數(shù)控機(jī)床電氣檢修（第二版）全套可編輯PPT課件

課題一數(shù)控機(jī)床電氣故障檢修基礎(chǔ)課題二數(shù)控裝置的故障檢修課題三主軸驅(qū)動系統(tǒng)的電氣故障檢修課題四進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電氣故障檢修課題五自動換刀裝置的電氣故障檢修課題六冷卻泵與潤滑系統(tǒng)的電氣故障檢修課題七數(shù)控機(jī)床PLC的電氣故障檢修課題八數(shù)控銑床的電氣故障檢修課題九立式數(shù)控加工中心的電氣故障檢修課題十臥式數(shù)控加工中心的電氣故障檢修任務(wù)１認(rèn)識數(shù)控機(jī)床任務(wù)２數(shù)控車床的基本操作任務(wù)３數(shù)控機(jī)床的電氣系統(tǒng)維護(hù)從電氣角度來認(rèn)識數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)組成及電氣元件。任務(wù)引入任務(wù)１認(rèn)識數(shù)控機(jī)床相關(guān)知識一、數(shù)控機(jī)床的概念數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化信號控制機(jī)床的運(yùn)動及其加工過程?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)數(shù)控（ComputerNumericalControl，簡稱CNC）系統(tǒng)。具有CNC系統(tǒng)的機(jī)床稱為CNC機(jī)床。數(shù)控鉆床數(shù)控車床數(shù)控銑床立式數(shù)控加工中心二、數(shù)控機(jī)床的工作過程數(shù)控機(jī)床的工作過程示意圖CAK3665NJ數(shù)控車床三、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成框圖1．輸入/輸出裝置輸入裝置有鍵盤、磁盤驅(qū)動器以及DNC網(wǎng)絡(luò)串行通信。輸出裝置主要是彩色液晶顯示器。2．?dāng)?shù)控裝置（CNC）數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的核心。GSK980TDb系統(tǒng)面板3．可編程邏輯控制器（PLC）機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心，一般數(shù)控裝置都內(nèi)置PLC。4．主軸驅(qū)動系統(tǒng)由主軸電動機(jī)（包括速度檢測元件）和主軸伺服驅(qū)動裝置組成。數(shù)控車床電氣控制柜５．進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)由進(jìn)給伺服電動機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置組成。光電脈沖編碼器光柵尺６．位置檢測裝置常用的位置檢測元件有光柵、光電編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁柵尺等。伺服電動機(jī)（內(nèi)裝編碼器）７．強(qiáng)電控制電路主要任務(wù)是對電源的控制以及與PLC聯(lián)合控制，把PLC輸出的輔助控制指令轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號，以實(shí)現(xiàn)對輔助裝置的邏輯控制。８．機(jī)床本體由機(jī)床床身、主軸傳動裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、冷卻與潤滑裝置、交換工作臺及排屑裝置等組成。機(jī)床的運(yùn)動形式及控制要求見表。機(jī)床的運(yùn)動形式及控制要求任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、參觀數(shù)控車間，認(rèn)識數(shù)控車床１．在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，對照數(shù)控車床了解其主要結(jié)構(gòu)，并正確填寫表。數(shù)控車床主要結(jié)構(gòu)的功能２．仔細(xì)觀察數(shù)控車床及其電氣控制柜，并對照圖所示數(shù)控車床電氣整機(jī)連接示意圖，識別各電氣元件的型號、位置和用途，并正確填寫表。３．觀察數(shù)控車床主軸、進(jìn)給、換刀、冷卻、潤滑等系統(tǒng)的運(yùn)動。電氣元件的型號和用途學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表測評表維修人員應(yīng)掌握數(shù)控車床的基本操作方法，會編制簡單的加工程序，對機(jī)床進(jìn)行自動運(yùn)行加工測試。任務(wù)引入任務(wù)２數(shù)控車床的基本操作相關(guān)知識一、數(shù)控車床總面板介紹GSK980TDb系統(tǒng)的機(jī)床總面板１．狀態(tài)指示燈機(jī)床的狀態(tài)指示燈及其功能2．MDI編輯鍵盤各鍵功能各鍵功能３．顯示菜單顯示菜單鍵的功能顯示菜單鍵的功能４．?dāng)?shù)控車床操作面板GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能GSK980TDb系統(tǒng)的數(shù)控車床操作面板及功能５．附加面板是為有特殊需求的用戶設(shè)計(jì)的選配件。附加面板中各功能按鈕的名稱及說明二、數(shù)控編程基礎(chǔ)１．?dāng)?shù)控機(jī)床坐標(biāo)系用數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系來描述機(jī)床的運(yùn)動。（１）坐標(biāo)系確定原則１）刀具相對于靜止工件而運(yùn)動的原則。２）標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)（機(jī)床坐標(biāo)）系的規(guī)定。３）運(yùn)動方向的規(guī)定。增大刀具與工件距離的方向?yàn)檎较?。右手笛卡兒直角坐?biāo)系（２）坐標(biāo)軸的確定1）Z

坐標(biāo)軸。與主軸軸線平行。數(shù)控車床的坐標(biāo)系2）X

坐標(biāo)軸。平行于工件裝夾面。3）Y

坐標(biāo)軸。確定X

和Z

坐標(biāo)軸后，按照右手笛卡兒坐標(biāo)系來確定Y

坐標(biāo)軸及其正方向。數(shù)控銑床的坐標(biāo)系a）立式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系b）臥式數(shù)控銑床的坐標(biāo)系（3）機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)1）機(jī)床原點(diǎn)。機(jī)床制造廠家設(shè)置在機(jī)床上的一個基準(zhǔn)位置。２）機(jī)床參考點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）。機(jī)床制造廠家在每個進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，機(jī)床參考點(diǎn)對機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。開機(jī)第一步是先使機(jī)床返回參考點(diǎn)。目的就是為了建立機(jī)床坐標(biāo)系。數(shù)控車床機(jī)床原點(diǎn)圖數(shù)控銑床機(jī)床原點(diǎn)２．?dāng)?shù)控編程（１）數(shù)控編程的分類１）手工編程。２）計(jì)算機(jī)自動編程。（２）數(shù)控編程的步驟１）分析零件圖樣。２）確定工藝過程。３）計(jì)算加工軌跡尺寸４）編寫程序單５）制作控制介質(zhì)６）程序校驗(yàn)。３．?dāng)?shù)控程序的組成（１）程序號用于區(qū)別零件加工程序的代號。程序號寫在程序的最前面，單獨(dú)占一行。廣州數(shù)控系統(tǒng)程序號的書寫格式為O

××××。（２）程序內(nèi)容程序內(nèi)容是整個加工程序的核心，它由許多程序段組成。１）程序段格式。例如，N50G01X30.0Z30.0F100S800T01M03；２）程序段的組成①程序段號。程序段號由地址符“N”開頭，其后為若干位數(shù)字。②程序段內(nèi)容。具備6個基本要素，即準(zhǔn)備功能字、尺寸功能字、進(jìn)給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字等（見表）。③程序段結(jié)束。程序段以結(jié)束標(biāo)記“CR（或LF）”結(jié)束，實(shí)際使用時，常用符號“；”或“＊”表示“CR（或LF）”。（3）程序結(jié)束M02或M30單獨(dú)占一行。數(shù)控機(jī)床主要功能及其地址表常用的M功能代碼表一、任務(wù)準(zhǔn)備二、在指導(dǎo)教師的示范操作和指導(dǎo)下，對數(shù)控車床進(jìn)行手動基本操作任務(wù)實(shí)施1．機(jī)床電源接通的操作2．機(jī)床電源關(guān)機(jī)的操作3．機(jī)床回零點(diǎn)的操作4．坐標(biāo)軸移動的操作5．主軸的操作6．冷卻液開閉操作7．手動選刀操作8．機(jī)床導(dǎo)軌潤滑操作9．機(jī)床超程釋放的操作三、在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，完成下列程序的編輯與錄入１．建立一個新程序。２．按照如圖所示的程序逐個輸入。３．按照第2步的輸入方法依次完成其他程序段的輸入。加工程序四、在指導(dǎo)教師的示范操作和指導(dǎo)下，對數(shù)控車床進(jìn)行自動運(yùn)行操作１．機(jī)床鎖住運(yùn)行操作。２．機(jī)床的自動運(yùn)行操作。任務(wù)測評測評表學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。測評表１．依據(jù)科學(xué)的管理與維護(hù)，有目的地制訂出相應(yīng)的日常維護(hù)計(jì)劃。２．對照數(shù)控車床進(jìn)行電氣維護(hù)。任務(wù)引入任務(wù)３數(shù)控機(jī)床的電氣系統(tǒng)維護(hù)相關(guān)知識一、數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的維護(hù)１．?dāng)?shù)控機(jī)床的維護(hù)（１）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度（２）清潔機(jī)床電氣箱熱交換器過濾網(wǎng)（３）防止灰塵進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi)不允許隨意開啟數(shù)控柜門，不允許在使用時敞開柜門。（４）定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)及電動機(jī)每半年或一個季度清掃檢查一次。（５）經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓數(shù)控系統(tǒng)允許的電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85％～110％。（６）定期更換存儲器用電池定期檢查電池電壓。更換電池時，一定要在數(shù)控系統(tǒng)通電狀態(tài)下進(jìn)行。參數(shù)事先備份。（７）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護(hù)經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或讓數(shù)控機(jī)床運(yùn)行溫機(jī)程序。（８）備用電路板的維護(hù)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運(yùn)行一段時間。２．電氣部分的維護(hù)（１）檢查三相電源的電壓值是否正常。（２）檢查所有電氣連接是否良好。（３）檢查各類開關(guān)是否有效。（４）檢查各繼電器、接觸器是否工作正常。（５）檢驗(yàn)熱繼電器、電弧抑制器等保護(hù)器件是否有效。（６）檢查伺服驅(qū)動裝置的散熱風(fēng)扇是否異常。３．?dāng)?shù)控系統(tǒng)維護(hù)中應(yīng)特別關(guān)注的器件表中所列即為數(shù)控系統(tǒng)維護(hù)中常見的故障類型及對應(yīng)的元器件或部位。數(shù)控系統(tǒng)維護(hù)中常見的故障類型及對應(yīng)的元器件或部位二、數(shù)控機(jī)床的抗干擾措施數(shù)控機(jī)床的干擾類型及措施見表。數(shù)控系統(tǒng)干擾構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的干擾類型及措施三、數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障特點(diǎn)及主要故障原因造成電氣故障的主要原因如下：（１）電氣元件有使用壽命限制，非正常使用會大大降低使用壽命。（２）電氣系統(tǒng)容易受外界影響造成故障。（３）操作人員非正常操作，造成開關(guān)手柄損壞、限位開關(guān)被撞壞等。（４）電線、電纜磨損會造成斷線或短路，蛇皮線管進(jìn)冷卻水、油液而長期浸泡，橡膠電線膨脹、黏化，會使其絕緣性能下降造成短路。（５）冷卻泵、排屑器、電動刀架及伺服電動機(jī)等電動機(jī)進(jìn)水，繞組絕緣性能下降，軸承損壞會造成電動機(jī)故障。四、數(shù)控機(jī)床的電氣故障分類１．按故障發(fā)生性質(zhì)分類分為硬件故障、軟件故障和干擾故障三種，見表。按故障發(fā)生性質(zhì)分類２．按故障發(fā)生后有無報(bào)警指示分類（１）有診斷指示故障報(bào)警，有簡要文字說明在屏幕上顯示出來。（２）無診斷指示故障３．按故障出現(xiàn)時有無破壞性分類（１）破壞性故障損壞工件甚至機(jī)床的故障，維修時不允許重演。（２）非破壞性故障可以通過“清零”等操作予以消除，可以重現(xiàn)故障。４．按故障出現(xiàn)的必然性與偶然性分類（１）系統(tǒng)性故障只要滿足一定的條件就一定會產(chǎn)生的確定故障。（２）隨機(jī)性故障在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障。五、數(shù)控機(jī)床電氣故障的診斷方法１．常規(guī)檢查法依靠人的五官，借助儀器。首先采用的，維修中應(yīng)本著“先靜后動、先外后內(nèi)”“先一般后特殊、先軟后硬”及“先公后?！钡木S修原則。檢查順序?yàn)椋孩匐娫醇敖涌陔娐?；②接線、電纜與接插器件；③接地與屏蔽裝置；④機(jī)床數(shù)據(jù)參數(shù)。２．參數(shù)檢查法調(diào)用參數(shù)設(shè)置畫面，利用檢查參數(shù)來判定故障。以下情況可先采用參數(shù)檢查法：①長期閑置不用的機(jī)床；②多種報(bào)警同時存在；③調(diào)試后使用的機(jī)床出現(xiàn)的報(bào)警停機(jī)；④長期運(yùn)行老機(jī)床的各種超差故障、伺服電動機(jī)溫升、高頻振動與噪聲；⑤新工序、新材料或加工條件改變后出現(xiàn)故障；⑥無緣無故出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象。３．同類交換法對疑點(diǎn)部分用其型號、功能完全相同的電路板、模塊、集成電路和其他零部件進(jìn)行互相交換。注意。（１）交換前必須斷電，并檢查有無其他危險(xiǎn)。（２）不要損壞其他部分電路與部件。（３）控制板和編碼器等交換后，還要注意參數(shù)或程序的更改。４．自診斷功能法（１）軟件報(bào)警主要是顯示器上顯示的報(bào)警號和報(bào)警信息。（２）硬件報(bào)警主要是伺服單元與模塊等印制板的指示燈、數(shù)碼管與報(bào)警燈發(fā)出報(bào)警信息。５．原理分析法原理分析法的步驟如下：（１）根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行原理分析，并勾畫出故障范圍。（２）根據(jù)手冊信息，檢測懷疑部分的相關(guān)I／O接口的邏輯狀態(tài)。（３）邏輯狀態(tài)對比。（４）測量、比較，確定故障器件。（５）故障排除并試運(yùn)行。６．功能程序測試法在以下場合中可使用功能程序測試法：①加工出廢品，又無法確定是CNC系統(tǒng)功能故障還是編程問題或是操作不當(dāng)時；②CNC系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性或偶發(fā)性故障，無法確定CNC系統(tǒng)穩(wěn)定性時，可進(jìn)行連續(xù)性循環(huán)功能程序測試；③長期閑置不用的機(jī)床重新使用初期或維修后機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警故障，參數(shù)檢查法未能奏效，并且懷疑是CNC系統(tǒng)功能不良時。一、任務(wù)準(zhǔn)備二、在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，參照數(shù)控車床相關(guān)資料制定數(shù)控車床需要維護(hù)檢查的項(xiàng)目，并正確填寫維護(hù)檢查內(nèi)容三、參照上述項(xiàng)目表中的維護(hù)檢查內(nèi)容對機(jī)床進(jìn)行逐一檢查，并把檢查結(jié)果記錄在表中任務(wù)實(shí)施數(shù)控車床的維護(hù)檢查項(xiàng)目完成操作任務(wù)后，學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表測評表任務(wù)１認(rèn)識數(shù)控裝置任務(wù)２數(shù)控裝置的故障檢修以GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)為例，對數(shù)控裝置的基本結(jié)構(gòu)和接口功能來進(jìn)行學(xué)習(xí)。任務(wù)引入任務(wù)１認(rèn)識數(shù)控裝置相關(guān)知識一、數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)與原理數(shù)控裝置（簡稱CNC裝置）是接收來自信息載體的控制信息并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)控設(shè)備的指令信號的計(jì)算機(jī)。1．?dāng)?shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理按CNC裝置中各電路板的插接方式分類，可將其分為大板式結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)；按CNC裝置總體安裝結(jié)構(gòu)形式分類，可將其分為整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)；按微處理器的個數(shù)分類，可將其分為單CPU和多CPU結(jié)構(gòu)；按CNC裝置的開放程度，可將其分為PC嵌入式NC、NC嵌入式PC、軟件型CNC和基于現(xiàn)場總線的PC控制等。（1）單微處理器結(jié)構(gòu)1）組成。單微處理器CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2）特點(diǎn)。①CNC系統(tǒng)中只有一個微處理器，對各種實(shí)現(xiàn)集中控制、分時處理。②微處理器通過總線與存儲器、輸入/輸出控制等接口電路相連，構(gòu)成CNC系統(tǒng)。③結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。（2）多微處理器結(jié)構(gòu)多微處理器結(jié)構(gòu)是由兩個或兩個以上的微處理器來構(gòu)成處理部件。表中所列為多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的基本功能模塊。多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的基本功能模塊１）結(jié)構(gòu)類型①共享存儲器結(jié)構(gòu)。多微處理器共享存儲器的結(jié)構(gòu)框圖②共享總線結(jié)構(gòu)。以系統(tǒng)總線為中心的多微處理器結(jié)構(gòu)，稱多微處理器共享總線結(jié)構(gòu)。多微處理器共享總線結(jié)構(gòu)框圖２）特點(diǎn)①性價比高。②具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。③硬件通用性強(qiáng)。④可靠性高。２．?dāng)?shù)控裝置的軟件組成、結(jié)構(gòu)及工作過程（１）軟件組成數(shù)控裝置的軟件組成（２）軟件結(jié)構(gòu)在CNC軟件設(shè)計(jì)中，常采用資源分時共享并行處理和資源重疊流水并行處理技術(shù)。資源分時共享并行處理適用于單微處理器系統(tǒng)，主要采用對CPU的分時共享來解決多任務(wù)的并行處理。資源重疊流水并行處理適用于多微處理器系統(tǒng)，其是指在一段時間間隔內(nèi)處理兩個或多個任務(wù)，即時間重疊。常見的CNC軟件結(jié)構(gòu)形式。１）前、后臺型軟件結(jié)構(gòu)。前后臺程序運(yùn)行關(guān)系圖２）中斷型軟件結(jié)構(gòu)。中斷型軟件結(jié)構(gòu)（３）軟件的工作過程系統(tǒng)初始化、程序的輸入、譯碼處理、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制、I／O接口處理、顯示和診斷處理。３．?dāng)?shù)控裝置的特點(diǎn)及功能（１）特點(diǎn)１）靈活通用。２）控制功能的多樣化。３）使用可靠、維修方便。４）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。（２）功能CNC裝置的功能見表。CNC裝置的功能CNC裝置的功能二、典型數(shù)控裝置及其特點(diǎn)1．日本FANUC（法那科）數(shù)控裝置（1）高性能/價格比的0i系列整體軟件功能包，高速、高精度加工，并有網(wǎng)絡(luò)功能。0i系列分為兩大類：M類用于數(shù)控加工中心與數(shù)控銑床；T類用于數(shù)控車床。（2）具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列控制單元與LCD集成于一體，具有網(wǎng)絡(luò)功能，超高速串行數(shù)據(jù)通信。（3）開放式CNC160i/180i/210i系列CNC與PC功能融合為一體，高速傳送大批量數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)機(jī)床的智能化。FANUCSeries160is/180is/210is是采用WindowsCE的高可靠性的開放式CNC。2．德國SIEMENS數(shù)控裝置（1）SINUMERIK802S/C系列專為低端數(shù)控機(jī)床市場而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制裝置。（2）SINUMERIK802D系列中低檔數(shù)控裝置。全數(shù)字驅(qū)動；中文系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便。（3）SINUMERIK802DSL系列數(shù)控系統(tǒng)（NC、PLC、HMI）與驅(qū)動控制系統(tǒng)集成。適用于車削、銑削、磨削、沖壓等標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床。（4）SINUMERIK840C系列內(nèi)裝PLC135WB2，可以控制SIMODRIVE611A/D模擬式或數(shù)字式交流驅(qū)動系統(tǒng)，適用于高復(fù)雜度的數(shù)控機(jī)床。（5）SINUMERIK840D/810D/840Di系列全數(shù)字化數(shù)控裝置。它具有高度模塊化及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)。具有較高的系統(tǒng)一致性。3．華中數(shù)控裝置（1）世紀(jì)星系列采用開放式體系結(jié)構(gòu)。具有低價格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高等特點(diǎn)。主要應(yīng)用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等。（2）華中I型(HNC-1)系列高性能數(shù)控裝置。具有曲面直接插補(bǔ)算法和數(shù)控軟件技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高速、高效和高精度的復(fù)雜曲面加工。具有三維仿真校驗(yàn)和加工過程圖形動態(tài)跟蹤功能。（3）華中-2000型高檔數(shù)控裝置。具有多軸、多通道控制能力和內(nèi)裝式PLC，可與多種伺服驅(qū)動單元配套使用。4．廣州數(shù)控（GSK）裝置（１）GSK928系列經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置，采用大規(guī)模門陣列（CPLD）進(jìn)行硬件插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)高速控制。（２）GSK980系列用于數(shù)控車床控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了微米級精度的運(yùn)動控制。在編程方面，采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控G代碼，同時兼容日本FANUC（法那科）數(shù)控系統(tǒng)。（３）GSK983系列高速度、高精度的DNC加工，適用于數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的控制。三、數(shù)控裝置的組成及接口定義1．GSK980TDb數(shù)控裝置的組成數(shù)控裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)物圖2．GSK980TDb數(shù)控裝置的接口定義GSK980TDb數(shù)控裝置的背面接口GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)的背面接口功能任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、在教師的指導(dǎo)下，參考數(shù)控系統(tǒng)說明書，認(rèn)識GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)的接口功能，重點(diǎn)檢查電源接口各引腳的電壓，并正確填寫下表。三、在教師的指導(dǎo)下，拆卸數(shù)控裝置并認(rèn)識其基本結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置的接口功能學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表學(xué)會數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)備份與恢復(fù)，學(xué)會對數(shù)控裝置的故障進(jìn)行檢修。任務(wù)引入任務(wù)２數(shù)控裝置的故障檢修相關(guān)知識一、數(shù)控系統(tǒng)硬件故障診斷與處理CNC系統(tǒng)中的硬件故障泛指所有電子器件故障、接插件故障、線路板（模塊）故障與線纜故障。1．常規(guī)檢查（1）外觀檢查（2）接線、電纜與接插件檢查（3）電源電壓檢查（4）定期保養(yǎng)的易損部件及元器件的檢查2．GSK980TDb數(shù)控裝置故障的屏幕報(bào)警信息（1）報(bào)警識別當(dāng)發(fā)生報(bào)警時，按[報(bào)警ALM]軟鍵進(jìn)入報(bào)警界面。（2）報(bào)警號碼與報(bào)警信息報(bào)警主要分為三類：一是CNC報(bào)警；二是PLC報(bào)警；三是操作提示報(bào)警。（3）報(bào)警日志顯示按下鍵進(jìn)入報(bào)警顯示界面，再按鍵進(jìn)入報(bào)警日志界面。最新的報(bào)警日志信息排在第一頁的最前面。３．?dāng)?shù)控裝置常見故障的診斷與處理首先需要判斷故障發(fā)生的部位。當(dāng)故障發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部時，通過報(bào)警顯示確認(rèn)故障原因。當(dāng)故障發(fā)生在系統(tǒng)外部時，還需要判斷故障是由PLC程序邏輯條件不滿足引起的還是由機(jī)床系統(tǒng)的元件故障引起的。數(shù)控裝置常見的故障診斷與處理方法見表。數(shù)控裝置常見的故障診斷與處理方法二、數(shù)控系統(tǒng)軟件故障診斷與處理對于軟件丟失或參數(shù)變化造成的運(yùn)行異常、程序中斷和停機(jī)故障，可采取對數(shù)據(jù)、程序進(jìn)行更改或清除后再重新輸入的方法；對于程序運(yùn)行或數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機(jī)故障，可采取硬件復(fù)位法或關(guān)掉數(shù)控機(jī)床總電源開關(guān)，再重新開機(jī)的方法排除故障。引起數(shù)控系統(tǒng)軟件故障的常見原因及診斷與處理見表。引起數(shù)控系統(tǒng)軟件故障的常見原因及診斷與處理三、數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的正確設(shè)置、更改與備份兩種數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)的方法：一是使用存儲卡；二是通過RS—232串口與個人計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)。１．設(shè)置界面操作按下鍵進(jìn)入設(shè)置界面，通過鍵、鍵來查看設(shè)置界面中的4個頁面。（１）開關(guān)設(shè)置界面開關(guān)設(shè)置界面（２）參數(shù)操作界面權(quán)限設(shè)置界面（３）權(quán)限設(shè)置界面權(quán)限設(shè)置界面GSK980TDb密碼等級分為4級，由高到低分別是機(jī)床廠家級（2級）、設(shè)備管理級（3級）、工藝員級（4級）、加工操作級（5級）。1）機(jī)床廠家級。2）設(shè)備管理級。初始密碼為12345。3）工藝員級。初始密碼為1234。4）加工操作級。２．參數(shù)界面操作反復(fù)按鍵可進(jìn)入狀態(tài)參數(shù)、數(shù)據(jù)參數(shù)與螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)等幾個界面。（１）狀態(tài)參數(shù)界面按參數(shù)鍵進(jìn)入。狀態(tài)參數(shù)界面（２）數(shù)據(jù)參數(shù)界面反復(fù)按參數(shù)鍵進(jìn)入。數(shù)據(jù)參數(shù)界面（３）螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)界面反復(fù)按參數(shù)鍵進(jìn)入。螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)界面３．診斷界面操作反復(fù)按診斷鍵。（1）CNC診斷界面CNC診斷界面（2）PLC狀態(tài)界面反復(fù)按診斷鍵進(jìn)入。PLC狀態(tài)界面（3）PLC數(shù)據(jù)界面反復(fù)按診斷鍵進(jìn)入。PLC數(shù)據(jù)界面（４）機(jī)床軟面板反復(fù)按診斷鍵進(jìn)入。機(jī)床軟面板界面（５）版本信息界面反復(fù)按診斷鍵進(jìn)入。版本信息界面４．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置（１）打開參數(shù)開關(guān)１）按操作面板上的設(shè)置鍵進(jìn)入設(shè)置界面，按翻頁鍵或進(jìn)入開關(guān)設(shè)置界面。2）按操作面板上的或鍵移動光標(biāo)到要設(shè)置的項(xiàng)目上。3）按和鍵切換開關(guān)狀態(tài)，按鍵，“*”左移，關(guān)閉開關(guān)；按鍵，“*”右移，打開開關(guān)。

（２）參數(shù)設(shè)定１）按參數(shù)鍵進(jìn)入?yún)?shù)界面，按翻頁鍵或切換各參數(shù)界面。２）按錄入鍵進(jìn)入錄入操作方式。３）把光標(biāo)移動到需要設(shè)置的參數(shù)號上。４）輸入新的參數(shù)值。５）按輸入鍵，參數(shù)值被輸入并顯示出來。６）參數(shù)設(shè)定完畢后，關(guān)閉參數(shù)開關(guān)?！纠繉⑷鐖D所示的狀態(tài)參數(shù)№004的Bit5（DECI）設(shè)置為1，其余各位保持不變。參數(shù)界面５．?dāng)?shù)據(jù)備份與恢復(fù)（１）打開參數(shù)開關(guān)。（２）按錄入鍵進(jìn)入錄入操作方式，按設(shè)置鍵（必要時，按或鍵）進(jìn)入數(shù)據(jù)備份界面。（３）移動光標(biāo)至需要操作的項(xiàng)目上。（４）同時按、鍵，CNC提示“數(shù)據(jù)備份至用戶區(qū)已成功”，數(shù)據(jù)備份完成。修改004號參數(shù)修改參數(shù)后的界面數(shù)據(jù)備份界面【例】將CNC參數(shù)恢復(fù)成伺服0.1u級標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，操作步驟如下。打開參數(shù)開關(guān)，進(jìn)入錄入操作方式，進(jìn)入數(shù)據(jù)備份界面，移動光標(biāo)至“恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)3（伺服0.1u級）”前。同時按、鍵，CNC提示“恢復(fù)伺服參數(shù)成功（請重新開機(jī)）”。參數(shù)恢復(fù)界面6．利用U盤進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)（1）進(jìn)入高級操作界面U盤插入。反復(fù)按參數(shù)鍵，即可進(jìn)入U(xiǎn)SB高級操作界面。USB高級操作界面（2）參數(shù)的備份參數(shù)的備份是指將當(dāng)前系統(tǒng)的所有參數(shù)狀態(tài)及數(shù)值以文件BitPara.txt、WordPara.txt、Tooler.txt、ToolWear.txt、Wormpara.txt、plcDC.txt、plcDT.txt、plcK.txt的形式復(fù)制至USB設(shè)備存儲器下的U：＼gsk980tdb_backup＼user＼目錄下。（3）參數(shù)的恢復(fù)參數(shù)的恢復(fù)是指將備份在USB設(shè)備存儲器U：＼gsk980tdb_backup＼user＼目錄下的參數(shù)文件復(fù)制回CNC系統(tǒng)，以完成系統(tǒng)參數(shù)的恢復(fù)。四、故障檢修流程1．檢修基本流程先向操作者詢問機(jī)床的故障情況。再按照以下步驟進(jìn)行檢修。檢修前，應(yīng)懸掛“機(jī)床維修中，請勿靠近”等警示牌。（1）機(jī)床通電前檢查外部電氣元器件（2）通電試運(yùn)行，進(jìn)一步觀察故障現(xiàn)象把故障現(xiàn)象詳細(xì)記錄在故障檢修記錄單中，見表。（3）分析原因，確定故障范圍詳細(xì)分析故障原因，把故障原因記錄在故障檢修記錄單中。（4）根據(jù)故障分析的范圍，正確檢修根據(jù)分析的故障原因及范圍，采取正確的檢修方法進(jìn)行檢修。在檢修過程中，應(yīng)把故障排除方法和故障點(diǎn)詳細(xì)記錄在故障檢修記錄單中。（5）故障修復(fù)，并通電試運(yùn)行，確定數(shù)控車床恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。（6）檢修完畢，切斷電源，清掃場地。數(shù)控機(jī)床故障檢修記錄單2．典型故障的分析與診斷流程（1）故障一：GSK980TDb型數(shù)控車床通電后系統(tǒng)無任何顯示（黑屏）系統(tǒng)無顯示的故障分析與診斷流程圖（2）故障二：接通電源，GSK980TDb系統(tǒng)顯示“急停報(bào)警”系統(tǒng)“急停報(bào)警”故障分析與診斷流程圖（3）故障三：顯示屏藍(lán)屏LCD顯示藍(lán)屏故障分析與診斷流程圖任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、GSK980TDb型數(shù)控系統(tǒng)的電氣故障檢修１．設(shè)置故障LCD無顯示。急停報(bào)警。２．檢修步驟任務(wù)實(shí)施（1）系統(tǒng)無顯示的故障分析與診斷流程圖（2）系統(tǒng)“急停報(bào)警”故障分析與診斷流程圖三、填寫故障檢修記錄單數(shù)控系統(tǒng)LCD無顯示故障檢修記錄單數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)“急停報(bào)警”故障檢修記錄單任務(wù)測評測評表學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。測評表任務(wù)１識讀主軸驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路任務(wù)２主軸通用變頻器故障檢修在理解電氣基本知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會識讀主軸驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路原理圖，并正確繪制。任務(wù)引入任務(wù)１識讀主軸驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路GSK980TDb型數(shù)控車床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)電氣框圖相關(guān)知識一、主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述１．?dāng)?shù)控機(jī)床對主軸傳動的要求（１）調(diào)速范圍要寬并能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速主軸變速主要分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式。（２）恒功率范圍要寬常采用分級無級變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，滿足最大功率輸出。（３）具有四象限驅(qū)動能力一般伺服主軸可以在1s內(nèi)從靜止加速到6000r/min。（4）具有螺紋切削功能和定位準(zhǔn)停功能1）螺紋切削功能。數(shù)控車床加工螺紋時必須安裝一個檢測元件，常用的檢測元件有光電編碼器和磁柵編碼器。2）定位準(zhǔn)停功能。主軸定向控制的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是機(jī)械準(zhǔn)停；二是電氣準(zhǔn)停。光電編碼器在數(shù)控主軸上的應(yīng)用編碼器主軸定向控制連接圖２．主軸系統(tǒng)分類及特點(diǎn)無級變速系統(tǒng)根據(jù)控制方式的不同，可分為變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種。根據(jù)主軸速度控制信號的不同，可分為模擬量控制的主軸驅(qū)動裝置和串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動裝置兩類。模擬量控制主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方式通常有兩種：一是采用通用變頻器控制通用電動機(jī)；二是采用專用變頻器控制專用電動機(jī)。（１）籠型異步電動機(jī)配齒輪變速箱最經(jīng)濟(jì)，但只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。噪大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場合。（２）通用籠型異步電動機(jī)配通用變頻器基本上可以滿足車床低速（100～200r/min）小加工余量的加工，但同樣會受最高電動機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的一種主軸驅(qū)動系統(tǒng)。（3）專用變頻電動機(jī)配通用變頻器中檔數(shù)控機(jī)床主要采用這種配置，主軸傳動兩擋變速甚至僅一擋即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在低速時的重力切削。（4）伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用于全功能機(jī)床上，滿足對主軸位置控制性能要求很高的加工。（5）電主軸電主軸由于電動機(jī)和主軸合二為一，沒有傳動機(jī)構(gòu)，提高了主軸的精度。轉(zhuǎn)速一般在10000r/min以上。功率一般在10kW以下。主要用于精加工和高速加工。電主軸結(jié)構(gòu)二、數(shù)控系統(tǒng)與變頻主軸的連接目前數(shù)控機(jī)床（數(shù)控車、銑床）的主軸驅(qū)動多采用交流電動機(jī)配通用變頻器控制的方式。主軸驅(qū)動裝置市場上比較流行的變頻器有德國西門子、日本三菱、安川、日立等品牌。主軸接口定義1．GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)的主軸接口（CN15）定義與主軸相關(guān)的輸出接口（CN62）定義2．GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)與主軸相關(guān)的輸出接口（CN62）定義模擬主軸連接圖3．GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)與變頻器的連接主軸編碼器接口及定義4．主軸編碼器接口（CN21）定義主軸編碼器的連接圖５．主軸編碼器接口連接三、主軸驅(qū)動系統(tǒng)控制線路原理分析CAK3665NJ數(shù)控車床主軸相關(guān)的電氣原理圖１．主軸正、反轉(zhuǎn)控制２．主軸電動機(jī)速度控制信號３．變頻器故障輸出信號４．主軸頻率到達(dá)輸出信號任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、識讀與繪制變頻主軸驅(qū)動裝置的電氣線路圖三、變頻主軸驅(qū)動裝置的接線１．變頻主軸的連接２．?dāng)?shù)控系統(tǒng)與變頻器的正反轉(zhuǎn)連接３．變頻器的報(bào)警控制和頻率到達(dá)信號的連接４．變頻器電源和電動機(jī)的連接５．系統(tǒng)線路檢查６．系統(tǒng)通電７．實(shí)訓(xùn)完畢，切斷電源，整理場地學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表主軸驅(qū)動系統(tǒng)的電氣故障是數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障率比較多的部位，是學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床維修的重點(diǎn)。本任務(wù)是熟悉主軸驅(qū)動系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和常見故障，進(jìn)一步掌握故障診斷思路和方法，最后排除故障。任務(wù)引入任務(wù)２主軸通用變頻器故障檢修相關(guān)知識一、主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)與設(shè)置１．與主軸編碼器相關(guān)的參數(shù)編碼器的線數(shù)可在數(shù)據(jù)參數(shù)70中進(jìn)行設(shè)置。編碼器與主軸的傳動比（主軸齒數(shù)/編碼器齒數(shù)）為1/255～255，主軸端齒數(shù)在CNC數(shù)據(jù)參數(shù)110中設(shè)置，編碼器端齒數(shù)在CNC數(shù)據(jù)參數(shù)

111中設(shè)置。必須采用同步帶傳動方式（無滑動傳動）。DGN.011和DGN.012可以檢查主軸編碼器的反饋信號是否有效。2．與主軸制動相關(guān)的參數(shù)

087：主軸停止到主軸制動輸出的延遲時間。

089：主軸制動時間。3．與主軸轉(zhuǎn)速開關(guān)量控制相關(guān)的參數(shù)

001的Bit4=0來選擇主軸轉(zhuǎn)速開關(guān)量控制。4．與主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓控制相關(guān)的參數(shù)

001的Bit4=1：選擇主軸轉(zhuǎn)速模擬電壓控制。

021：模擬電壓輸出10V時的電壓補(bǔ)償(mV)。

036：模擬電壓輸出0V時的電壓補(bǔ)償(mV)。

037～

040：各擋位的主軸最高轉(zhuǎn)速。5．日立SJ300變頻器需要調(diào)整的基本參數(shù)日立SJ300變頻器需要調(diào)整的基本參數(shù)當(dāng)編程指定的轉(zhuǎn)速與編碼器檢測的轉(zhuǎn)速不一致時，可通過調(diào)整數(shù)據(jù)參數(shù)

037～

040，使指定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速一致。在輸入S9999時電壓值應(yīng)為10V，輸入S0時電壓值應(yīng)為0V，如果電壓值有偏差，可調(diào)整狀態(tài)參數(shù)

021和

036校正電壓偏置補(bǔ)償值。當(dāng)前擋位的轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速，而CNC輸出的模擬電壓不為10V時，應(yīng)調(diào)整數(shù)據(jù)參數(shù)

021；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為0時，若主軸還是有緩慢旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)參數(shù)

036應(yīng)設(shè)置小一些。機(jī)床沒有安裝編碼器時，可用轉(zhuǎn)速感應(yīng)儀檢測主軸轉(zhuǎn)速，MDI代碼輸入S9999，把轉(zhuǎn)速感應(yīng)儀顯示的轉(zhuǎn)速設(shè)定到相應(yīng)擋位的數(shù)據(jù)參數(shù)037～

040中。二、變頻器維護(hù)與常見故障診斷與處理1．變頻器的維護(hù)與檢查變頻器日常檢查與定期檢查內(nèi)容見表。變頻器日常檢查與定期檢查內(nèi)容變頻器日常檢查與定期檢查內(nèi)容變頻器日常檢查與定期檢查內(nèi)容變頻器日常檢查與定期檢查內(nèi)容變頻器維護(hù)和檢查時的注意事項(xiàng)。(1)在關(guān)掉輸入電源后，至少等5min才可以開始檢查（還要證實(shí)充電發(fā)光二極管已經(jīng)熄滅）否則會引起觸電。(2)維修、檢查和部件更換必須由專業(yè)人員進(jìn)行。（開始工作前，取下所戴金屬物品，如手表、手鐲等使用帶絕緣保護(hù)的工具）(3)不要擅自改裝變頻器，否則易引起觸電或損壞產(chǎn)品。(4)變頻器維修之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）現(xiàn)象。2．SJ300變頻器故障代碼診斷與處理主軸變頻器一旦發(fā)生故障，在變頻器顯示面板上顯示相應(yīng)的故障代碼，SJ300變頻器的故障代碼及處理方法見表。

SJ300變頻器的故障代碼及處理方法

SJ300變頻器的故障代碼及處理方法

SJ300變頻器的故障代碼及處理方法三、變頻主軸驅(qū)動系統(tǒng)常見電氣故障的診斷與處理１．常見電氣故障的診斷與處理主軸驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常有三種表現(xiàn)形式：一是在LCD或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警信息；二是在主軸驅(qū)動裝置上用報(bào)警燈或數(shù)碼管顯示主軸驅(qū)動裝置的故障；三是主軸工作不正常，但無任何報(bào)警信息。常見的故障診斷與處理見表。常見的故障診斷與處理２．典型故障的分析故障一：主軸電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)故障分析與處理：機(jī)床通電后，在手動方式下，按下主軸啟動按鈕，主軸電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸電動機(jī)不能啟動運(yùn)行的故障檢修流程故障二：由于變頻器出現(xiàn)報(bào)警而引起系統(tǒng)急停報(bào)警故障分析與處理：機(jī)床通電后，在手動方式下，按下主軸啟動按鈕，CNC系統(tǒng)出現(xiàn)急停報(bào)警，通過查看是由于變頻器出現(xiàn)報(bào)警而引起系統(tǒng)急停報(bào)警。系統(tǒng)急停報(bào)警的故障檢修流程故障三：主軸速度不能調(diào)整故障分析與處理：機(jī)床通電后，在手動方式下，按下主軸啟動按鈕，當(dāng)系統(tǒng)主軸速度指令改變時，變頻器主軸出現(xiàn)速度不能調(diào)整或轉(zhuǎn)速差較大故障。主軸速度不能調(diào)整故障檢修流程四、故障檢修實(shí)例【故障實(shí)例】CAK3665NJ數(shù)控機(jī)床通電后(系統(tǒng)采用GSK980TDb)，在手動方式下，按下主軸啟動按鈕，變頻器發(fā)生E03報(bào)警，從而引起系統(tǒng)出現(xiàn)急停報(bào)警?！緳z修過程】先向操作者詢問機(jī)床的故障情況。再按照以下步驟進(jìn)行檢修。檢修前，應(yīng)懸掛“機(jī)床維修中，請勿靠近”等警示牌。（1）機(jī)床通電前對外部電器進(jìn)行檢查（2）通電試車，進(jìn)一步觀察故障現(xiàn)象（3）根據(jù)故障現(xiàn)象，進(jìn)行原因分析，確定故障范圍報(bào)警的原因通常是電網(wǎng)電壓異常、變頻器加速時間太短、負(fù)載過重、變頻器本身有故障等。（4）根據(jù)故障分析，正確進(jìn)行檢修分別對輸入電源、變頻器參數(shù)、負(fù)載情況和變頻器本身等進(jìn)行逐一檢查與排除。（5）故障修復(fù)，通電試車（6）檢修完畢，切斷電源，清掃場地一、任務(wù)準(zhǔn)備二、數(shù)控機(jī)床主軸線路故障檢修1．設(shè)置故障（1）主軸電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）變頻器報(bào)警。2．檢修步驟任務(wù)實(shí)施（1）主軸電動機(jī)不能啟動運(yùn)行的故障檢修流程（2）系統(tǒng)急停報(bào)警的故障檢修流程三、填寫故障檢修記錄單任務(wù)測評測評表學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。測評表任務(wù)１識讀進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路任務(wù)２交流進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣故障檢修任務(wù)３位置檢測系統(tǒng)故障檢修伺服進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)電氣維修的基礎(chǔ)，就是掌握伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電氣組成與電氣原理。本任務(wù)是在理解電氣基本知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會識讀伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路原理圖，并正確繪制。任務(wù)引入任務(wù)１識讀進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路

GSK980TDb型數(shù)控車床進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣框圖相關(guān)知識一、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述１．進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)是以移動部件（如工作臺）的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)。進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成—般由控制調(diào)節(jié)器、功率驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和伺服電動機(jī)4部分組成。進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)組成框圖２．進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本控制方式（１）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：不帶位置檢測反饋裝置，精度比較低。采用步進(jìn)電動機(jī)。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、容易維修、成本較低。典型的開環(huán)控制系統(tǒng)框圖（２）全閉環(huán)控制系統(tǒng)全閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：工作臺上安裝位置檢測反饋裝置，控制精度很高。驅(qū)動元件一般采用直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)；速度檢測元件一般采用測速發(fā)電動機(jī)。調(diào)試和維修比較復(fù)雜，成本也高。全閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖（３）半閉環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：在電動機(jī)的端頭或絲杠的端頭安裝位置檢測元件。驅(qū)動元件一般采用直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)?？刂凭容^全閉環(huán)控制系統(tǒng)差，但穩(wěn)定性好，成本也較低。半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖３．?dāng)?shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求（１）位置精度要高位置精度主要包括靜態(tài)、動態(tài)和靈敏度。（２）響應(yīng)要快一般應(yīng)在幾十毫秒以內(nèi)。（３）調(diào)速范圍要寬一般調(diào)速范圍應(yīng)達(dá)到1∶2000。無級調(diào)速，調(diào)速范圍在1∶10000以上。（４）工作穩(wěn)定性要好能夠快速地達(dá)到新平衡狀態(tài)或恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力。（５）低速轉(zhuǎn)矩要大二、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)１．交流進(jìn)給伺服電機(jī)及工作原理（１）交流伺服電動機(jī)GSK交流伺服電動機(jī)及其銘牌含義a)伺服電動機(jī)實(shí)物圖b)伺服電動機(jī)銘牌含義（２）交流伺服電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理數(shù)控機(jī)床中常用的交流伺服電動機(jī)可分為同步型和異步型（感應(yīng)電動機(jī)）。同步電動機(jī)有永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）、磁滯式、繞組磁極式。電動機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件三部分組成。交流伺服電動機(jī)的工作原理實(shí)際上與電磁式的同步電動機(jī)類似，差異在于：磁場是由作為轉(zhuǎn)子的永久磁鐵產(chǎn)生的，而非轉(zhuǎn)子中的激磁繞組產(chǎn)生。SJT伺服電動機(jī)的外形與結(jié)構(gòu)1—電動機(jī)軸2—前端蓋3—三相繞組線圈4—壓板5—定子6—磁鋼7—后壓板8—動力線插頭

9—后端蓋10—反饋插頭11—脈沖編碼器12—電動機(jī)后蓋２．交流伺服驅(qū)動裝置（１）交流伺服驅(qū)動裝置工作原理交流伺服驅(qū)動裝置由交流伺服驅(qū)動單元和交流伺服電動機(jī)組成。驅(qū)動單元把三相交流電整流為直流電，再通過控制功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，在伺服電動機(jī)的三相定子繞組中產(chǎn)生相位差120°的近似正弦波電流，該電流在伺服電動機(jī)里形成旋轉(zhuǎn)磁場，伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（２）交流伺服驅(qū)動器DA98B交流伺服驅(qū)動器外形及其接口端子配置圖１）主回路端子定義見表。主回路端子定義2）控制端子CN1引腳定義CN1引腳定義圖3）反饋信號端子CN2引腳定義CN2引腳定義三、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的連接1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)電源的連接電源連接示意圖X

軸CN11（或Z

軸CN13）驅(qū)動接口的定義2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服放大器的連接（1）GSK980TDb系統(tǒng)中X

軸CN11（或Z

軸CN13）驅(qū)動接口的定義。GSK980TDb與DA98B驅(qū)動單元的連接示意圖（2）GSK980TDb與驅(qū)動器DA98B驅(qū)動單元的連接電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接線電纜（3）驅(qū)動器與伺服電動機(jī)、編碼器的連接廣州數(shù)控裝置SJT系列電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接線CN61接口部分引腳定義（４）數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床側(cè)輸入信號的連接1）行程限位與急停按鈕連接，有以下兩種連接方式。①行程限位與急停按鈕串聯(lián)連接。②行程限位開關(guān)與急停按鈕獨(dú)立連接。行程限位與急停按鈕的連接方式a)行程限位與急停按鈕串聯(lián)連接b)行程限位與急停按鈕獨(dú)立連接2）進(jìn)給軸減速回零的連接機(jī)床回零點(diǎn)動作原理如下：當(dāng)狀態(tài)參數(shù)

006的Bit0（ZMX）設(shè)為0，狀態(tài)參數(shù)004的Bit5（DECI）=0時，選擇返回機(jī)床零點(diǎn)方式B，減速信號低電平有效。GSK980TDb系統(tǒng)機(jī)床減速回零的連接圖機(jī)床回零過程的示意圖與動作時序圖a)示意圖b)時序圖外接循環(huán)啟動和進(jìn)給保持接線圖３）外接循環(huán)啟動和進(jìn)給保持接線圖如圖所示。ST：外接自動循環(huán)啟動信號。SP：外接進(jìn)給保持信號。四、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣線路原理分析1．機(jī)床電氣主要技術(shù)要求機(jī)床供電電源要求采用三相四線制，380V、50Hz交流電。三根相線和一根中性線均從電柜底部引入電氣柜內(nèi)電盤上的主接線板L1、L2、L3和N端子上，供電電源的電纜或電線的截面積應(yīng)采用不小于6mm2的導(dǎo)電率高的銅線。保護(hù)地線與接地螺釘牢固、可靠接地，接地電阻R<1Ω。如有三相五線制的用戶，應(yīng)把供電電源引線接在端子上，并將接線板上的PE和N的連線分開，分別接在五線制中的PE和N端子上。2．電氣線路原理分析CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖。（1）X、Z

軸伺服電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備控制接通機(jī)床電源QF0后，再接通控制變壓器TC1的QF6、QF7斷路器和伺服變壓器TC2的QF10、QF30斷路器，數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動器得電。（2）手動方式下控制X、Z軸伺服電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在手動操作方式下，選擇合適的進(jìn)給倍率。CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖（3）進(jìn)給運(yùn)動的限位保護(hù)控制X

軸正向超程開關(guān)SQ3與負(fù)向超程開關(guān)SQ4以及Z軸正向超程開關(guān)SQ6與負(fù)向超程開關(guān)SQ7相互串聯(lián)后再與急停按鈕SB11串接在CNC系統(tǒng)中CN61A接口第6腳。（4）系統(tǒng)急?？刂萍蓖０粹oSB11。任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、識讀與繪制進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電氣線路圖１．識讀電氣線路圖２．繪制電氣線路圖三、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置的接線１．?dāng)?shù)控系統(tǒng)電源的連接CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖２．?dāng)?shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服放大器及伺服電機(jī)的連接CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖３．?dāng)?shù)控系統(tǒng)與機(jī)床側(cè)輸入信號的連接CAK3665NJ數(shù)控車床的進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)的電氣原理圖４．系統(tǒng)線路檢查５．系統(tǒng)通電６．實(shí)訓(xùn)完畢，切斷電源，整理場地學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表熟悉進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和常見故障。掌握進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障的診斷思路和排除方法。任務(wù)引入任務(wù)２交流進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣故障檢修相關(guān)知識一、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)與設(shè)置１．機(jī)床安全保護(hù)的狀態(tài)參數(shù)與設(shè)置狀態(tài)參數(shù)由

172設(shè)置，參數(shù)位Bit6、Bit5、Bit4、Bit3（MST、MSP、MOT、ESP）均設(shè)置為“0”。2．驅(qū)動單元狀態(tài)參數(shù)與設(shè)置（1）GSK980TDb數(shù)控系統(tǒng)與DA98B驅(qū)動單元相配套時(以兩軸為例)，其報(bào)警邏輯電平設(shè)置狀態(tài)參數(shù)

009的Bit1、Bit0位均設(shè)置為“1”。（2）數(shù)控機(jī)床進(jìn)給移動方向與指令要求方向不一致時，可通過狀態(tài)參數(shù)

008的Bit1、Bit0位來修改。3．機(jī)床回零的相關(guān)參數(shù)與設(shè)置（1）狀態(tài)參數(shù)

004的Bit5（DECI）在選擇返回機(jī)床零點(diǎn)時的減速信號的有效電平為“0”。（2）狀態(tài)參數(shù)

006的Bit0、Bit1(ZMX、ZMZ)位在選擇X

軸與Z軸回零方式B時，參數(shù)位均設(shè)置為“0”。（3）狀態(tài)參數(shù)007的Bit0、Bit1（ZCX、ZCZ）位在選擇返回機(jī)床零點(diǎn)時，用于設(shè)置是否用同一個接近開關(guān)同時作減速信號和零位信號。此參數(shù)位均設(shè)置為“0”。（4）狀態(tài)參數(shù)

011的Bit2（ZNLK）位用于在選擇執(zhí)行回零操作時設(shè)置方向鍵是否自鎖。此參數(shù)位設(shè)置為“1”。（5）狀態(tài)參數(shù)014的Bit0、Bit1(ZRSCX、ZRSCZ)位用于選擇有/無（1/0）機(jī)床零點(diǎn)（回零方式BC/A）。此狀態(tài)參數(shù)位設(shè)置為“1”。（6）數(shù)據(jù)參數(shù)

033用于設(shè)置各軸返回機(jī)床零點(diǎn)減速過程的低速速度，一般將其設(shè)置為200。（7）數(shù)據(jù)參數(shù)

113用于設(shè)置各軸返回機(jī)床零點(diǎn)的高速速度，設(shè)置為11200。（8）狀態(tài)參數(shù)183的Bit0、Bit1（MZRX、MZRZ）位用于設(shè)置各軸的回零方向，設(shè)置為“1”。二、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)常見故障診斷與處理進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障報(bào)警通常有三種方式：一是利用軟件診斷程序在液晶顯示器上顯示報(bào)警信息；二是在進(jìn)給伺服驅(qū)動單元上用硬件（如發(fā)光二極管、數(shù)碼管等）顯示報(bào)警；三是沒有任何報(bào)警指示。１．軟件報(bào)警模式（１）伺服進(jìn)給系統(tǒng)出錯報(bào)警。起因是速度控制單元方面的故障或是主控制印制線路板內(nèi)與位置控制或伺服信號有關(guān)部分的故障引起的。（２）檢測出錯報(bào)警。由檢測元件（脈沖編碼器）或檢測信號引起。（３）過熱報(bào)警。指伺服單元、變壓器及伺服電動機(jī)過熱。參閱機(jī)床維修說明書中“各種報(bào)警信息產(chǎn)生的原因”。２．硬件報(bào)警形式（１）大電流報(bào)警。因?yàn)樗俣人欧卧墓β黍?qū)動元件（晶閘管模塊或晶體管模塊）損壞；速度控制單元的印制線路板發(fā)生故障或電動機(jī)內(nèi)部短路。（２）高電壓報(bào)警。①輸入的交流電源超過允許的電壓范圍；②伺服電動機(jī)的電樞繞組和機(jī)殼間的絕緣電阻下降；③伺服單元速度控制印制線路板故障或接觸不良。（３）低壓報(bào)警。①輸入的交流電源低于允許的電壓范圍；②伺服變壓器的二次側(cè)與伺服單元之間連接不良；③伺服單元印制線路板接觸故障。（４）速度反饋斷線報(bào)警。①伺服單元與電動機(jī)之間的動力電源連接不良；②伺服單元有關(guān)檢測元件的參數(shù)或型號設(shè)定錯誤；③無加速度反饋電壓或反饋信號電纜與連接器接觸不良。（５）保護(hù)開關(guān)動作。產(chǎn)生此類故障應(yīng)先區(qū)分是何種保護(hù)開關(guān)動作，然后再采取相應(yīng)的措施。如：①伺服單元上熱繼電器動作，應(yīng)先檢查熱繼電器的設(shè)定是否有誤，再檢查機(jī)床工作時的切削條件是否太苛刻或機(jī)床的摩擦力矩是否太大；②變壓器熱動開關(guān)動作，而此時變壓器并不過熱，則是熱動開關(guān)失靈；如變壓器很熱，用手只能接觸幾秒鐘，則要檢查電動機(jī)負(fù)載是否過大?？稍跍p輕切削負(fù)載的條件下，再檢查熱動開關(guān)是否動作。如仍發(fā)生動作，則應(yīng)在空載低速進(jìn)給的條件下測量電動機(jī)電流，如已經(jīng)接近額定值，則需要重新調(diào)整機(jī)床。產(chǎn)生上述故障的另一原因是變壓器內(nèi)部短路；③伺服電動機(jī)內(nèi)裝的熱保護(hù)開關(guān)動作，有些伺服電動機(jī)內(nèi)部帶有制動器，當(dāng)制動器工作失靈時，也可能引起伺服電動機(jī)的過熱報(bào)警。（６）速度控制單元上的熔絲燒斷或斷路器跳閘。①機(jī)械負(fù)載過大；②切削條件惡劣、切削深度過深或連續(xù)進(jìn)行超過電動機(jī)額定值的重切削；③位置控制環(huán)節(jié)的故障；④接線錯誤；⑤伺服單元參數(shù)設(shè)定不當(dāng)；⑥位置控制部分和速度控制部分的電壓過低或過高而引發(fā)振蕩；⑦電動機(jī)故障；⑧由于外部噪聲導(dǎo)致的振蕩；⑨流經(jīng)扼流圈的電流延遲時間過長。３．無報(bào)警顯示的故障（１）機(jī)床失控。①位置檢測元件或速度檢測元件的信號異常；②電動機(jī)和檢測器之間連接故障；③速度控制單元接觸不良。（２）機(jī)床振動。首先確認(rèn)周期是否與進(jìn)給速度有關(guān)：①如與進(jìn)給速度有關(guān)，振動一般與該軸的速度環(huán)增益太高或速度反饋故障有關(guān)；②若與進(jìn)給速度無關(guān)，振動一般與位置環(huán)增益太高或位置反饋故障有關(guān)；③如振動在加減速過程中生產(chǎn)，由于系統(tǒng)加減速時間設(shè)定過小造成的。（３）機(jī)床過沖。①數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)（快速移動時間常數(shù)）設(shè)定的太小或速度控制單元上的速度環(huán)增益設(shè)定太低；②電動機(jī)和進(jìn)給絲杠間的剛性太差。（４）機(jī)床移動時噪聲過大。①換向器圓周接觸面的粗糙度不好或已損壞；②電動機(jī)軸向間隙過大或有軸向竄動；③切削液等進(jìn)入電刷槽中。（５）圓柱速度超差。兩軸聯(lián)動加工外圓時圓柱度超差，如果是在坐標(biāo)軸的45°方向上超差，出現(xiàn)橢圓，則是由于各軸的位置偏差兩相差太大或位置環(huán)增益與速度環(huán)增益不當(dāng)造成的，可通過調(diào)整伺服單元的位置增益電位器來改善。如果加工時相限稍一變化精度就不一樣，則是因?yàn)檫M(jìn)給軸的定位精度太差，此時，需要調(diào)整機(jī)床精度差的軸。（6）伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)。①數(shù)控系統(tǒng)沒有控制信號輸出；②使能信號沒有接通，可通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床PLC梯形圖，確定進(jìn)給軸的啟動條件；③帶電磁制動的伺服電動機(jī)電磁制動沒有釋放；④速度控制單元有故障；⑤伺服電動機(jī)有故障。三、DA98B伺服驅(qū)動器故障診斷與處理1．DA98B伺服驅(qū)動器顯示報(bào)警代碼的異常處理驅(qū)動單元具有多種保護(hù)功能，上電后檢測到故障時，驅(qū)動單元會停止電動機(jī)運(yùn)行，操作面板上顯示報(bào)警代碼。也可以進(jìn)入菜單，查看當(dāng)前報(bào)警代碼。DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法見表。DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表DA98B驅(qū)動器報(bào)警代碼故障信息與處理方法表2.DA98B伺服驅(qū)動器無報(bào)警顯示的故障原因與處理DA98B伺服驅(qū)動器無報(bào)警顯示的故障原因與處理DA98B伺服驅(qū)動器無報(bào)警顯示的故障原因與處理四、伺服單元與伺服電動機(jī)的檢查與維護(hù)方法伺服單元與伺服電動機(jī)的檢查與維護(hù)方法五、故障檢修流程１．檢修基本方法采用狀態(tài)指示燈診斷法、數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警顯示診斷法、系統(tǒng)診斷信號檢查法、原理分析法、位置環(huán)診斷法、速度環(huán)診斷法、模塊交換法等。２．典型故障的分析與診斷流程故障一：系統(tǒng)出現(xiàn)000號報(bào)警此報(bào)警屬于ESP（急停）輸入開路。000號報(bào)警故障分析與診斷流程圖故障二：系統(tǒng)出現(xiàn)426報(bào)警，驅(qū)動器顯示13號報(bào)警此報(bào)警屬于X

軸驅(qū)動器報(bào)警，驅(qū)動器13號報(bào)警。驅(qū)動器13號報(bào)警故障分析與診斷流程圖任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備二、GSK980TDb型數(shù)控系統(tǒng)的電氣故障檢修1．設(shè)置故障急停報(bào)警。13號報(bào)警。2．檢修步驟參考下圖。000號報(bào)警故障分析與診斷流程圖三、故障檢修記錄填寫在表中填寫數(shù)控系統(tǒng)故障檢修記錄。數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)“急停報(bào)警”故障檢修記錄單數(shù)控進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)“13號報(bào)警”故障檢修記錄單學(xué)生先按照表進(jìn)行自我測評，再由指導(dǎo)教師評價審核。任務(wù)測評測評表測評表實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精度，就必須依靠高質(zhì)量的位置檢測元件。本任務(wù)是在認(rèn)識位置檢測元件基礎(chǔ)上，掌握位置檢測元件的故障表現(xiàn)形式，學(xué)會位置檢測元件的故障檢修。任務(wù)引入任務(wù)３位置檢測系統(tǒng)故障檢修相關(guān)知識一、數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置的要求檢測元件的作用是檢測位移、角位移和速度的實(shí)際值，把反饋信號傳送回?cái)?shù)控裝置或伺服裝置（構(gòu)成閉環(huán)控制）。檢測裝置應(yīng)滿足下列要求：（1）工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)，受溫度和濕度等環(huán)境因素的影響小。（2）滿足精度和速度的要求。其分辨率應(yīng)在0.001～0.01mm內(nèi)，測量精度應(yīng)滿足±0.002～0.02mm/m，運(yùn)動速度應(yīng)滿足0～50m/min。（3）滿足測量精度、檢測速度和測量范圍的要求。（4）使用和維修方便、成本低，適合機(jī)床的工作環(huán)境。二、位置檢測裝置的分類根據(jù)被測物理量的不同，可分為直線位移測量裝置和旋轉(zhuǎn)角位移測量裝置。按檢測信號不同，可分為模擬式和數(shù)字式兩種。半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的位置檢測元件一般是脈沖編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的位置檢測元件一般是光柵、感應(yīng)同步器和磁柵尺等直線位移裝置。數(shù)控機(jī)床中常用的位置測量元件三、常用位置檢測元件的原理與使用１．脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量元件，通常裝在被檢測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，可將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖。脈沖編碼器根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式分類，可分為接觸式、光電式和電磁式三種；按照編碼方式，可分為絕對式編碼和增量式編碼兩種。（１）增量式光電編碼器１）結(jié)構(gòu)增量式光電編碼器的外形與結(jié)構(gòu)示意圖1—轉(zhuǎn)軸2—LED光源3—光欄板4—零標(biāo)志槽5—光敏元件6—光電盤7—印制電路板8—電源及信號線連接座２）工作原理增量式光電編碼器是以脈沖形式輸出的傳感器，能夠把回轉(zhuǎn)件的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度準(zhǔn)確檢測出來。增量式光電編碼器的工作原理圖增量式光電編碼器的波形３）特點(diǎn)①增量編碼器是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息的，而只能反映兩次讀數(shù)之間轉(zhuǎn)軸角位移的增量。②增量編碼器原理構(gòu)造簡單，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適用于長距離傳輸。（２）絕對式脈沖編碼器直接把被測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且每一個角度位置均有其對應(yīng)的測量代碼，即使斷電或切斷電源，也能讀出轉(zhuǎn)動角度。１）結(jié)構(gòu)絕對式光電編碼器的結(jié)構(gòu)２）工作原理絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字信號的傳感器。當(dāng)光源發(fā)出的光經(jīng)過柱面鏡聚光后投射到碼盤上時，通過透明區(qū)的光線經(jīng)過狹縫形成一束很窄的光束投射到光電池上，此時處于亮區(qū)的光電池輸出為“1”，處于暗區(qū)的光電池輸出為“0”，光電池組輸出按一定規(guī)律編碼的數(shù)字信號表示了碼盤軸的轉(zhuǎn)角大小。輸出為自然二進(jìn)制代碼。這種碼盤被稱為絕對式光電編碼盤。編碼器碼盤ａ）二進(jìn)制碼盤ｂ）二進(jìn)制循環(huán)碼盤（格雷碼盤）①二進(jìn)制編碼器的特點(diǎn)：碼盤上有許多同心圓環(huán)，稱為碼道。著色的碼道為“1”，未著色的碼道為“0”。每一代碼均各自代表每一確定的位置。②二進(jìn)制循環(huán)碼編碼器的特點(diǎn)：任意相鄰的兩個二進(jìn)制數(shù)之間只有一位是不同的。在譯碼器中不易產(chǎn)生誤讀。碼盤常采用二進(jìn)制循環(huán)編碼方式。3）特點(diǎn)①沒有累積誤差。②電源切除后位置信息不會丟失，不必“尋零”。（3）光電編碼器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用1）編碼器是檢測元件。編碼器有光電編碼器和磁柵編碼器。光電編碼器在數(shù)控車床主軸上的應(yīng)用２）光電式增量脈沖編碼器，安裝形式有兩種：一種是內(nèi)裝式編碼器；另一種是外裝式編碼器。編碼器在數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用（４）編碼器使用注意事項(xiàng)１）安裝時不要給軸施加直接的沖擊。２）編碼器軸與機(jī)器的連接使用柔性連接器。３）不要將旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行拆卸，會降低防油和防滴性能。４）配線應(yīng)在電源OFF狀態(tài)下進(jìn)行，注意電源的極性。５）配線時，應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線、動力線并用最短距離。６）避免因?qū)w電阻及線間電容的影響。應(yīng)采用雙絞線或屏蔽線。２．光柵光柵是根據(jù)莫爾條紋原理制成的一種脈沖輸出數(shù)字式傳感器，廣泛用于閉環(huán)系統(tǒng)的線位移和角位移的自動檢測以及精密測量，測量精度可達(dá)幾微米。（１）光柵的種類數(shù)控機(jī)床上常采用計(jì)量光柵。可分為透射式光柵和反射式光柵兩大類。透射式光柵通常是指在玻璃表面的感光材料涂層上按一定間隔制成透光和不透光的條紋；反射式光柵是指在金屬光潔的表面上按一定間隔制成全反射和漫反射的條紋。按形狀又可分為長光柵和圓光柵。長光柵用于測量線位移的矩形光柵，其隨被測長度增加而加長；圓光柵是用于測量角位移的光柵。計(jì)量光柵ａ）長光柵ｂ）圓光柵（２）光柵的結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床上主要采用透射式直線光柵。直線式光柵外形和結(jié)構(gòu)圖ａ）外形ｂ）結(jié)構(gòu)（３）光柵的工作原理１）莫爾條紋通過檢測莫爾條紋移動的數(shù)目和方向，就知道光柵移過了多少個柵距和移動的方向。如果標(biāo)尺光柵不動，將指示光柵逆時針方向轉(zhuǎn)過一個角度（＋θ），然后向左移動，則莫爾條紋向下移動；向右移動，則莫爾條紋向上移動。莫爾條紋２）光柵的測量電路常見的光柵讀數(shù)頭有垂直入射式光柵讀數(shù)頭和反射式光柵讀數(shù)頭。信號的變換過程（4）光柵的特點(diǎn)1）光柵具有很高的分辨率，可達(dá)0.1μm。2）響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量。3）使用環(huán)境要求高，油污及振動對其精度影響很大。4）制造成本高。光柵測量電路1—光源2—聚光鏡3—標(biāo)尺光柵4—指示光柵5—4個聚光鏡6—狹縫7—4個光敏元件（５）光柵在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制系統(tǒng)中，標(biāo)尺光柵往往固定在床身上不動，而指示光柵則隨拖板一起移動。測量時，它們相互平行放置，并保持0.05～0.1mm的間隙。光柵尺在數(shù)控銑床上的應(yīng)用（６）光柵的使用注意事項(xiàng)１）光柵傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。２）外加保護(hù)罩。及時清理切屑和油液，每隔一定時間用乙醇混合液（各50％）清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面。３）定期檢查螺釘。４）嚴(yán)禁劇烈振動及摔打。５）避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作。３．磁柵尺利用錄磁的原理將一定周期變化的正弦波或脈沖電信號，用錄磁磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測量的基準(zhǔn)。磁性標(biāo)尺是在非導(dǎo)磁材料的基體上，涂敷、化學(xué)沉積或電鍍一層10～20

um的導(dǎo)磁材料，在它的表面上錄制相等節(jié)距周期變化的磁信號。磁頭是進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的變換器，它把反映空間位置的磁信號檢測出來，轉(zhuǎn)化成電信號輸送到檢測電路中去。在實(shí)際使用中常將幾個到幾十個磁頭以一定的方式連接起來，組成多間隙磁頭。磁柵尺外形圖磁柵尺的組成（２）磁柵尺的特點(diǎn)及應(yīng)用１）磁柵尺對使用環(huán)境的條件要求較低，抗干擾能力較強(qiáng)。２）錄制方便，成本低廉。３）安裝維護(hù)方便、精度高。４）行程長，量程可達(dá)30m。５）注意對磁柵傳感器的屏蔽。磁柵外面應(yīng)有防塵罩。磁通響應(yīng)型磁頭４．感應(yīng)同步器（１）感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器是利用兩個平面形繞組的電磁感應(yīng)原理，將直線位移或轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電信號的電磁式位置檢測元件。分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種。１）直線感應(yīng)同步器直線感應(yīng)同步器２）圓盤感應(yīng)同步器用于測量轉(zhuǎn)角位移的感應(yīng)同步器稱為圓盤感應(yīng)同步器，它由轉(zhuǎn)子和定子組成。定子相當(dāng)于滑尺，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于定尺。圓盤感應(yīng)同步器（２）直線感應(yīng)同步器的工作原理通過測量定尺中的感應(yīng)電動勢的大小和相位來確定定尺與滑尺的相對位置，從而控制機(jī)床工作臺的移動。兩種工作方式：鑒相式和鑒幅式。１）鑒相式通過測量定尺中的感應(yīng)電動勢的相位來確定定尺與滑尺的相對位置。鑒相式伺服系統(tǒng)利用相位比較原理進(jìn)行工作。鑒相式檢測系統(tǒng)原理框圖2）鑒幅式根據(jù)輸入和輸出電壓的幅值變化來確定滑尺和定尺的相對位移。鑒幅式檢測系統(tǒng)原理框圖（３）感應(yīng)同步器的特點(diǎn)１）感應(yīng)同步器精度高、穩(wěn)定性好。測量精度主要取決于尺子的精度。2）測量長度不受限制。當(dāng)測量長度大于250mm時，可以采用多塊定尺接長。大多數(shù)采用直線式感應(yīng)同步器。3）對環(huán)境的適應(yīng)較高、維護(hù)簡單、壽命長。4）抗干擾能力強(qiáng)、工藝性好、成本較低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。（4）感應(yīng)同步器的使用注意事項(xiàng)1）安裝時，必須保持定尺和滑尺相對平行，兩平面的間隙約為0.25mm，滑尺移動時平行度誤差應(yīng)小于0.1mm。2）防止鐵屑進(jìn)入定尺和滑尺之間。3）連接線固定好，不能讓檢測信號線受力。4）當(dāng)測量長度超過250mm時，可以將感應(yīng)同步器的多塊定尺接長使用，以滿足測量范圍的要求。5．旋轉(zhuǎn)變壓器（1）結(jié)構(gòu)與工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，它是一種小型交流電動機(jī)，結(jié)構(gòu)與兩相繞線式異步電動機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。旋轉(zhuǎn)變壓器的一次、二次繞組則隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對位置的改變，因而其輸出電壓的大小隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系。旋轉(zhuǎn)變壓器的外形與結(jié)構(gòu)圖a)外形圖b)結(jié)構(gòu)圖1—電動機(jī)軸2—外殼3—分解器定子4—變壓器定子繞組5—變壓器轉(zhuǎn)子繞組6—變壓器轉(zhuǎn)子7—變壓器定子8—分解器轉(zhuǎn)子9—分解器定子繞組10—分解器轉(zhuǎn)子繞組（２）旋轉(zhuǎn)變壓器的分類１）正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器２）線性旋轉(zhuǎn)變壓器３）比例式旋轉(zhuǎn)變壓器（３）旋轉(zhuǎn)變壓器的信號變換旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號是模擬信號，此信號通過RDC（旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字變換器）電路變換成角度量。（4）旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器和RDC的連接示意圖四、位置檢測線路分析１．半閉環(huán)位置檢測系統(tǒng)線路連接在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)中，大多采用伺服電動機(jī)內(nèi)裝式編碼器。廣州數(shù)控裝置SJT系列電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接線２．全閉環(huán)位置檢測系統(tǒng)線路連接當(dāng)半閉環(huán)控制不能滿足機(jī)床控制精度時，就需要外置反饋裝置，如光柵和磁尺等，一般稱之為分離型編碼器。分離型檢測器的全閉環(huán)連接五、位置檢測系統(tǒng)常見故障診斷與處理１．機(jī)械振蕩（加／減速時）（１）若脈沖編碼器出現(xiàn)故障，重點(diǎn)檢查速度檢測單元中反饋線端子上的電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器可能損壞，應(yīng)更換編碼器。（２）脈沖編碼器十字聯(lián)軸器可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，應(yīng)更換聯(lián)軸器。（３）測速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障。在維修實(shí)踐中，測速發(fā)電機(jī)電刷磨損、卡阻故障較多，應(yīng)拆開測速發(fā)電機(jī)，小心將電刷拆下，在細(xì)砂紙上打磨幾下，同時清掃換向器的污垢，再重新裝好。如果不能修復(fù)測速發(fā)電機(jī)，則應(yīng)更換。２．機(jī)械運(yùn)動異?？焖伲w車）（1）脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。如果接線錯誤，應(yīng)重新接線。（2）脈沖編碼器聯(lián)軸器是否損壞，如損壞，應(yīng)及時更換聯(lián)軸器。（3）檢查測速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。如果接線錯誤，應(yīng)重新接線。3．主軸不能定向移動或定向移動不到位檢查定向控制電路的設(shè)置并調(diào)整，檢查定向板、主軸控制印刷電路板。調(diào)整的同時，應(yīng)檢查位置檢測器（編碼器）是否工作良好，測編碼器的輸出波形。4．坐標(biāo)軸進(jìn)給時振動（1）檢查電動機(jī)線圈是否短路。如果線圈短路，應(yīng)修理電動機(jī)或更換電動機(jī)。（2）檢查機(jī)床進(jìn)給絲杠同電動機(jī)的連接是否良好。如果連接不良，應(yīng)重新調(diào)整。（3）檢查整個伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定，重點(diǎn)檢查伺服參數(shù)，并試著調(diào)整。（4）檢查脈沖編碼器是否良好。如果不良，應(yīng)修改或更換脈沖編碼器。（5）檢查聯(lián)軸器連接是否平穩(wěn)可靠、測速發(fā)電機(jī)是否可靠，如果