第3章机床电气与PLC的故障诊断及维修

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1、第3章机床电气与PLC的故障诊断及维修3.1机床电气按所使用的元器件的类型，数控机床电气控制系统的故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两人类。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驱动单元、输入输出单元等。“强电”部分是指控制系统屮的主回路或高压、人功率回路屮的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件及其所组成的控制电路。“强电”部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，H•容易受到外界环境中冷却液、油液的浸泡以及幣损、碰

2、撞、鼠害等不利因素的影响，另外，操作人员的非正常操作、电气元件的寿命限制也使得这部分电路发牛故障的儿率要高于“弱电”部分。本节主要讲述数控机床强电控制系统的故障诊断、维修及H常维护。3.1.1电源配置电源是数控系统乃至整个机床正常工作的能量來源，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机其至毁坏整个系统。电网的较大波动和高次谐波以及人为因素的影响，难免会出现由电源引起的故障。另外，数控系统的设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内，系统断电后，靠后备电池來保持。因而，停机时间较长、拔插电源或存贮器都可能造

3、成数据丢失，使系统不能运行。为了使数控机床能够稳定工作，其电源配置应尽量做到以下儿点：1）提供独立的配电箱而不与其他设备串用。2）电网供电质最较差的地区应配备三相交流稳压装置。3）电源始端冇良好的接地。4）电柜内电器元件的布局和交、肓流电线的敷设要札I互隔离。由于数控机床采川的控制系统、伺服系统品种较多，对电源的要求也各不相同，电压从交流380V.220V、200V.36V到直流24V、5V等，不同的机床、不同的控制系统、伺服系统,对电源通、断的控制要求也不尽相同，维修人员首先应该了解数控机床电源配置的实际

4、悄况,做到心中有数。图3-1所示是配置FANUCOi-MC系统的某加工中心电源配置原理图。三相380V电源经过隔离开关QS1进入数控机床的电气控制柜，隔离开关用于把线路的带电部分和需耍停电的线路隔开，在检修设备时形成明显断点，起到安全保护作用，并几减少断电检修的停电范围，但在数控机床发生电气故障时，隔离开关不能口动断开，不起保护作用。隔离开关没有灭弧装置，一般不能用来带负荷起动和停止，所以机床起动时，先接通隔离开关再接通后续负载，断电时则相反，先断开后续负载，再断开隔离开关。3~50Hz380V控制开关Br

5、ake（无正负极性）图3-1加工屮心电源配置原理图自动空气开关QF1〜QF8串接在总电路及各控制支路中，作设备的过载及短路保护Z用。当某一电机或其他负载发生过载或短路故障时，所在支路的空气开关自动断开，起到安全保护作用，同时，其他支路及总电路的空气开关不受影响，方便维修人员快速查找故障原因。自动空气开关兼冇手动开关的作用，在设备调试及检修过程中，可以按照要求冇序通电，保证设备安全。要根据所在电路的电压等级、负载容量等合理选择自动空气开关的技术参数，否则线路将无法止常工作。例如，脱扣电流选的太小，设备止常工作

6、情况下，自动空气开关频繁跳闸；脱扣电流选的太大，则在故障时，自动空气开关不动作，无法起到安全保护作用。TC1是数控机床的控制变压器，其付边有三种电压输出：〜220V、〜22V、〜28V。其中〜220V用于数控机床电气控制线路中的接触器线圈、电磁阀线圈、开关电源的输入等，为了保证设备的可靠工作，通过控制变压器提供〜220V电压给后续负载供电。〜22V用于机床照明灯的供电，该电压为安全电压，保证机床操作者的安全。〜28V经整流桥整流为DC24V,为机床的卅停电路供电，该处24V直流电压也可川于电机抱闸的控制，数

7、控机床的各进给轴均采川滚珠丝杠螺母副把旋转运动转化为直线运动，滚珠丝杠传动精度高，但没冇自锁功能，为防止垂直轴在重力作川下滑落，需要冇平衡配重和抱闸。当伺服系统准备就绪后，PLC使继电器线圈通电，其常开触点接通，24V直流电压接入，抱闸打开，如图3-2所示。电机图3・2电机抱闸控制TC2是数控机床的驱动变压器，将三相380V输入电压变换为三相200V输出，给伺服驱动器KMO供电。该变压器不仅起到电压变换的作用。同吋还起到隔离作用，也叫做隔离变压器，可以去除低频干扰信号对伺服系统的影响，防止电网的三相不平衡造

8、成对设备的危害。冇的伺服驱动器的供电电压即为三相380V,不需电压变换就可以直接从电网供电，但是，电源必须经过电抗器再送入电源模块，对于人容最的电源模块，还需要使用滤波器。菠动变压器的功率根据伺服系统的负荷容虽来选择。KMO是控制伺服驱动器电源模块PSM通、断电的交流接触器,其线圈通、断由伺服驱动器电源模块PSM内部的MCC触点控制，如图3-3所示，当MCC触点接通时，KMO线圈通电，KMO的主触点接通，伺服驱动