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1、5.1 数控机床返回参考点控制及常见故障分析,1.数控机床返回参考点的必要性,(1)系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系。(2)可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。,#5(ZMI)0 回参考点方向为正。1 回参考点方向为负。回参考点减速信号(DEC)输入后，回参考点的低速进给速度(FL)参数 1425 每轴回参考点FL速度 mm/min。_,1.回参考点减速信号DECx(Deceleration)是设置在参考点之前的减速开关发出的信号。由于CNC直接读取该信号，故无需PMC的处理。在用快速朝回参考点方向移动中，此信号变为0时，移动将减速。此后则以参数1
2、425上设定的FL速度，继续朝参考点方向移动。确定参考点2.先用以下参数设定回参考点方向：,选择手动连续进给方式，使机床朝参考点方向移动,轴以快速进给速度向参考点移动,1个栅格的距离，等于检测单位参考计数器容量。回参考点减速信号(DECx)变为0时，轴的移动减速。,回参考点减速信号(DECx)回到1后，继续轴的移动。,而后，轴停在第1个栅格上，机床操作盘上的回参考点完毕指示灯(ZERO POSITION)点亮，参考点确立信号(ZRFx)变为1。通过改变回参考点减速挡块的安装位置，可按栅格单位修改参考点位置。一个栅格内的位置微调，用栅格移位功能（参数1850）进行。,2.数控机床返回参考点控制控
3、制,(1)数返回控机床参考点控制原理(有档块),(2)数控机床返回参考点的PMC控制(SSCK-20数控车床),X20.6:+X按钮开关X20.7:-X按钮开关X21.0:+Z按钮开关X21.1:-Z按钮开关G120.7:系统回零F148.0:X轴回零结束F148.1:Z轴回零结束F149.1:系统复位,3.数控机床返回参考点常见故障分析,找不到参考点（通常会导致机床超程报警）,（1）机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关及接线故障。（2）机床回零动作正常，为系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障。,找不准参考点（即回参考点有偏差）,（1）减速挡块偏
4、移（2）栅格偏移量参数设定不当（3）参考计数器容量参数设定不当（4）位置环增益设定过大（5）编码器或轴板不良,5.2 数控车床自动换刀装置控制及常见故障分析,1.意大利BARUFFALDI TS200/12 电动转塔结构和动作原理,（1）该刀架采用行星轮系传动的减速机构，结构紧凑、传动效率高。（2）刀盘无需抬起实现转位刹紧控制。这样可以防止机床切削过程中切屑、灰尘、切削液等影响精定位端齿盘，从而保证刀架的高定位精度。（3）可双向回转和任意刀位就近选刀，最大限度地减少刀架转位的辅助时间。（4）机电配合控制合理，故障率低。,该系列电动刀塔的特点：,意大利BARUFFALDI TS200/12 电动
5、转塔结构,2.电动刀塔的电气控制线路,3电动刀塔的PMC控制（1）系统PMC输入/输出信号地址分配,（1）正常工作中，出现刀塔未锁紧报警通过系统梯形图（如图59）查看到是由于锁紧到位信号X21.2未接通产生的报警（信息继电器A0.1为1）。故障原因可能是接近开关损坏、接近开关调整位置不当、刀塔机械传动故障。（2）换刀时出现乱刀现象出现该故障的原因是角度编码器不良，此时需要更换编码器。（3）换刀过程中出现断路器跳闸现象产生故障的主要原因是电动机短路、刀塔内部机械传动卡死及断路器本身不良。（4）换刀过程中，系统发出电动机过热报警产生故障主要原因有预分度电磁铁插销不能准确动作、电动机缺相或匝间短路、
6、角度编码器位置调整有偏差及电动机内装热偶开关不良。,4.电动刀塔常见故障及维修,5.3 加工中心自动换刀装置控制及常见故障分析,BT50-24TOOL 圆盘式刀库自动换刀装置的特点：（1）刀库的旋转为电动机拖动(具有电磁制动装置)，靠电气实现刀库旋转方向（具有就近选刀功能）、换刀位置检测及定位控制，结构简单，工作可靠。（2）机械手换刀采用先进的凸轮换刀结构，实现电气和机械联合控制。（3）倒刀控制采用气动控制，通过气缸的磁环开关检测控制。（4）全机械式换刀，避免液压泄漏，降低了故障率。（5）换刀时间仅2.7秒，大大提高机床效率。,1BT50-24TOOL 圆盘式刀库自动换刀装置机构,圆盘式刀库结
7、构简图,凸轮式换刀机械手简图,1BT50-24TOOL 圆盘式刀库自动换刀装置机构,2.自动刀具交换动作步骤,（1）程序执行到选刀指令T码时，系统通过方向判别后，控制刀库电动机1正转或反转，刀库中刀位计数开关2开始计数（计算出到达换刀点的步数），当刀库上所选的刀具转到换刀位置后，旋转刀库电动机立即停转，完成选刀定位控制。如图511a图所示。,刀库选刀定位控制过程,2.自动刀具交换动作步骤,（2）程序中执行到交换刀具指令，交换刀具指令一般为M06（实际是调换刀宏程序或换刀子程序），首先主轴自动返回换刀点（一般是机床的第二参考点），且实现主轴准停，然后倒刀电磁阀线圈获电，气缸推动选刀的刀杯向下翻转
8、90度（倒下），倒刀到位检测信号开关（磁环开关）8发出信号，完成倒刀控制，同时是交换刀具的开始信号。如图511b图所示。,倒刀控制,2.自动刀具交换动作步骤,（3）当倒刀检测开关8发出信号且机械手原位开关7处于接通状态时，换刀电动机10旋转带动机械手从原位逆时针旋转一个固定角度（65/75度），进行机械手抓刀控制，如图511c所示。,机械手扣刀控制过程,2.自动刀具交换动作步骤,（4）当机械手扣刀到位开关6接通后，主轴开始松开刀具控制（通常采用气动或液动控制），当主轴松刀开关接通后，换刀电动机运转，使机械手下降，进行拔刀控制，机械手完成拔刀后，换刀电动机继续旋转，机械手旋转180度（进行交换刀
9、具控制）并进行插刀控制，当换刀电动机停止开关5（接近开关）接通后发出信号使电动机立即停止。如图511d、e所示。,机械手拔刀控制,机械手旋转180度并进行插刀控制,机械手擦刀并完成主轴刀具锁紧控制,(5)当机械手完成擦刀控制后,机械手扣刀到位开关6再次接通,此时主轴刀具进行锁紧控制。,2.自动刀具交换动作步骤,（6）当主轴锁紧完成开关信号发出后，机械手电动机启动旋转，机械手顺时针旋转一个固定角度，机械手回到原位后，机械手电动机立即停止。,机械手回到原位控制,2.自动刀具交换动作步骤,2.自动刀具交换动作步骤,（7）当机械手的原位开关7再次接通后，回刀电磁阀线圈获电，气缸推动刀杯向上翻转90度，
10、为下一次选刀做准备。回刀气缸伸出到位开关9（磁环开关）接通，完成整个换刀控制。,回刀控制,自动刀具交换系统(ATC)控制时序图,机械手换刀流程图:主轴移到换刀点（换刀点第二参考点）（O系统 F161.2）(16 18 Oi系统 F96.2)主轴定向（定向完成信号）(O系统 F281.7)(16 18 Oi系统 F45.7),刀套下降（刀套下降检测开关LS4接通）机械手扣刀（65或75）（机械手臂电机启动）（到位时，刹车制动开关先接通，电机停止，刹车）（此时确认扣刀开关接通）注：说明刹车制动开关先导通,主轴松刀（主轴松刀检测开关接通）机械手拔刀，旋转180插刀（机械手臂电机第二次启动）（到位时，
11、刹车制动开关接通，电机刹车停止）（此时确认扣刀开关接通）（注：刹车制动开关比扣刀开关先导通),主轴锁紧刀具（锁刀检测开关接通）机械手回原点 机械手第三次电机启动（刹车制动开关先接通，电机刹车，制动）（此时确认原点开关接通）（刹车制动开关比原点开关先接通）刀套上升（刀套上升检测开关接通）换刀结束,机械手换刀宏程序 O9001 O9001;M05;主轴停 IF#1000 EQ 1 GOTO 115;刀在主轴上，跳出换刀子程序#23=#4003;记录主程序模态，以使子程序结束后恢复（英制，公制，相对，绝对）#26=#4006；G21 公制（MM）G91 G30 Z0;回换刀点 M19;主轴定向 M8
12、1;刀套下 M76;电机第一次启动，扣刀 M71;主轴松刀 M77;电机第二次启动，旋转180插刀,M72;主轴紧刀 M78;电机第三次启动，机械手回原点 M89;刀号更新交换 G#23;恢复主程序时的模态（公制，英 制 G#26;相对，绝对）N115 M05;主轴停 M99;子程序返回,3.自动换刀装置常见故障及维修,（1）刀库乱刀故障处理方法,手动方式使刀库回到原位位置,即1号刀座对应换刀位置通过系统PMC参数画面,初始化数据表,数据表的D000设定为0，D001D024设定值分别为1、2、3-24进行设定。通过系统PMC参数画面,刀库计数器初始化设定为23。系统MDI方式下，把实际刀具送
13、回到刀库中。,故障原因:1）PMC参数丢失或系统记忆值与实际不符 2）换刀装置拆修 3）操作者误操作,具体处理方法:,3.自动换刀装置常见故障及维修,（2）换刀过程中出现碰刀的处理,故障原因:1)主轴换刀点位置不正确 2)主轴准停位置不正确,主轴换刀点位置不正确的处理方法:,机床手动返回到机床参考点手动盘机械手电动机,使机械手转到扣刀位置调整主轴到换刀点,并记下机床坐标系的坐标值把主轴换刀点的坐标值输入到换到宏程序的换刀位置中,主轴准停位置不正确的处理方法:,首先要排除主轴一转信号不稳的故障,然后调整主轴准停角度使主轴刀座的键与机械手上的键槽对准(通过换刀宏程序调整),3.自动换刀装置常见故障
14、及维修,（3）换刀过程中停止并发出换刀超时故障报警处理,根据换刀动作时序图,查明,换刀故障时执行到第几步借助系统梯形图的信号变化,查明故障发生时是前一个动作没结束还是后一个动作没开始是机械故障还是电气故障的判别排除故障后,手动盘机械手电动机使机械手回到原位位置,斗笠式换刀机构：,最新技术：刀盘，机构手现在都是I/O LINK控制轴斗笠刀盘所用结构：马氏槽轮，电机转一圈转一个刀位好的刀盘都是用力矩电机，而非普通电机DC90V线圈抱闸与电动机同步。3-380V输入电机运转 抱闸松开线圈同时开启斗笠式刀库换刀过程（流程图）M06调用宏程序O9001换刀M06指令Z轴快速至换刀点主轴准停（上动作结束）
15、定向完成（下动作开始）气缸原位刀盘进（刀盘到位 开关接通）主轴松刀（松刀开关接通）Z轴上移（由换刀点回到第一参考点F94.2=1）刀盘选刀（计数）刀盘到位（计数为0）Z轴回到换刀点刀具锁紧（锁紧到位开关）刀盘回到原点（原点开关接通）所有轴打开,斗笠式刀库的使用方法及宏程序:O9001 N1 IF#1000EQ1GOTO19(T CODE=SP TOOL)N2#199=#4003(G90/G91 MODLE)N3#198=#4006(G20/21 MDOLE)N4 IF#1002EQ1GOTO7(SP TOOL=0)N5 G21G91G30P2Z0M19 N6 GOTO8N7 G21G91G28
16、Z0M19 N8 M50N9 M52N10 M53 N11 G91G28Z0N12 IF#1001EQ1GOTO15(T CODE=0)N13 M54 G04X3.0N14 G91G30P2Z0N15 M55,N16 M56 N17 M51 N18 G#199G#198N19 M99M代码含义M50刀库旋转使能M51刀库旋转结束M52刀库向右（靠近主轴）M53松刀，吹气M54刀盘旋转M55刀盘夹紧M56刀盘向左（远离主轴）,1 主轴上没有刀(抓刀)n7 返回第一参考点n8 刀库旋转使能M50n9 刀库向右M52n10 松刀吹气M53n13刀盘旋转到位M54n14 回第二参考点n15刀具夹紧M5
17、5n16刀盘向左M56n17旋转结束M51,换刀要分几种情况,.4 数控机床操作中常见故障及诊断方法,1.机床手动和自动操作均无法执行,位置坐标显示不变时，故障原因可能是：,（1）系统工作的状态不对（2）系统处于急停状态（CRT显示“EMG”）（3）系统复位信号接通（4）系统轴互锁信号接通（5）系统进给倍率为0（6）系统伺服故障,位置坐标显示变化时，故障原因可能是：,故障原因是机床输入了进给轴的机床锁住信号 或各轴锁住信号,也可能是机床面板锁住开关短接故障。,.4 数控机床操作中常见故障及诊断方法,2.机床只是手动（JOG）操作无效,（1）系统状态选择未在手动状态（2）进给轴和方向选择信号未输
18、入（3）进给速度参数设定不正确,3.机床只是手脉操作无效,（1）系统状态未在手脉状态（MPG）。（2）手脉轴选择信号未输入（3）手脉本身及接线故障,.4 数控机床操作中常见故障及诊断方法,4.自动操作无效（此时手动正常）,自动操作无效（循环起动指示灯不亮）（1）系统状态选择信号不正确（2）系统循环起动信号未被输入（3）系统进给暂停信号被输入,5.自动操作无效（循环指示灯亮）,（1）机床进给倍率为零（2）系统输入了轴互锁信号（3）系统等待主轴速度到达信号（程序中只是插补移动指令 不执行）,5.5 数控机床超程故障及处理方法,1数控机床硬件超程控制及处理方法,X20.0:为机床超程释放按钮开关,X
19、2.0:为X轴正向超程限位开关,X2.1:为Y轴正向超程限位开关,X2.2:为Z轴正向超程限位开关,X2.3:为X轴负向超程限位开关,X2.4/X2.5:为Y/Z轴负向超程限位开关,5.5 数控机床超程故障及处理方法,2.数控机床软件超程报警及处理方法,（1）系统存储行程极限值的设定方法,把A、B值转换成系统的检测单位后，分别输入到系统参数的1320和1321中，从而完成了系统存储行程极限值的设定。,（2）系统软件超程报警的处理方法,1）当系统出现软件超程报警时，系统状态开关工作在手动连续进给状态（JOG），按下超程报警轴的反方向按钮开关，使机床反方向退出超程范围，然后按下系统复位键RESET
20、使系统复位。2）如果机床出现软件超程而系统处于死机状态时，首先把存储行程极限参数设定为无效，即参数1320设定为99999999，参数1321设定为-99999999，然后系统断电并重新上电，进行机床返回参考点操作后，再按原来机床软限位坐标值重新设定系统的存储行程极限参数。3）如果机床还出现超程报警或系统死机，则需要把系统参数全部清除，重新恢复系统参数方法来解决。,5.8 系统电源单元的工作原理及常见故障分析,1电源单元输入电路工作原理,2电源单元输出工作原理,3电源单元常见故障及诊断,SSCK-20数控车床电源单元的连接,（1）电源单元无法接通的故障诊断,故障现象是机床工作指示灯亮而系统显示
21、装置不亮,（2）电源单元熔断器熔断故障的诊断 1）熔断器F11、F12熔断故障诊断熔断器F11、F12用来实现电源单元输入侧电路短路保护的。当F11、F12熔断时,CRT不亮,电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM不亮。产生故障原因可能是:浪涌吸收器VS11故障。整流块DS11击穿短路或电容C12、C13严重漏电。开关管Q14、Q15击穿短路或保护二极管D33、D34开路。辅助电路短路(如开关管Q1击穿短路)。F11、F12的规格为A60L-0001-0194(7.5A)。,2)熔断器F13熔断故障诊断熔断器F13用来实现电源单元+24V的输出侧短路保护。当F13熔断时,CRT不亮(C
22、RT灯丝也不亮),电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM都亮。产生故障原因可能是:CRT单元中可能发生短路或与之相连的+24V电源电缆线发生短路。从电源单元上拔下CP15的插头,系统重新上电，如果电源单元的报警灯（红色指示灯ALM）不亮，且CP15端子有+24V输出，则故障在系统显示装置CRT侧。电源单元内部电路发生短路。从电源单元上拔下CP15的插头,系统重新上电，如果电源单元的报警灯（红色指示灯ALM）还亮，说明故障在电源单元的内部，如二极管DS17击穿短路或电容C74、C75严重漏电等。F13的规格为A60L-0001-0075(3.2A)。,3)熔断器F14熔断故障诊断熔断器F
23、14用来实现系统内部(各印刷电路板单元)、电源单元内部+24E电路及机床侧信号控制输入电路短路保护的。当F14熔断时,CRT上将显示系统“950”报警号,电源单元状态指示灯PIL亮（故障状态指示灯ALM不亮）,系统主板故障指示灯L2亮。产生故障原因可能是:系统内部+24E电路短路（包括电源单元内部电路）。机床侧+24E接线对地短路。可以通过拔开系统I/O板的所有电缆接头后,测量系统+24E对地电阻,当测量的电阻为0时,则故障在系统内部+24E短路(需要更换相应的印刷电路板)。如果测量的电阻为100左右时,则故障在机床侧接线短路(详细检查机床侧所有的+24E接线)。F14的规格为A60L-0001-0046(5A)。,4)熔断器F1熔断故障诊断熔断器F1是实现电源单元内部控制模块及辅助调整电源电路短路保护的。当F1熔断时,CRT不亮,电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM均不亮。产生故障原因可能是:电源单元调整电源电路短路，如Q3击穿、ZD2击穿、C4漏电或浪涌吸收器故障。电源单元内部控制模块短路。F1的规格为A60L-0001-0172(0.3A)。,
