数控机床诊断与维修实验报告文档格式.docx
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变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。
实训系统配备的MITSUBISHIFR-D720S系列0~0.75KW变频器。
如图1-3所示:
图1-3变频器
1.4伺服驱动单元模块
伺服驱动器按照其控制对象由外到内分为位置环、速度环和电流环,相应伺服驱动器也就可以工作在位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。
端子接口功能:
L1、L2、L3:
主电源输入接口,三相交流电源220V、50/60Hz。
U、V、W:
伺服电动机的动力线接口。
DCC、DCP:
外接DC制动电阻接口。
CX29:
MCC控制信号接口。
CX30:
急停信号接口。
CXA20:
DC制动电阻过热信号接口。
CX19A:
DC24V控制电路电源输入接口,连接外部24V稳压电源。
CX19B:
DC24V控制电路电源输出接口,连接下一个伺服单元的CX19A。
型号:
50Hz/60Hz240v6.8Abisv203-ph200V-240V8.0A1-ph220V-240V8.0A。
如图1-4所示:
图1-4伺服驱动器
1.5电器模块
电器模块包括:
电源模块、主轴模块、伺服模块、接触器,断路器、继电器、浪涌吸收器、24V电源模块、变压器,I/O模块等。
一、断路器
电源接线端子L、N、PE接入,过漏保护开关(QF0)后接入个电源回路中。
在漏电保护开关后的线路中,装有7个断路器(QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、QF7)如图1-5-1所示。
图1-5-1断路器
二、接触器
接触器不仅能接通和切断电路,而且还具有低电压释放保护作用。
交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。
主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点。
实验中用到5个接触器(KM1、KM2、KM3、KM4、KM5)如图1-5-2所示。
图1-5-2接触器
三、继电器
该实验中用到5个继电器(KA1、KA2、KA3、KA4、KA5)如图1-5-3所示。
继电器用于继电保护与自动控制系统中,以增加触点的数量及容量。
它用于在控制电路中传递中间信号。
继电器的结构和原理与交流接触器基本相同,与接触器的主要区别在于:
接触器的主触头可以通过大电流,而中间继电器的触头只能通过小电流。
所以,它只能用于控制电路中。
它一般是没有主触点的,因为过载能力比较小。
所以它用的全部都是辅助触头,数量比较多。
图1-5-3继电器
四、220V变压器
1个220V的变压器,如图1-5-4所示。
该实验装置使用单相交流220V电源接线,所有强电都安装在电气柜内。
AC220单相电源通过漏电保护开关QF1和接触器KM1,使主轴变频器之用;
AC220V单相电源通过空气开关QF4、接触器KM1、变压器和整流滤波器转换成DC24V电源,供步进驱动器做电源用;
AC220V单相电源通过空气开关QF1/QF7和接触器KM4/KM5使刀架换位电机正转、反转。
图1-5-4220V变压器
五、24V稳压电源
此实验用到1个DC24V开关电源,如图1-5-5所示。
能将不稳定的的直流电源变换为稳定的24V直流电源输出。
具有输入过压、输出过流、过温、输出短路等自动保护功能,并在故障消除后恢复正常工作。
图2-5-524V稳压电源
第二章数控机床电气系统的连接
2.1、电气接线标准
1、满足系统的用户对供电可靠性和电能质量的要求:
衡量主接线的可靠性应从以下几个方面考虑:
(1)断路器检修时是否影响供电。
(2)设备或线路故障或检修时,停电线路数目的多少和停电时间的长短,以及能否保证对主要用户供电。
(3)有没有使发电厂和变电站全部停止工作的可能性。
2、具有一定的灵活性:
主接线不仅在正常情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式,而且能在各种故障和设备检修时,能尽快退出设备、切除故障,停电时间最短、影响X围最小,并且保证人员的安全。
3、操作力求简单方便:
主接线应简单清晰、操作方便。
复杂的接线不利于操作,还往往造成误操作而发生事故:
但接线过于简单,又给运行带来不便或造成不必要的停电。
4、经济上应合理:
在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,主接线应节省基建投资和减少年运行费用。
5、有发展和扩建的可能:
除满足以上技术经济条件要求外,还应有发展和扩建的可能,以适应电力工业的不断发展。
电气主接线一般按母线分类,常用的形式分为有母线和无母线两大类。
有母线的主接线形式包括单母线和双母线。
单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式;
双母线又分为单断路器双母线、双断路器双母线、双母线分段、二分之三断路器
(也称一个半断路器接线)双母线及带旁路母线的双母线等多种形式。
无母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥形接线和多角形接线等。
接线标准
电气接线颜色标准如下表1所示
表1电气接线颜色标准
CE标准
美国标准
国内标准
动力线
三相全为黑色
三相为红黑棕
三相为黄绿红
控制零线
蓝色
白色
黑色
控制火线
红色
地线
黄绿
绿色
黄绿
24V+(24v)
黄色
24V-(GND)
浅蓝色
2.2机床启动电气控制
如图3-所示,为主电源电气回路24V电气回路。
工作方式:
当电源线接好,接通SA1,闭合QF0,机床上电,通过QF4和TC2输出220V的电源到开关电源,将其转换成24V直流电源,一路接到伺服控制电源输入接口,一路接到数控系统主机和I/O模块的24V直流电源输入接口,并且为机床信号指示灯和中间继电器线圈提供电源。
图2-2电源电气回路
2.3主轴电气控制
如图2-3所示,主轴电气回路变频器引脚连接图。
数控系统主机的JA40接口输出模拟电压接入变频器,变频器的主电源由一根动力线和接地线接入,通过QF6和继电器KM3的主触点接入变频器的L1/L2/N接口,并由U、V、W接口输出,接到主轴电机。
SD为公共端,输出24V直流电源,通过KA3接入STF实现正转,通过KA4接入STR实现反转。
A、B、C为异常信号输出端。
继电器主触点KM3由线圈KM3控制,线圈KM3由中间继电器KA控制,并接入220V电路。
中间继电器KA2、KA3、KA4的线圈如图所示接入PLC,由PLC控制。
图2-3主轴电气回路
2.4伺服电气控制
伺服电气回路,如图2-4所示。
X、Z轴伺服驱动器的控制电源由开关电源输出的24V电源通过伺服驱动器的CXAA19B接口接入,主电源动力线通过QF2和TC1转换为200V的电源通过继电器KM2连接伺服驱动的L1、L2、L3接口输入到伺服驱动器。
同时通过QF3,继电器KM1并联一个浪涌吸收器,并引出两根线接入主电源MCC控制信号接口。
伺服驱动器的U、V、W、PE接口输出电源到X轴电机。
伺服驱动器的接口JF1连接X轴的电机反馈。
继电器KM1的主触点由线圈KM1控制,线圈KM1由中间继电器KA1控制,中间继电器KA1的触点和线圈接入如图所示的电路起到互锁的作用。
2-4伺服电气回路伺服引脚连接图
2.5刀架电气控制
如图2-5所示为刀架电气控制回路。
数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置,有四方刀架、六角刀架,即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度,以承受粗加工的切削力:
同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制,它的动作分为4个步骤:
(1)刀架抬起
(2)刀架转位3)刀架压紧(4)转位液压缸复位。
图2-5刀架电气控制回路
2.6FANUCOi—MateTD与外围设备的连接
RS-SX-Oi系统从外形上分为内装式和分离式两种,两种形式的硬件组成是一样的。
本机床系统采用的是内装式,而控制单元外围硬件连接如图2-6所示:
图2-6外围硬件连接图
CPI电源插座。
该插座用于为系统提供DC24V电源。
串行主轴或位置编码器插座JA41。
I/OLink插座JD44A,FANUC系统的I/OLink是一个串行接口,该插座为PMC的输入,输出点,它将C、单元控制器、分布式I/O、机床操作面板或PowerMate连接起来,并且在各设备间高速传送I/O信号。
模拟主轴或高速跳转插座JA40,用于给定模拟主轴伺服单元或变频器模拟电压。
I/O接口装置插座,有两个接口JD36A、COP10A-2.
与伺服放大器的连接,控制单元侧插座COP10A-1、COP10A-2。
在C控制单元和伺服放大器之间只用一根光缆连接,与控制轴数无关。
在控制单元侧,COP10A插头安装在主板的伺服卡上。
光缆从控制单元侧的COP10A连接到伺服放大器的COP10B,伺服放大器之间采用级联连接。
2.7线路检查
1.检查24V电源的连接
确认C的24V电源是否正常,C系统24VDC的容量最好5A以上。
确认I/O模块的24V电源连接、IO接口信号确认有无短路现象;
2.检查I/O-Link的连接和手轮的连接
a)如果配有分线盘式I/O,检查C001/C002/C003的连接扁平电缆,方向不要搞错。
b)对于长距离的传输,由于需要采用光I/O-link适配器和光缆配合进行传输,故两端采用的I/O-link,电缆和普通短距离的I/O-link电缆不同(含5V驱动电源),确认其型号(A03B-0807-k803,如果连接不当,PMC将出现ER97报警,普通的I/O-link电缆型号为A02B-0120-K842),确认JD51A-JD1B(或JD1A-JD1B)插座的连接方式(保证B进A出的原则,最后一个I/O模块的JD1