第4章數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的維護4.1數(shù)控系統(tǒng)的維護

4.2伺服系統(tǒng)的維護

?了解主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)、進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)、常用位置檢測元件、常用I/O元件的維護方法、步驟及日常使用注意事項?根據(jù)電氣元件的維護方法及使用注意事項，掌握常見的電氣元件的維護要點知識目標4.1數(shù)控系統(tǒng)的維護 4.1.1常見數(shù)控系統(tǒng)的介紹 4.1.2數(shù)控系統(tǒng)的維護 4.1.1常見數(shù)控系統(tǒng)的介紹1．FANUC數(shù)控系統(tǒng)介紹日本FANUC公司創(chuàng)建于1956年，是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)機器人的著名廠家。圖4.1FANUC數(shù)控系統(tǒng)FANUC數(shù)控系統(tǒng)有以下特點。（1）采用模塊化結構。這種結構易拆裝，各個控制板高度集成，便于維修和更換。（2）采用專用LSI技術，以此提高芯片的集成度、系統(tǒng)的可靠性，減小體積和降低成本。（3）產(chǎn)品應用范圍廣，每一種CNC裝置可配多種控制軟件，適用于多種機床。（4）不斷采用新工藝、新技術，如采用了SMT（高密度表面安裝技術）、多層印制電路板、光導纖維電纜等。（5）CNC裝置體積小，采用面板裝配式、內(nèi)裝式PMC以及多種形式結構和尺寸規(guī)格的控制器，以適應機電一體化的需求。（6）在插補、進給加減速、補償、自動編程、圖形顯示、通信、控制和診斷方面不斷增加新的功能。（7）以用戶特定宏程序、MMC等功能來推進CNC裝置面向用戶開放的功能。（8）支持多種語言顯示。（9）備有多種外設。（10）設有MAP（ManufactoryAutomationProtocol，制造自動化協(xié)議）接口，使CNC裝置通過該接口實現(xiàn)與上一級計算機的通信。（11）根據(jù)用戶需要，能不斷地更新CNC裝置的功能，可形成多種版本。SINUMERIK802Sbaseline（ECU）采用步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)，可帶3個驅(qū)動軸和一個主軸，驅(qū)動采用STEPDRIVEC和STEPDRIVEC+，最高10

000步/R的控制精度，是開環(huán)的最低價的系統(tǒng)（經(jīng)濟型數(shù)控）。SINUMERIK802Cbaseline是同SINUMERIK-802S有一樣的硬件結構，是低價數(shù)控系統(tǒng)的選擇，驅(qū)動是SimoDrive611U（通用型，具有數(shù)字和模擬信號10V），可以接1FK6系列同步伺服電動機（也可以接1FK7電動機）。2．SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)介紹SINUMERIK802D是全數(shù)字式的數(shù)控系統(tǒng)，HMI（人機接口）、PLC程序和NCK軟件集成為一體。圖4.2SINUMERIK-802D數(shù)控系統(tǒng)組成SINUMERIK810D/840Dpowerline是全數(shù)字式的數(shù)控系統(tǒng)，PCU20/50/70（50/70帶有硬盤），SimoDrive611D（數(shù)字型），可配1FT/1FK交流伺服電動機，1PH7主軸電動機，PLC為S7-300，其中840D中的S7-315-2DP集成在NCU561.2/571.3/572.3/573.3上，S7-314C-2DP集成在NCU562.4/573.4上。SINUMERIK814Di采用NCK（數(shù)控核心部件）系統(tǒng)軟件，PCU20/50/70，S7-315—2DP集成在MCI板上，SIMATICDPET200M/S/X（分布式I/O）作為I/O連接在PROFIBUS-DP上，最大可到18個軸，包括6個通道和方式組。武漢華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司成立于1994年，是一家從事數(shù)控系統(tǒng)研究、開發(fā)和經(jīng)營的中外合資企業(yè)。華中數(shù)控系統(tǒng)具有以下幾個特點。①以通用工控機為核心的開放式體系結構。②獨創(chuàng)的曲面直接插補算法和先進的數(shù)控軟件技術。③系統(tǒng)配套能力強。3．華中數(shù)控系統(tǒng)介紹（1）HNC-21/22數(shù)控系統(tǒng)的功能。①可配4個進給軸，具有數(shù)字量和模擬量接口，可自由選配各種數(shù)字式、模擬式交流伺服單元或步進電動機驅(qū)動單元。最大聯(lián)動軸數(shù)為4軸。②內(nèi)部已提供滿足標準車、銑床控制的PLC程序，也可按要求自行編制PLC程序。③除標準機床控制面板外，還配置有40位輸入和32位輸出開關量接口、手搖脈沖發(fā)生器接口、模擬主軸接口。還可擴展RS485遠程I/O接口。圖4.3所示為華中數(shù)控系統(tǒng)的連接組成圖。圖4.3華中數(shù)控系統(tǒng)的連接表4.1 世紀星HNC-21/22數(shù)控單元技術規(guī)格（2）技術規(guī)格。世紀星HNC-21/22數(shù)控單元技術規(guī)格如表4.1所示。輸入電源：AC24V100W+DC24V≥50W方波差分接收光電隔離開關量輸入接口（40位）手搖脈沖發(fā)生囂輸入接口，TTL電平輸入光電隔離開關量輸出接口（32位）進給軸脈沖輸出接口（4個）差分輸出，包括進給脈沖和方向信號輸出電流范圍0～100mA最高脈沖頻率：2MHz輸出電壓范圍DC24V進給軸D/A輸出接口（4個）電流：?20mA～+20mA電壓：?10V～+10V主軸模擬量輸出接口分辨率：12位輸出電壓：DC

10V或0～+10V進給軸碼盤反饋輸入接口（4個），RS-422差分輸入主軸編碼器輸出接口HSV-11伺服接口（4個）RS-232接口4.1.2數(shù)控系統(tǒng)的維護1．嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度2．應盡量減少數(shù)控柜和強電柜的開門次數(shù)3．定時清掃數(shù)控柜的散熱通風系統(tǒng)清掃的具體方法如下。（1）擰下螺釘，拆下空氣過濾器。（2）在輕輕振動過濾器的同時，用壓縮空氣由里向外吹掉空氣過濾器內(nèi)的灰塵。（3）過濾器太臟時，可用中性清潔劑（清潔劑和水的配方為5∶95）沖洗（但不可揉擦），然后置于陰涼處晾干即可。（1）每天必須對光電閱讀機的表面（包括發(fā)光體和受光體）、紙帶壓板以及紙帶通道用蘸有酒精的紗布進行擦拭。（2）每周定時擦拭紙帶閱讀機的主動輪滾軸、壓緊滾軸、導向滾軸等運動部件。（3）每半年對導向滾軸、張緊臂滾軸等加注潤滑油一次。（4）一旦使用紙帶閱讀機完畢，就應將裝有紙帶的閱讀機的小門關上，防止塵土落入。4．數(shù)控系統(tǒng)輸入/輸出裝置的定期維護5．經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓6．定期更換存儲用電池7．數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護（1）要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應如此。（2）如果數(shù)控機床的進給軸和主軸采用直流電動機驅(qū)動，應將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變化，甚至使整臺電動機損壞。8．備用電路板的維護因此對所購的備用板應定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運行一段時間，以防損壞。9．做好維修前的準備工作（1）技術準備。（2）工具準備。（3）備件準備。4.2伺服系統(tǒng)的維護 4.2.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)的維護 4.2.2進給驅(qū)動系統(tǒng)的維護 4.2.3常見位置檢測元件的維護 4.2.4常見I/O元件的維護 4.2.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)的維護1．直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)使用注意事項和日常維護（1）安裝注意事項。①安裝驅(qū)動器的電柜必須密封。②維修完成后，進行重新安裝時，要遵循下列原則。①檢查伺服單元和電動機的信號線、動力線等的連接是否正常，是否松動以及絕緣是否良好。②強電柜和電動機是否可靠接地。③電動機電刷的安裝是否牢靠，電動機安裝螺栓是否完全擰緊。（2）使用前檢查如下內(nèi)容。①檢查速度指令與轉(zhuǎn)速是否一致，負載指示是否正常。②是否有異常聲音和異常振動。③軸承溫度是否急劇上升等不正常現(xiàn)象。④電刷上是否有顯著的火花發(fā)生痕跡。（3）使用時檢查如下內(nèi)容。①電柜的空氣過濾器每月應清掃一次。②電柜及驅(qū)動器的冷卻風扇應定期檢查。③建議操作人員每天都應注意主軸的旋轉(zhuǎn)速度、異常振動、異常聲音、通風狀態(tài)、軸承溫度、外表溫度和異常臭味。④建議使用單位維護人員，每月應對電刷、換向器進行檢查。⑤建議使用單位維護人員，每半年應對測速發(fā)電機、軸承、熱管冷卻部分、絕緣電阻進行檢測。（4）對于工作正常的主軸驅(qū)動系統(tǒng)，應進行如下日常維護。2．變頻器使用注意事項和日常維護圖4.5變頻器外形結構圖日常維護保養(yǎng)的具體內(nèi)容如下。（1）記錄運行數(shù)據(jù)和故障代碼。（2）變頻器日常檢查。（3）變頻器保養(yǎng)。4.2.2進給驅(qū)動系統(tǒng)的維護進給驅(qū)動系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，直接影響加工工件的精度。1．直流伺服電動機的維護（1）存放要求。（2）當機床長期不運行時的保養(yǎng)。（3）電動機的日常維護。①每天在機床運行時的維護檢查。②定期維護。交流伺服電動機常見的故障有以下3種。（1）接線故障。（2）轉(zhuǎn)子位置檢測裝置故障。（3）電磁制動故障。2．交流伺服電動機的維護交流伺服電動機故障判斷有如下兩種方法。（1）用萬用表或電橋測量電樞繞組的直流電阻，檢查是否斷路，并用兆歐表查絕緣是否良好。（2）將電動機與機械裝置分離，用手轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)子，正常情況下感覺有阻力，轉(zhuǎn)一個角度后手放開，轉(zhuǎn)子有返回現(xiàn)象；如果用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子時能連續(xù)幾圈并自由停止，該電動機已損壞；如果用手轉(zhuǎn)不動或轉(zhuǎn)動后無返回，電動機機械部分可能有故障。4.2.3常見位置檢測元件的維護1．光柵圖4.7光柵的外形結構圖

（1）防污。光柵尺由于直接安裝于工作臺和機床床身上，因此，極易受到冷卻液的污染，從而造成信號丟失，影響位置控制精度。

（2）防振。光柵拆裝時要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學元件的損壞。編碼器的維護主要注意以下兩個問題。（1）防振和防污。（2）聯(lián)接松動。2．光電脈沖編碼器圖4.8內(nèi)裝編碼器（1）安裝時，必須保持定尺和滑尺相對平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調(diào)整間隙在0.09～0.15mm為宜。（2）不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層的鋁箔，否則會腐蝕厚度較小的電解銅箔。（3）接線時要分清滑尺的sin繞組和cos繞組，其阻值基本相同，這兩個繞組必須分別接入勵磁電壓。3．感應同步器圖4.9直線感應同步器安裝結構圖1—機床不動部件；2—定尺；3—定尺座；4—防護罩；5—滑尺；6—滑尺座；7—機床可動部件（1）接線時，定子上有相等匝數(shù)的勵磁繞組和補償繞組，轉(zhuǎn)子上也有相等匝數(shù)的sin繞組和cos繞組，但轉(zhuǎn)字和定子的繞組阻值卻不同，一般定子阻值稍大，有時補償繞組自行短接或接入一個阻抗。（2）由于結構上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動機相似，因此，碳刷磨損到一定程度后要更換。4．旋轉(zhuǎn)變壓器圖4.10無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的結構圖1—殼體；2—轉(zhuǎn)子軸；3—轉(zhuǎn)變壓器定子；4—轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子；5—變壓器定子；6—變壓器轉(zhuǎn)子；7—變壓器一次繞組；8—變壓器二次繞組（1）不能將磁性膜刮壞，防止鐵屑和油污落在磁性標尺和磁頭上，要用脫脂棉蘸無水酒精輕輕地擦其表面。（2）不能用力拆裝和撞擊磁性標尺和磁頭，否則會使磁性減弱或使磁場紊亂。（3）接線時要分清磁頭上激磁繞組和輸出繞組，前者繞在磁路截面尺寸較小的橫壁上，后者繞在磁路截面尺寸較大的豎桿上。5．磁柵尺圖4.11帶狀、線狀及圓形磁柵尺外形結構圖4.2.4常見I/O元件的維護1．控制開關圖4.12控制開關1—按鈕帽；2—復位彈簧；3—動斷觸點；4—橋式動觸點；5—動合觸點（1）直動式行程開關。2．行程開關圖4.13直動式行程開關1—推桿；2—動斷觸點；3—動觸點；4—動合觸點（2）滾動式行程開關。圖4.14滾動式行程開關1—滾輪；2—上專臂；3—盤形彈簧；4—推桿；5—滾輪；6—擒縱；7—彈簧（1）；8—動斷觸點；9—動合觸點；10—動觸點；11—壓縮彈簧；12—彈簧（2）（3）微動式的行程開關。圖4.15微動開關1—動觸點；2—推桿；3—弓簧片；4—動合觸點；5—動斷觸點；6—外形盒3．接近開關圖4.17電感式接近開關1—檢測頭；2—螺紋；3—螺母；4—指示燈；5—信號輸出及電源電纜；6—運動部件；7—感應塊；8—電感式接近開關；9—安裝支架；10—輪軸感應盤常用的接近開關有電感式、電容式、磁感式、光電式、霍爾式等。（1）電感式接近開關。

（2）電容式接近開關。（3）磁感應式接近開關。圖4.18磁感應式接近開關1—汽缸；2—磁感應式接近開關；3—安裝支架；4—活塞；5—磁性環(huán)；6—活塞桿（4）光電式接近開關。圖4.19光電式接近開關1—發(fā)光二極管；2—紅外光；3—光敏元件；4—被測物；5—發(fā)射器；6—接收器（5）