，這兩個模式都有低耗散的特點，切換之間的轉(zhuǎn)換會有較高的耗散，但時間很短，因此比較節(jié)省能源，產(chǎn)生廢熱較少。理想上，開關(guān)電源本身是不會消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時間來達到。相反的，線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過程中，晶體管工作在放大區(qū)，本身也會消耗電能。開關(guān)電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點，而且因為開關(guān)電源工作頻率高，可以使用小尺寸、輕重量的變壓器，因此開關(guān)電源也會比線性電源的尺寸要小，重量也會比較輕。若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時，開關(guān)電源比線性電源要好。不過開關(guān)電源比較復(fù)雜，內(nèi)部晶體管會頻繁切換，若切換電流尚未以處理，可能會產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備，而且若開關(guān)電源沒有