數(shù)控機(jī)床主要器件的工作原理及故障診斷

2011-2012學(xué)年第一學(xué)期2009級(jí)《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)》課期末考查論文題目：數(shù)控機(jī)床主要器件的工作原理及故障診斷所在學(xué)部：專業(yè)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：數(shù)控機(jī)床主要器件的工作原理及故障診斷摘要：本文主要講述數(shù)控機(jī)床主要器件的工作原理，以及局部故障診斷的相關(guān)內(nèi)容，先從主要器件的工作原理講起，最后通過實(shí)例具體介紹故障產(chǎn)生該如何診斷的過程。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床，主要器件，工作原理，故障，診斷一、數(shù)控機(jī)床主要器件的工作原理1、接觸器KM〔1〕當(dāng)接觸器的勵(lì)磁線圈通電后，在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁吸力，使銜鐵吸合。由于主觸點(diǎn)支持件與銜鐵固定在一起，銜鐵吸合帶動(dòng)主觸點(diǎn)也閉合，接通主電路。與此同時(shí)，銜鐵還帶動(dòng)輔助觸電動(dòng)作，使動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開?！?〕當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí)，電磁吸力消失或變小，銜鐵在復(fù)位彈簧的作用下翻開，使主、輔觸電恢復(fù)到原來的狀態(tài)，把電路切斷。

2、電磁繼電器KA電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)〔常開觸點(diǎn)〕吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)〔常閉觸點(diǎn)〕吸合。這樣吸合、釋放，從而到達(dá)了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3、通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT當(dāng)時(shí)間繼電器線圈通電時(shí)，銜鐵被吸合，活塞桿在寶塔形彈簧的作用下移動(dòng)，移動(dòng)的速度要根據(jù)進(jìn)氣孔的節(jié)流程度而定，各延時(shí)觸頭不立即動(dòng)作，而要通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)一段整定時(shí)間才動(dòng)作，線圈斷電時(shí)延時(shí)觸頭迅速?gòu)?fù)原。4、電機(jī)M〔1〕伺服電機(jī)伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反響信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反響值與目標(biāo)值進(jìn)行比擬，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度〔線數(shù)〕〔1〕步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)采用雙凸極設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)上均有齒。永久磁性位于轉(zhuǎn)子上，電磁包含在定子中。多數(shù)設(shè)計(jì)包含2個(gè)定子相位，由正交相位信號(hào)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)這些相位有許多方法，包括全步進(jìn)、半步進(jìn)或微步進(jìn)，取決于使用的控制技術(shù)。每種情況下都會(huì)確定子磁通矢量，轉(zhuǎn)子上的磁性將嘗試與該矢量保持一致。由于轉(zhuǎn)子和定子的齒數(shù)不同，產(chǎn)生的移動(dòng)或步進(jìn)可能極小。對(duì)齊之后，定子電流立即按這種方式發(fā)生變化，以增加定子磁通矢量角度，從而使電機(jī)移動(dòng)到下一個(gè)步進(jìn)。5、通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT當(dāng)時(shí)間繼電器線圈通電時(shí)，銜鐵被吸合，活塞桿在寶塔形彈簧的作用下移動(dòng)，移動(dòng)的速度要根據(jù)進(jìn)氣孔的節(jié)流程度而定，各延時(shí)觸頭不立即動(dòng)作，而要通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)延長(zhǎng)一段整定時(shí)間才動(dòng)作，線圈斷電時(shí)延時(shí)觸頭迅速?gòu)?fù)原。6、X,Y,Z軸步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器X,Y,Z軸的步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按適宜的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1是該四相反響式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。圖1四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，那么轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2.a、b、c所示：圖2.步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖7、變頻器〔1〕主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換局部，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。它由三局部構(gòu)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(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓〔電流〕。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形?！?〕控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電〔電壓、頻率可調(diào)〕的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比擬運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。速度檢測(cè)電路：以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。數(shù)控機(jī)床上的變頻器的作用：用于主軸的無極調(diào)速.有CNC給出模擬電壓(0----+10V),控制變頻器的輸出頻率.從而改變主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速,通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(皮帶或齒輪)傳到主軸,而改變主軸的速度(轉(zhuǎn)速)8、直流穩(wěn)壓電源〔1〕主電路從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括：輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反響到公共電網(wǎng)。整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心局部，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源?！?〕控制電路一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比擬，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，到達(dá)輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施?！?〕檢測(cè)電路除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。〔4〕輔助電源提供所有單一電路的不同要求電源。二、KND1000數(shù)控機(jī)床的故障檢查1、照明燈故障故障現(xiàn)象：照明燈不能正常工作有可能的故障點(diǎn)是：〔1〕KM4常開觸點(diǎn)與工作燈的連接斷開?！?〕繼電器KA6觸點(diǎn)連接斷開。〔3〕繼電器KA6線圈連接斷開2、冷卻泵故障故障現(xiàn)象：冷卻泵不能正常工作有可能的故障點(diǎn)是：〔1〕繼電器KA5觸點(diǎn)連接斷開〔2〕繼電器KA5線圈連接斷開?！?〕接觸器KM5觸點(diǎn)連接斷開。3、回零故障故障現(xiàn)象：回零操作時(shí)