数控维修选拔赛样题.docx
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数控维修选拔赛样题
全国高职院校技能邀请赛
数控机床安装、调试与维修技术竞赛项目
训练7
浙江机电职业技术学院
一、竞赛设备及工艺过程描述
本装置由fanuc0I-MATE-TC数控系统、交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其它辅助功能模块等组成，机械装置包括十字滑台。
竞赛的工作目标是：
参赛队在规定时间内，根据任务书的要求，以现场操作的方式，完成数控车床的电气设计、电路连接、十字滑台的机械装配、参数设置及机电系统联调、PLC的调试、数控功能调试。
二、需要完成的工作任务
1.电路设计、设备安装和电路连接
（1）根据任务书要求，设计一台数控车床的电气控制电路。
（2）根据器件安装布局图，完成本装置变频器、伺服驱动器、电器元件等的安装工作，安装在装置背面的网孔板上。
（3）根据提供的电路图和由选手自行设计的电路图，按照给定的I/O分配表及接口说明，连接伺服驱动模块、变频调速模块、刀架控制模块、冷却控制模块等电路。
2.按照机械装配工艺，完成十字滑台的机械装配和调试。
3.参数设置、PLC的调试
（1）根据现场提供的数控系统、变频器、驱动器等技术手册，查找并确定需要设定的数控系统参数、变频器参数、伺服驱动器参数，记录于附录的参数设置表中。
（2）按照参数设置表中的参数，完成数控系统、变频器、驱动器模块参数设置。
（3）竞赛装置配备基本的PLC程序，根据任务书的的功能要求及系统的故障诊断，编写调试PLC程序、调整参数设置并完成数控车床的调试。
（4）调试完成后，备份数据。
4.编制数控功能测试程序。
三、具体的工作要求
任务1：
电路设计
根据数控车床功能和端子排接口定义（表1、表2、表3）及I/O定义（表4），完成数控车床所有电路设计，分别绘制于附录的专用页中。
表1端子排
（一）接口定义
序号
名称
定义
序号
名称
定义
1
伺服U
伺服电源
40
刀2V
2
伺服V
伺服电源
41
刀1U
3
伺服W
伺服电源
42
冷3W
4
110V/78
43
冷2V
5
KB1/96
44
冷1U
6
KB1/97
45
12
7
KM2/80
46
S19
8
反转
47
12
9
正转
48
S19
10
公共端
49
12
11
A1B1
50
S19
12
A2B2
51
12
25
12
52
S19
26
13
53
W31
27
11
54
OFF
28
16
55
OFF
29
18
56
T4
30
KB1-1
57
T3
31
KB1-1
58
T2
32
OFF
59
T1
33
D2
60
NC
34
D1
61
传19
35
I/024V
62
GND
36
I/O0V
63
24V+
37
X24V
64
GND
38
X0V
65
24V+
39
刀3W
表2端子排
（二）接口定义
序号
名称
定义
序号
名称
定义
1
Vout
主轴模拟量输出电压
13
0V
Z正限位传感器电源-
2
GND
主轴模拟量输出地
14
ZL+
Z正限位传感器输出
3
24V
Z参考点传感器电源+
15
24V
X正限位传感器电源+
4
0V
Z参考点传感器电源-
16
0V
X正限位传感器电源-
5
Z0
Z参考点传感器输出
17
XL+
X正限位传感器输出
6
24V
Z负限位传感器电源+
18
24V
X参考点传感器电源+
7
0V
Z负限位传感器电源-
19
0V
X参考点传感器电源-
8
ZL-
Z负限位传感器输出
20
X0
X参考点传感器输出
9
YL
三色灯（黄）电源
21
24V
X负限位传感器电源+
10
GL
三色灯（绿）电源
22
0V
X负限位传感器电源-
11
RL
三色灯（红）电源
23
XL-
X负限位传感器输出
12
0V
三色灯公共端
24
24V
Z正限位传感器电源+
表3继电器模组接口定义：
序号
名称
定义
序号
名称
定义
1
1NO
-
20
7NC
2
1NC
X负限位
21
7C
开关电源24V
3
1C
开关电源24V
22
8NO
刀位2
4
2NO
-
23
8NC
5
2NC
Z参考点
24
8C
开关电源24V
6
2C
开关电源24V
25
9NO
刀位3
7
3NO
-
26
9NC
8
3NC
X正限位
27
9C
开关电源24V
9
3C
开关电源24V
28
10NO
-
10
4NO
-
29
10NC
刀位4
11
4NC
Z负限位
30
10C
开关电源24V
12
4C
开关电源24V
31
+24V
开关电源24V
13
5NO
-
32
A1
X正限位传感器输入
14
5NC
X参考点
33
A2
X参考点传感器输入
15
5C
开关电源24V
34
A3
X负限位传感器输入
16
6NO
-
35
A4
Z正限位传感器输入
17
6NC
Z正限位
36
A5
Z参考点传感器输入
18
6C
开关电源24V
37
A6
Z负限位传感器输入
19
7NO
刀位1
表4I/O接口定义：
序号
名称
功能定义
序号
名称
功能定义
1
X8.0
X正限位
21
Y8.4
三色灯-黄
2
X8.1
Z正限位
22
Y8.5
三色灯-绿
3
X9.0
X参考点
23
Y8.6
三色灯-红
4
X9.1
Z参考点
24
Y9.0
X轴原点灯（面板）
5
X8.2
X负限位
25
Y9.1
Z轴原点灯（面板）
6
X8.3
Z负限位
26
Y9.3
刀架正转
7
X8.7
过载信号
27
Y9.4
刀架反转
8
X8.4
急停报警
28
Y9.5
照明
9
X10.2
刀位1
29
10
X10.3
刀位2
30
11
X10.0
刀位3
31
12
X10.1
刀位4
32
13
X10.4
冷却电机过载
33
14
X10.5
冷却液低于下限
34
15
X10.6
润滑电机过载
35
16
X10.7
润滑液低于下限
36
17
Y8.0
主轴正转
37
18
Y8.1
主轴反转
38
19
Y8.2
冷却
39
20
Y8.3
润滑
40
任务2.设备安装
根据提供的数控车床器件安装布局图（图1），将变频器、伺服驱动器、交流接触器、继电器、断路器等电气部件安装在装置背面的网孔板上。
图1器件安装布局图
任务3：
电路连接
根据提供的电路图和由选手自行设计的电路图，按照给定的I/O分配表及接口说明（表1、表2、表3、表4），连接伺服驱动模块、变频调速模块、刀架控制模块、冷却控制模块等电路。
具体工作任务如下：
（1）根据附录1中的电气原理图（图号SW-01）和端子排接口定义（表1、表3），连接数控车床开关电源供电部分的控制电路（启动、停止）和主电路。
（2）根据附录1中的电气原理图（图号SW-03）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4）,连接X、Z轴伺服驱动控制电路和主电路。
（3）根据附录1中的自行设计的电气原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4）,连接变频器控制电路和主电路，其中主轴编码器电缆直接连接到数控系统接口。
（4）根据附录1中的电气原理图自行设计的限位、回零及急停控制原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接限位、参考点、急停控制电路。
（5）根据附录1中的电气原理图（图号SW-06）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接三色灯电路、电子手轮电路。
（6）根据附录1中的自行设计的电气控制原理图和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接电动刀架主电路和控制电路。
（7）根据附录1中的电气原理图（图号SW-08）和端子排接口定义（表1、表2、表3、表4），连接冷却电机主电路和控制电路。
任务4：
十字滑台的安装与调试
根据提供的电机、联轴器、电机支座、轴承支座、直线导轨、滑块、等高块、滚珠丝杠、螺母、螺母支座、轴承、运动平台等，其中滚珠丝杠、轴承已装成组件，要求选手根据安装装配工艺要求和提供的零部件进一步自行完成十字滑台的装配。
底座已经安放型材桌面上，图2是装配完成后的效果图。
注：
装配要求
①导轨、滚珠丝杠平行度误差小于3丝；②十字滑台两根滚珠丝杠垂直度误差小于3丝；③工作台面的平面度误差小于5丝。
图2
任务5：
参数设置、PLC的调试
5.1功能参数设计
（1）将需要设定变频器的参数记录于附录4的表格中。
（2）将需要设定伺服驱动器的参数记录于附录5的表格中。
（3）将需要设定的数控系统设置参数记录于附录6的表格中。
（4）将需要设定的数控系统X和Z轴参数记录于附录7表格中，要求最大轴速度3500mm/min，点动速度3000mm/min，点动快速速度3500mm/min。
（5）将需要设定的数控系统主轴参数记录于附录9的表格中，要求点动速度500rpm，最大转速1400rpm。
5.2功能参数设置，根据参数表设置数控系统变频器、伺服驱动器的参数。
5.3数控车床PLC程序编制与调试（在提供的基本程序上修改）
（1）根据现有技术指标修改PLC程序。
（2）编写主轴控制程序。
（3）编写冷却控制程序
（4）将编写好的PLC程序传输到数控系统，并完成PLC程序的调试。
任务6：
数控功能测试与编制数控功能测试程序
6.1主轴功能模块的调试
（1）在手动（JOG）模式下按主轴正转键，主轴以500rpm的速度按顺时针方向旋转（从正面看）；按主轴反转键，主轴以500rpm的速度按逆时针方向旋转（从正面看）；按主轴停止键，主轴停止。
（2）在手动输入（MDA）模式下，运行M03S**，主轴以指令速度正转运行，运行M04S**，主轴以指令速度反转运行，运行M05，主轴停止。
（3）调整主轴编码器反馈速度在500-700转速段与主轴指令速度匹配。
6.2电动刀架模块的调试
（1）在手动（JOG）模式下，按一下换刀控制按键，电动刀架正转到下个刀位，然后反转锁紧。
（2）在手动输入（MDA）模式下，输入T0*,电动刀架换刀到指定刀位（4个刀位）。
6.3冷却系统的调试
（1）在手动（JOG）模式下，按一下冷却系统功能按键，冷却系统启动，再次按一下，冷却系统停止。
（2）在手动输入（MDA）模式下，运行M09，冷却系统启动，运行M08，冷却系统停止。
6.4进给轴的调试
（1）在参考点（REF）模式下，利用减速开关，X、Z轴沿正方向回参考点，该轴显示参考点标志，同时坐标值清零。
（2）在手动（JOG）模式下，按X或Z轴方向键，车床X或Z轴以3000mm/min的进给速度移动。
（3）在手动（JOG）模式下，同时按X或Z方向键和快速叠加键，车床X或Z轴以3500mm/min的进给速度快速移动。
（4）在手动（JOG）模式下，移动X、Z轴到极限位置，系统出现对应的硬限位报警。
（5）根据硬限位位置进行软限位参数调试，要求软限位提前硬限位5mm触发。
（6）手轮功能调试：
顺时针转动手轮，进给轴沿正方向移动；逆时针转动手轮，进给轴沿负方向移动。
（7）丝杠螺距、传送比、反向间隙补偿等参数调试。
6.5完成PLC程序、试车数据备份。
6.6编制数控功能测试程序。
根据零件图（图3）及假定的工艺条件，要求选手自行编制数控功能测试程序，并自动运行程序，通过十字滑台、主轴电机、冷却电机的动作过程，测试整机功能。
要求进给切削时开启冷却功能。
假定工艺条件：
工件材质为45#钢，毛坯为直径Φ55mm，长100mm的棒料；刀具选用（假定各刀具刀偏为零）：
1号端面刀加工工件端面，2号端面外圆刀粗加工工件轮廓，3号端面外圆刀精加工工件轮廓，4号外圆螺纹刀加工螺距为1.5mm的单头螺纹。
图3
四、注意事项
1．进行电气接线时，注意交流接触器及继电器线圈端子的定义，不要接错，否则极易烧坏器件。
2．选手应在试卷指定页内完成数控车床电路设计图；并在指定页记录数控系统、变频器、伺服驱动器的参数。
3．选手提交最终的PLC程序和系统备份数据，存放在“D:
\2009数控机床维修\XX”文件夹下（XX:
工位号）。
选手的试卷用工位号标识，不得写上姓名或与身份有关的信息（竞赛时每组发放两套试题，选手将所有答案集中写在其中一套上并在试卷的封面标明“答卷”，两套试题一并收回）。
4．比赛中如出现下列情况时另行扣分：
（1）调试过程中，由于撞击造成十字滑台不能正常工作的扣15分。
（2）选手认定器件有故障可提出更换，经裁判测定器件完好时每次扣3分，器件确实损坏酌情补时。
5.由于错误接线等原因造成数控系统、交流伺服电机及驱动器、变频器、变压器、主轴电机、电动刀架、冷却电机、直流电源损坏的，直接取消竞赛资格。
附录1：
电气控制原理图
附录4：
变频器主要参数设置记录表
序号
参数号
设定值
序号
参数号
设定值
1
28
2
29
3
30
4
31
5
32
6
33
7
34
8
35
9
36
10
37
11
38
12
39
13
40
14
41
15
42
16
43
17
44
18
45
19
46
20
47
21
48
22
49
23
50
24
51
25
52
26
53
27
54
附录5：
交流伺服驱动器主要参数设置记录表
序号
参数号
参数代码
X轴
Z轴
1
初始化位设定值
2
电机代码
3
AMR
4
指令倍乘比
5
柔性齿轮比N
6
（N/M）M
7
方向设定
8
速度反馈脉冲数
9
位置反馈脉冲数
10
参考计数器容量
11
12
13
14
附录6：
数控系统普通参数设置记录表
序号
参数号
数值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
附录7：
数控系统轴参数设置记录表4：
序号
参数号
设定值
X轴
Z轴
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
附录9：
数控系统轴参数（主轴主要参数）设置表6：
电机代码
电机名称
主轴最高速度
电机最高速度
主轴传感器类别
电机回转方向
位置编码器旋转方向
升级会员 