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摘要：自从计算机技术应用到了机床上，近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对关系国计民生的一些重要行业，如IT、汽车、轻工、医疗等的发展也起着越来越重要的作用。数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点。数控机床已在我国批量生产、大量引进和推广使用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的经济效益。由于机床数控系统的先进性、复杂性和智能化高的特点，若其任何部分发生故障与失效现象，都会使数控机床停机，从而造成生产停顿。因此，对数控车床的故障进行诊断与排除就显得十分必要。本文主要研究华中数控机床数控系统故障诊断与维修的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。关键词：华中数控机床、故障、诊断、维修Abstract：Sincethecomputertechnologyisappliedtomachinetool.Nearlyhalfacentury,theCNCsystemhasgonethroughtwostagesandsixgenerationsofdevelopment.ApplicationofCNCtechnologynotonlytothetraditionalmanufacturingindustrieshasbroughtrevolutionarychangesinthemanufacturingsectorasasymbolofindustrialization,andwiththecontinuousdevelopmentofCNCtechnologyandtheexpansionofapplicationfields,itisthepeople'slivelihood,someimportantindustries,Forexample,IT,thedevelopmentofautomotive,lightindustrial,medical,etc.CNCmachinetoolsarethecharacteristicsofmechanicalandelectricalintegrationoftypicalproductsinthefieldofmachining,withhighprecision,highefficiencyandhighadaptability.CNCmachinetoolsinChina'smass,alargenumbertointroduceandpromotetheuseofthemtocreatetheconditionsforthedevelopmentofthemachinerymanufacturingindustry,andhasbroughtgreateconomicbenefits.DuetotheadvancednatureoftheCNCsystem,complexandintelligentfeatures,ifanypartofitsfailureandfailurephenomenonwillcausetheCNCmachinetooldowntime,resultinginproductiontoastandstill.Therefore,thefailureoftheCNClathediagnosisandruleoutthatitisverynecessary.Keywords：HuazhongCNC,Failure,Diagnosis,Maintenance.xxx学院毕业设计论文第-1-页共30页-1-1.绪论1.1.课题背景数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将主要针对华中数控机床进行了简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的诊断过程及故障的维修等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的学习和实习时的工作经验进行编写，初学经验不足望能见谅。1.2.本课题的主要内容1.2.1.设计内容1、从FANUC系统数控机床数控系统、主轴伺服系统、进给伺服系统、机床电气与PLC控制等方面中任选一个方面，对生产中此方面常见的1~2个故障进行诊断与维修；（如：1.机床开机后急停且不能复位；2机床回参考点故障；3刀具不能锁紧；4.主轴调速故障等）；2、在进行故障诊断与维修时必修包括以下内容：故障的现象、故障分析的过程、故障原因、解决方案、此类事件的预防措施。1.2.2.设计要求1、鼓励上网查阅资料，严禁上网整篇下载剽窃，可以选择性引用；2、严格按照论文的撰写要求，格式规范，内容充实；3、正文字数不得少于5000字；4、要求上交打印（A4）一份，电子文档一份。xxx学院毕业设计论文第-2-页共30页-2-2.数控机床的介绍2.1.数控机床的概念数控（NC）机床是一种通过编码指令编制零件加工程序，使刀具沿着程序编制的轨迹自动定位的机床。它是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造业渗透而形成的机电一体化产品；数控机床的核心是它的控制单元即数控系统。其技术范围履盖很多领域，包括：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术：(6)软件技术等2.2.华中数控系统特点华中数控综合实验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。图华中数控系统表2.2.1典型车床数控系统主要器件序号名称规格主要用途备注1.数控装置HNC-21TC控制系统华中数控2.软驱单元HFD-2001数据交换华中数控3.控制变压器AC380/220V300W/110V250W/24V100W/24V100W伺服控制电源、开关电源供电华中数控交流接触器电源照明灯电源HNC-21TC电源xxx学院毕业设计论文第-3-页共30页-3-4.伺服变压器3PAC380/200V2.5KW为伺服电源模块供电华中数控5.开关电源AC220/DC24V100W开关量及中间继电器明玮6.伺服电源模块HSV-11P075为伺服驱动器供强电华中数控7.伺服驱动器HSV-11D030X、Z轴电机伺服驱动器华中数控8.伺服电机110STZ4-1-LM（4NM）X轴进给电机华中数控9.伺服电机130STZ7.5-1-LM（7.5NM）Z轴进给电机华中数控1、数控装置(数控系统的核心)HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。2、变频调速主轴单元变频主轴采用西门子MICROMASTER440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频器配三相异步电机。3、交流伺服驱动单元交流伺服和交流伺服电机采用松下MINASA系列的MSDA023A1A伺服单元和MSMA022A1C伺服电动机。4、步进驱动单元步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。四相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A。5、输入与输出装置输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入，输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器。6、工作台机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采用四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环控制。Y轴执行装置采用交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环控制系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环控制系统。xxx学院毕业设计论文第-4-页共30页-4-数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。2.2.1.电气原理图简介下面以示意图的形式，显示了电气原理图的主要部分，对于线号仅给出了在不同的页面均出现的线缆的线号。数控装置HNC-21TC照明灯指示灯吊挂风扇QF66AQF76A低通滤波器AC250V6A220B220A到：伺服电源模块伺服驱动器QF93A开关电源100WAC220V/DC24V10024V到：继电器数控装置伺服驱动器QF106AKM6RC10KM5RC9KM4RC8KM3RC7KA8KA1电柜风扇主轴反转刀架电机正转刀架电机反转冷却电机QF83AQF040ARC1QF30.4AKM5QF40.3AKM6RC4RC3QF16AQF210AKM1伺服变压器AC380/2007KW伺服电源模块HSV-11P主轴电机5.5KW刀架电机冷却电机QF53AAC110V250W控制变压器AC380V3相RST图5.3.2典型车床数控系统电气原理图-电源部分AC24V100WAC24V100WAC220V300WAC380V750WKM2RC6KM1RC5伺服强电主轴正转KA7KM4KA6KM5KA5KM2KA4KM3RC2KM4KM3KM2xxx学院毕业设计论文第-5-页共30页-5-2.2.2.继电器与输入输出开关量继电器主要是由输出开关量控制的，输入开关量主要是指进给装置、主轴装置、机床电气等部分的状态信息与报警信息。100SQX-1SQX-3SQZ-1SQZ-3OTBS13OTBS216ESTOP14ESTOP317HNC-21XS20KA2KA1KA3KA4KA5KA6KA7KA824V图5.3.3典型车床数控系统电气原理图-继电器部分KA2KA3Y0.0420Y1.0Y1.1Y0.6Y0.7Y0.5外部运行允许运行允许伺服OK主轴正转主轴反转刀架正转刀架反转冷却启动KA6KA7KA4KA5图5.3.5典型车床数控系统设计电气原理图-输入输出开关量2135VG25+5V12HB24HA11O2823O2910O3022O319I3221I338I3420I357I3619I376I3818I395空17ESTOP34ESTOP216+24V3+24V1524VG224VG1424VG124VGXS813O025O112O224O311O423O510O622O79O821O98O1020O117O1219O136O1418O155空17ESTOP34ESTOP116OTBS23OTBS11524VG224VG1424VG124VG运行允许继电器Y0.0Y0.1Y0.2Y0.5100（继电器DC24V地）系统复位冷却开继电器刀架电机正转继电器Y0.6XS20伺服允许Y1.0主轴正转继电器主轴反转继电器Y1.1100限位急停回路外部运行允许继电器（继电器DC24V地）注释：Y0.1、Y0.2输出到伺服各继电器的连接见图5.3.3刀架电机反转继电器Y0.7xxx学院毕业设计论文第-6-页共30页-6-图5.3.4典型车床数控系统电气原理图-输入输出开关量113I025I112I224I311I423I510I622I79I821I98I1020I117I1219I136I1418I155I1617I174I1816I193空1524VG224VG1424VG124VG13I2025I2112I