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1、池州职业技术学院机电系毕业设计（论文）题 目： 数控机床故障诊断和维护 学生姓名： 高小六 专 业： 机电一体化 指导老师： 李世民 数控机床内部器件工作原理及故障检修摘要：数控机床是一种高投入的高效自动化机床，由于投资较高，所以降低数控机床的故障率，缩短故障修复时间提高机床的利用率是一个重要的工作。因此在工作生产中，工作人员懂得机床维修是比较重要。这里，我们结合KND1000数控机床原理图，需要了解一些器件的名称及工作原理，并学会如何检测一些机床故障。关键词：KND1000数控机床，工作原理，故障检测，器件数控机床各器件的名称及工作原理1、KM接触器接触器是用来频繁接通和断开电动机或其他负载
2、主电路，是机床电动机主电路中最重要的控制电器。通常分为交流接触器和直流接触器。交流接触器是根据电磁原理工作的，工作原理图中当电磁线圈5通电后产生磁场，使静铁心6产生电磁吸力吸引动铁心4向下运动，使常开主触头1（一般三对）闭合，同时常闭辅助触头2（一般两对）断开，常开辅助触头3（一般两对）闭合。当线圈断电时，电磁力消失，动触头在弹簧8作用下向上复位，各触头复原（即三对主触头断开、两对常闭辅助触头闭合、两对常开辅助触头断开）。直流接触器和交流接触器的工作原理相同。结构也基本相同，不同之处是，铁心线圈通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。工作原理如下图所示：2、KA中间继电器中间继电器由固
3、定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点和静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点和原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。结构如下图所示：3、KT时间继电器时间继
4、电器是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。当线圈通电（电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以
5、用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。4、TR开关电源开关电源的工作流程如下：电源输入滤波器全桥整流直流滤波开关管（振荡逆变）开关变压器输出整流和滤波。交流电源输入经整流滤波成直流 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上 开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越
6、小,但对开关管的要求就越高; 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; 一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源. 主要用于工业以及一些家用电器上，如电视机，电脑等。5、M电动机电动机分步进跟伺服电动机。步进电动机工作原理：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角度位移量，从而达到准确定位的木钉同时可以通过控释脉冲频率来控制电极转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。同理，XY轴驱动器的工作原理也都相同。伺服电动机工作原理：在自
7、动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为主流和交流伺服电动机两类，主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。同样的，Z轴驱动器的工作原理也就是一样道理。6、T变压器下图为变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向和所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有
8、一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向和1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流和次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。7、X、Y轴驱动器在、轴方向移动，以校对位置，确保下刀的准确，其工作原理和步进电动机的工作原理一样。8、Z轴驱动器Z轴驱动器的工作原理也就是和伺服电动机的工作原理一样。伺服电机内部的转子是
9、永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值和目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。伺服电动机在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。9、变频器变频器常见的频率给定方式主要有:操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给
10、定等。这些频率给定方式各有优缺点，必须按照实际的需要进行选择设置，同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“
11、电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。10、直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。四个环节的工作原理如下： (1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1 (3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流
12、成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压. (4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。KND1000数控机床辅助装置（照明灯、冷却液）故障、回零故障检查1、照明灯故障：照明灯故障原因：FA02 KM4常开触点和工作灯的连接断开、FA07继电器KA6触点连接断开、FA18继电器KA6线圈连接断开。检查思路：应先检查控制工作灯电源的KM4线圈是否有24VDC的电压输入，再检查控制工作灯开关的继电器KA6线圈有无24VDC的电压，最后检查KM4常开主触头输出到工作灯有无24VDC的电压。检查方法：（1）首先须按下操作面板的照明灯控制按钮；然后选择
13、万用表的DC50V档位，把负极（黑表笔）放在046（XB2-26）端上，用正极（红表笔）分别测量继电器KA6触点的109（XB1-79）端和109A(XB2-137)端，检查两端有无24VDC的电压；再把负极（黑表笔）放在045（XB2-26）端用正极（红表笔）分别测量KA6线圈的138A(XB2-107)端和138(XB2-77)端检查两端有无24VDC的电压；最后把万用表的正极（红表笔）放在049（XB2-45）端上，用黑表笔分别测量050（XB2-46）端和050A(XB1-127)端，检查两端有无24VDC的电压。若检查到049和050端有24VDC的电压而049和050A端没有24V
14、DC的电压，则说明FA02 KM4常开触点和工作灯的连接断开。（2）选择万用表的DC50V档位，把负极（黑表笔）放在046（XB2-26）端上，用正极（红表笔）分别测量继电器KA6触点的109（XB1-79）端和109A(XB2-137)端，检查两端有无24VDC的电压；若检查到041A端和109端有24VDC的电压而109A端没有24VDC的电压，则说明FA07继电器KA6触点连接断开。（3）选择万用表的DC50V档位把负极（黑表笔）放在045（XB2-26）端用正极（红表笔）分别测量KA6线圈的138A(XB2-107)端和138(XB2-77)端检查两端有无24VDC的电压；若检测到04
15、5端和108端有24VDC的电压而108A端没有则FA18继电器KA6线圈连接断开2、冷却液故障：故障原因：FA08继电器KA5触点断开和FA17继电器KA5线圈连接断开和FA41接触器KM5触点连接断开。用万用表测量 XB1-47和XB2-47，没电压。XB2-75和XB1-75，有电压。说明继电器KA5触点断开，所以FA08有故障。测XB1-75和XB2-75，有电压，XB1-75和XB2-47有电压。所以KA5未闭合，继电器KA5线圈连接断开。所以FA17有故障。测XB1-47和XB2-47有电压，则接触器KM5触点连接断开，说明FA41有故障。3、回零故障：故障原因：FA10 JDI1
16、-10和535之间的连接断开。检查思路：应先检查控制X,Y轴电源的KM2线圈是否有24VDC的电压；再检查KM2主触头到开关电源TR2两端有没有220VAC的电压；之后检查开关电源TR3的输出两端有没DC5V的电压；再检查驱动器输出端到电机的电压；最后检查Y轴原点的输入信号有无24VDC的电压。检查方法：首先选择万用表的AC50V档位，把其中一支表笔放在041A(XB1-19)上，用另外一根表笔分别测量接触器KM2线圈的105(XB1-37)端和105A（XB2-141）端，检查两端有无24VAC的电压；再选择万用表的AC250V档位，把其中一支表笔放在062（XB2-38）端上，用另一根表笔
17、分别测量061（XB2-112）端和061A(XB2-39)端，检查两端有无220VAC的电压；之后选择万用表的DC10V档位，把黑表笔放在054（XB2-20）端上，用红表笔分别测量053（XB2-29）端和053A（XB1-24）端，检查两端有无5VDC的电压；再选择万用表的DC24V档位，把正极（红表笔）放在046（XB2-25）端上，用负极（黑表笔）分别测量535（XB1-123）端和535a（XB1-60）端，检查两端有无24VDC的电压；若检查到046端和535端有24VDC的电压而和535a没有24VDC的电压，则说明此处有故障。结论本文从数控机床故障的产生论述到数控机床故障的解
18、决。可以清楚地知道数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。设备出现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。致 谢 时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究
19、会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。 三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。 还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持和帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！， 还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！参考文献：1陈蕾、谈峰，浅析数控机床维护维修的一般方法J机修用造，2004.2史志勇，数控机床故障分析及维修J哈尔滨鸿鹰幕墙装饰工程有限公司，2009.3中国机床商务网数控机床维护和保养的目的和意义
