车轮车床论文概要.docx

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车轮车床论文概要

[摘要]C8011B车轮车床智能切削数控系统

[关键词]原理、诊断、调整及维修

一．前言：

现代数控技术集机械制造技术，计算机技术，成组技术与现代控制技术，传感检测技术，信息处理技术，网络通讯技术，液压气动技术，光机电技术于一体，是现代制造技术的基础，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，使世界制造业的格局发生了巨大变化。

其中C8011B车轮车床是采用了数控技术的机床，即它是用数字信号控制机床运动及其加工过程的。

它是机电一体化产品，能实现机械加工的高速度，高精度和高度自动化，代表了机床发展的方向。

二．C8011B车轮车床的工作原理及组成

数控机床：

主要由数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置和机床本体等四大部分再加上程序的输入输出设备，可编程控制器。

数字程序控制：

能根据输入的数据和指令，控制生产机械按规定的工作顺序、运行轨迹、运动距离和运动速度等规律而自动完成工作的自动控制。

数字程序控制系统一般由：

输入装置、输出装置、控制器、插补器四部分。

数控系统的加工控制原理：

1、程序输入2、译码3、数据处理4、插补5、位置控制6、输入/输出7、显示8、诊断

本机床由三相五线制交流380V.50HZ的电源供电。

其中：

电控部分的框图

（1）PLC控制回路：

采用日本三菱公司的FX2系列。

在此完成三大任务：

第一项是根据控制面板上的控制指令控制系统的主电机启动，运转和停车；第二项是根据控制面板上的控制指令控制轮对的装夹；第三项将主轴速度及油泵，卡爪等信号传递给微机控制系统。

此外，PLC还可以接受微机控制系统故障信号及时发出的指令，对电气系统实现控制。

（2）微机控制由硬件和软件组成：

硬件包括工控机、工控机板卡（PLC-711、PLC-733、PLC-832）、接线板卡（I/O、AD、）编码器。

左、右刀架X轴，Z轴的前进，后退限位开关，零点开关，端面零点开关，左、右操作台上的“开始”，“确认”，“复位”按钮，“进给倍率”开关，“方向选择”十字开关，“键盘/操作台”，“手动仿行/自动仿行”旋转开关。

（3）激光测距仪将激光发射点到测量点的距离值转换成电信号，正负5V，此值送入PLC-711板卡，以供工控机使用。

激光测距仪是日本LM10系列，本系统左右两边各采用一套，由控制器和激光传感器两部分组成。

激光传感器选用ANR1215

测距范围在80-180mm。

（4）PLC-711是半长板卡，包括八路12位模拟量输入，一路12位模拟量输出，16个数字量输入及16个数字量输出。

数字量输入，输出分别采用20芯扁平电缆接头。

（5）PLC-733是半长板卡，包括32个具有2500VDC隔离的数字量输入通道，每个通道对应PCI/O端口的一位，还提供两个IRQ可跳线选择的PC中断，采用37脚D型孔型插头。

（6）PLC-832是半长板卡，是3轴伺服电机控制卡，实现位置控制。

每个轴都有自己的位置控制芯片，实现三个伺服电机完全独立的控制。

DB-9连接器用于伺服控制，DB-25连接器用于编码器和零点信号传输。

其中：

PLC—832板卡的功能框图

PLC—832板卡工作原理：

1、DDA循环时间：

1ms到2s其中24ms常用

2、DDA脉冲缓冲器：

包含在下一个DDA循环内要发生的脉冲数，即期望的脉冲数。

DDA循环开始时，DDA脉冲缓冲器内的数被DDA脉冲发生器内，DDA脉冲缓冲器在数值已经被送到脉冲发生器的同时被清除。

如果在DDA循环之前不设置DDA脉冲缓冲器的值，下一个DDA循环内将没有脉冲输出。

3、增益/补偿电路

4、误差计数器：

记录电机的运行的期望值和伺服电机编码器反馈的实际运行之间的不同误差计数器的输出驱动一个数/模转换器（顺序输出给伺服电机驱动器）

5、F/V转换器：

电机最大速度3000转/分

编码器输出1000个脉冲/转

编码器最大脉冲输出50转/秒

编码器输出50×1000=50K个脉冲/秒

6、一个系统中使用多张832板卡

a、选择一张为主卡b、设置主卡的DDA循环时间

c、使从卡的DDA循环时间中断许可

d、取掉所有从卡上的R53电阻

（7）软件驱动：

编程环境支持高级语言命令和程序，使控制变得简单。

（8）C8011B车轮车床智能切削数控系统的软件使用：

包括系统运行前检测，系统主菜单，拨动十字开关移动刀架，加工选择，辅助功能，参数检测，帮助，退出系统，附录1常见参数的调整，附录2刀高.刀宽.轮缘.轮经的调整。

1．伺服驱动装置包括交流伺服电机，伺服电源和驱动器。

它们采用西门子的SIMODRIVE6SN-A系列，控制四台27N/M的IFTS系列伺服电机。

2．伺服电机上的旋转编码器把伺服电机转子的位子，以每转1500个脉冲传给伺服进给驱动装置和PLC-833板卡。

3．伺服系统的工作过程：

接受计算机的指令信息，经变换和放大后，通过驱动元件准确控制机械系统执行机构的位移或角度，同时保证动作快速，准确和高效率。

三．本数控车轮车床的结构与类型

（1）它是以半闭环控制方式进行工作即根据驱动用电机的回转角进行位置反馈。

同时是以机床原点为基准来确定动作的坐标系。

（2）利用1．伺服驱动装置包括交流伺服电机，伺服电源和驱动器进行用户联锁，可对应进行各种机械系统的控制。

（3）自诊断功能较强如来自限位开关信号不正常时发出的警告，或发出对应此异常信号的信息。

四．常见故障及数控系统的常用诊断技术

（1）故障的内容是多种多样的，如下几个方面：

1.由于程序操作错误方面；

2.由于各轴动作超限方面；

3.由于伺服系统异常（轴的超负荷，位置异常等）；

4.有关CPU方面。

（2）常用诊断技术：

外观检查是指依靠人的五官等感觉器官并借助于一些简单的仪器来寻找机床故障的原因。

这种方法在维修中常用的，也是首先采用的。

“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障时应先采取看，闻，问，摸等方法，由外向内逐一进行检查。

有些故障采用这种方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要花费很多时间，甚至一时解决不了。

（3）方法、部位技术手段：

除了利用五官进行之外，也可以利用其他方法对数控机床的故障进行检查排除。

1.连接电缆，连接线检查

2.连接端及接插件检查

3.不良环境下工作的元器件检查

4.易损部位的元器件检查

5.定期保养的部件及元器件检查

6.电源电压检查

分清单列多列方法：

机，液，电综合分析法：

备件替换法：

电路板参数测试对比法：

更新建立法：

升温，降温法：

拉偏电源法：

分段优选法：

功能程序测试法：

参数检查法：

隔离法：

接口状态显示诊断：

测量比较法：

逻辑线路追踪法（原理分析法）：

用可编程序逻辑控制器进行PLC中断状态分析。

（4）经常发生的机械类故障：

机床在运行过程中，机械零部件受到力，热，摩擦及磨损等多种因素的作用，使传动副之间的间隙加大，使运动件间的连接松动，产生相互撞击，振动，直接影响机床传动精度和工件的加工质量，严重时将会损坏零部件，属于零件传动方面的故障。

另一种故障属功能故障，指由于机械结构不合理，结构变形致使执行机构不能完成功能任务或达不到质量要求。

其原因是传动件表面剥落，裂纹，不平衡，不对中，接触不良等。

还有一些故障是在操作过程中出现不正常现象，如主轴变形没有高速或低速；主轴振动引起工件加工表面变粗糙；主轴卡不紧工件或刀具；工件在运行中飞出；工件加工有无误等等。

大多数机械故障是比较稳定的，当然也有少数情况是时而出现时而不见的。

（5）一般来说，机床的故障类型可分为以下几种：

1.功能型故障主要指工件加工精度方面的故障，表现在加工精度不稳定，加工误差大，运动方向误差大，工件表面粗糙。

2.动作型故障主要指机床各执行部件动作故障，如主轴不转动，液压变速不灵活，工件或刀具夹不紧或松不开，刀架或刀库转位定位不太准等。

3.结构型故障主要指主轴发热，主轴箱躁声大，切削时产生振动等。

4.使用型故障主要指因使用和操作不当引起的故障，如过载引起的机件损坏，撞车等。

C8011B车轮车床出现常见故障，维修、调整多在以下几个方面：

（1）位置偏差过大就是进给伺服系统位置环中的问题。

导致系统报警。

故障点多存在以下几个方面：

1、首先检查进给伺服电机转速是否正常。

如果伺服系统的给定速度是不变的,而电机转速不够,那可能是电源电压不够，或伺服变压器给出的电压不够。

若电动机给定电压小，这时我考虑电源电压是否缺相,是否电压值已超出（+10%）—（-15%）的运行范围，三相电源是否对称等。

利用万用表进行测量。

其次我检查发现若不是以上问题，就会检查电动机是否有毛病了。

观察并用手摸感觉或眼看电动机是否有转动不灵活的地方，机械有卡住的地方，轴承是否有已破碎，润滑不好等等。

2、负载是否有问题若负载过大,或夹具夹偏造成摩擦阻力过大等,总之要检查作用在电动机上的作用力是否过大,而使电动机丢转过多。

我检查时首先进行空车实验，机床回零。

观察电机是否丢转再进行整车启动。

若无系统报警，电机无丢转现象。

最后上工件进行加工。

逐步排除轴的超负荷，位置异常等。

3、伺服板和触发板上的问题伺服板的速度调节器输出的值是否有问题，能不能通过调节速度增益可以解决的问题。

因为增益加大，就是比例积分调节器的比例放大系数加大，可以在相同的给定值下，使电动机转速加大一些。

4、检查各接线端子是否松动我检查时针对连接电缆，连接线，连接端及接插件，易损部位的元器件进行仔细检查，重新清理插接。

（2）零件加工精度差

1、机床使用一段时间后，机床各轴传动链有变化（如丝杠间隙，螺距误差变化，轴出现轴向窜动等）可通过重新调试及改变间隙补偿量等来解决。

2、电气报警如伺服电机的额定转速是否过高；位置反馈电缆线接插件是否接触良好；该轴模拟量输出增益电位器是否良好；相应的模拟量输出锁存器是否正常；脉冲编码器是否良好；该轴伺服模块是否正常。

（3）机床运动时超调引起位置精度和加工精度不好。

如伺服电机与丝杠之间的连接松动或刚性太差，可适当减小位置环的增益。

（4）机床加工过程中出现断刀现象我会观察断刀出现的位置、次数、是否频繁等。

维修中发现多数原因是因为液压缸油面过低从而影响液压泵的吸油能力。

造成系统工作不正常，压力、速度不稳定，动作不可靠。

参考文献

1．《数控机床维修技术》孙汉卿等编著.北京：

机械工业出版社，2000.8

2．《数控原理与维修技术》韩鸿鸾.荣维芝主编.北京:

机械工业出版社，2004.5

3.《数控机床数控系统维修技术与势力实例》数控机床数控系统维修技术与实例编委会.北京:

机械工业出版社，2001.7