2011-2012學年第一學期2009級《數控機床故障診斷與維護》課期末考查論文題目：數控機床主要器件的工作原理及故障診斷所在學部：專業班級：姓名：學號：數控機床主要器件的工作原理及故障診斷摘要：本文主要講述數控機床主要器件的工作原理，以及局部故障診斷的相關內容，先從主要器件的工作原理講起，最后通過實例具體介紹故障產生該如何診斷的過程。關鍵詞：數控機床，主要器件，工作原理，故障，診斷一、數控機床主要器件的工作原理1、接觸器KM〔1〕當接觸器的勵磁線圈通電后，在銜鐵氣隙處產生電磁吸力，使銜鐵吸合。由于主觸點支持件與銜鐵固定在一起，銜鐵吸合帶動主觸點也閉合，接通主電路。與此同時，銜鐵還帶動輔助觸電動作，使動合觸點閉合，動斷觸點斷開。〔2〕當線圈斷電或電壓顯著降低時，電磁吸力消失或變小，銜鐵在復位彈簧的作用下翻開，使主、輔觸電恢復到原來的狀態，把電路切斷。

2、電磁繼電器KA電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點〔常開觸點〕吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點〔常閉觸點〕吸合。這樣吸合、釋放，從而到達了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”。3、通電延時型時間繼電器KT當時間繼電器線圈通電時，銜鐵被吸合，活塞桿在寶塔形彈簧的作用下移動，移動的速度要根據進氣孔的節流程度而定，各延時觸頭不立即動作，而要通過傳動機構延長一段整定時間才動作，線圈斷電時延時觸頭迅速復原。4、電機M〔1〕伺服電機伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反響信號給驅動器，驅動器根據反響值與目標值進行比擬，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度〔線數〕〔1〕步進電機步進電機采用雙凸極設計，轉子和定子結構上均有齒。永久磁性位于轉子上，電磁包含在定子中。多數設計包含2個定子相位，由正交相位信號獨立驅動。驅動這些相位有許多方法，包括全步進、半步進或微步進，取決于使用的控制技術。每種情況下都會確定子磁通矢量，轉子上的磁性將嘗試與該矢量保持一致。由于轉子和定子的齒數不同，產生的移動或步進可能極小。對齊之后，定子電流立即按這種方式發生變化，以增加定子磁通矢量角度，從而使電機移動到下一個步進。5、通電延時型時間繼電器KT當時間繼電器線圈通電時，銜鐵被吸合，活塞桿在寶塔形彈簧的作用下移動，移動的速度要根據進氣孔的節流程度而定，各延時觸頭不立即動作，而要通過傳動機構延長一段整定時間才動作，線圈斷電時延時觸頭迅速復原。6、X,Y,Z軸步進驅動器X,Y,Z軸的步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按適宜的時序通電，就能使步進電機步進轉動。圖1是該四相反響式步進電機工作原理示意圖。圖1四相步進電機步進示意圖開始時，開關SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊，同時，轉子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產生錯齒。當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，那么轉子會沿著A、B、C、D方向轉動。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2.a、b、c所示：圖2.步進電機工作時序波形圖7、變頻器〔1〕主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換局部，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三局部構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓〔電流〕。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。〔2〕控制電路是給異步電動機供電〔電壓、頻率可調〕的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比擬運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。速度檢測電路：以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。保護電路：檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。數控機床上的變頻器的作用：用于主軸的無極調速.有CNC給出模擬電壓(0----+10V),控制變頻器的輸出頻率.從而改變主軸電機的轉速,通過傳動機構(皮帶或齒輪)傳到主軸,而改變主軸的速度(轉速)8、直流穩壓電源〔1〕主電路從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括：輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反響到公共電網。整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。逆變：將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心局部，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。〔2〕控制電路一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比擬，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，到達輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的資料，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。〔3〕檢測電路除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表資料。〔4〕輔助電源提供所有單一電路的不同要求電源。二、KND1000數控機床的故障檢查1、照明燈故障故障現象：照明燈不能正常工作有可能的故障點是：〔1〕KM4常開觸點與工作燈的連接斷開。〔2〕繼電器KA6觸點連接斷開。〔3〕繼電器KA6線圈連接斷開2、冷卻泵故障故障現象：冷卻泵不能正常工作有可能的故障點是：〔1〕繼電器KA5觸點連接斷開〔2〕繼電器KA5線圈連接斷開。〔3〕接觸器KM5觸點連接斷開。3、回零故障故障現象：回零操作時