第1页 共1页 电子报/2006年/1月/22日/第011版
综合维修
谈数控驱动与步进电机连线不匹配故障的处理
湖南 刘力丰
当对经济型数控机床的有故障的步进电机进行更换后或将经济型数控主机更换到其他数控机床（确认步进电机正常）时，通电后有时会出现步进电机运行时断时续且停转时伴随刺耳的啸叫。一般都会认为是主机与步进电机接触不良或主机出现故障所致，但笔者认为，其实很有可能是数控主机的驱动功放板的输出连线与步进电机不匹配造成的。
以新方达CNC －21T 经济型数控主机为例来说明这个问题。此型号数控主机背板上X （Z ）轴电机输出插口见图1，其中④脚悬空，⑦脚和③脚分别接驱动功放板上的X （Z ）轴A 相正极（X A ＋）和负极（X A －）；⑥脚和②脚分别接B 相正极（X B ＋）和负极（X B －）；⑤脚和①脚分别接C 相正极（X C ＋）和负极（X C －）。而新更换的步进电机的插口中对应的引脚，其连接可能会有所不同：一般是⑦脚悬空；①脚和②脚由线圈绕组连通；③脚和④脚连通；⑤脚和⑥脚连接。由此可见，数控驱动与步进电机连线不匹配，会造成步进电机不能正常运行。
解决的办法就是调整数控主机X （Z ）轴电机输出插口中各脚的连线。设定步进电机插口中①脚和②脚分别连X A ＋、X A －；③脚和④脚分别连X B ＋、X B －⑤脚和⑥脚分别连X C ＋、X C －。那么数控主机X 轴电机输出插口中调整连线后见图2所示。图中括号内为原引脚对应的连线，此时⑦脚悬空。对Z 轴电机输出插口的连线可作同样的调整（当然也可对数控主机驱动功放板的输出排线的插头进行拆卸调整）。当维修人员检修经济型数控机床遇到此问题时，不妨从上述方面进行考虑，以快速排除故障。
DVS278是基于DSP控制的二相步进电机驱动器,是新一代数字步进电机 驱动器。驱动电压为DC24V-80V，适配电流在7.0A以下、外径57-86mm的各 种型号的二相四线混合式步进电机。该驱动器内部采用类似伺服控制原理的电 路，此电路可以使电机运行平稳，几乎没有震动和噪音，电机在高速时，力矩大 大高于二相和五相混合式步进电机。定位精度最高可达10000步/转。该产品广 泛应用于雕刻机、中型数控机床、电脑绣花机、包装机械等分辨率较高的大、中 型数控设备上。 特点 ● 高性能、低价格 ● 设有16档等角度恒力矩细分，最高分辨率10000步/转 ● 最高反应频率可达200Kpps ● 步进脉冲停止超过1.5s时，线圈电流自动减到设定电流的一半 ● 光电隔离信号输入/输出 ● 驱动电流3A/相到7.2A/相分8档可调 ● 单电源输入，电压范围：DC24V-80V ● 相位记忆功能（注：输入停止超过3秒后，驱动器自动记忆当时电机相位，重新上电或MF信号由低电平变为高电平时，驱动器自动恢复电机相位）。 电流设定 驱动器工作电流由D1-D3端子设定，运行电流为正常工作输出电流设置开关（详见下表） 运行电流（A） 3.0 3.5 4.0 4.5 5.2 5.8 6.5 7.2 D1 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON D2 OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON D3 OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON 细分设定 驱动器细分由D4-D6端子设定，共8档，D7和D8为功能设定。附表如：细分数(脉冲/转) 细分数400 800 1000 1600 2000 4000 5000 10000 D4 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF D5 ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF D6 ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF D7 ON, 双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号OFF, 单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号 D8 自动检测开关（OFF时接收外部脉冲，ON时驱动器内部以30转/分的速度运行）
中国地质大学长城学院 本科课程设计题目:基于80C51单片机的步进电机控制系统 系别信息工程系 学生姓名 专业电气工程及其自动化 学号 指导教师 职称讲师 2014 年6 月11 日
摘要 本文研究基于51系列单片机的步进电机控制系统设计，该系统包括以下几个部分：数据采集、数据处理、终端接收，该系统以汇编语言为单片机的驱动程序语言，单片机控制步进电机，主要任务是把二进制数变成脉冲序列，按相序输入脉冲以实现电机转动方向控制，利用单片机实现对步进电机的远距离实时监控，从而达到高效、节能的控制步进电机工作的目的,该系统具有成本低、控制方便的特点。使用单片机驱动四相步进电机，控制步进电机以四相八拍的方式运行，来实现步进电机正向/反向旋转，P1.0～P1.3分别控制步进电机；P1.5～P1.7分别控制步进电机的停止、正转、反转。 关键词：51单片机；步进电机；数据采集；汇编语言；
目录 摘要 0 1 设计目的 (1) 2设计内容与要求 (1) 3 总体设计方案 (1) 3.1整体方案 (1) 3.2具体方案实现 (1) 4系统硬件设计 (2) 4.1复位电路 (2) 4.2晶振电路 (2) 4.3按键电路 (3) 4.4指示灯电路 (3) 4.5驱动电路 (4) 4.6步进电机 (4) 5程序软件设计 (5) 5.1程序流程图 (5) 5.2源程序 (6) 6系统调试与仿真 (7) 7总结 (8)
1设计目的 1．掌握单片机控制步进电机的硬件接口电路。 2．掌握步进电机驱动程序的设计和调试方法。 3．熟悉步进电动机的工作特性。 2设计内容与要求 1．查阅资料，了解步进电机的工作原理。 2．通过单片机给定参数控制电机转动。 3．通过按钮控制正转、反转和停止。 3总体设计方案 3.1整体方案 本系统主要是由AT89C51，步进电机控制器ULN2004，步进电机，通过单片机编程，实现步进电机控制的脉冲分配，使电机实现正转，反转以及停止等功能 3.2具体实现方案 根据系统要求画出单片机控制步进电机的控制框图，见下图。系统包括单片机、按键、驱动电路和步进电机。 键盘80c51单片机 步进电机 驱动电路
烟台工程职业技术学院 数控系数控设备应用与维护专业 08 级 毕业设计（论文） 题目: 数控机床维护及数控系统故障诊 断 姓名崔越学号 指导教师（签名） 二○一○年十月十日
目录 摘要 (4) 前言 (5) 二数控机床的介绍 (6) (一) 数控机床的概述及特点 (6) (二) 数控机床的分类 (6) (三) 合理地使用数控机床 (6) 三数控机床故障诊断与维修的基本概念 (6) (一)数控机床维修的意义及特点 (6) (二)数控机床故障分类与维修方法 (7) (三)数控机床的维护 (11) 四数控系统故障诊断与维修 (12) （一）数控系统维修基础 (13) （二）数控系统的常见故障诊断与分析 (18) 五结论 (22) 六结束语 (23) 七参考文献 (24)
数控机床维护及数控系统故障诊断 崔越 【摘要】科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。 数控机床的生产厂商加强数控机床故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。数控机床的使用单位培养掌握数控机床故障诊断与维修的技术人员，有利于提高数控机床的使用率。随着数控机床的使用和推广，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切。 因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。
步进电机驱动方式的分类及比较 步进电机驱动方式的分类及比较：步进电机驱动方法的分类主要有恒电压驱动方式、恒电流斩波驱动方式和细分驱动方式。以下是这几种驱动方式的简介及比较。 1 恒电压驱动方式 1．1 单电压驱动 单电压驱动是指在电机绕组工作过程中，只用一个方向电压对绕组供电。如图2所示，L为电机绕组，VCC为电源。当输入信号In为高电平时，提供足够大的基极电流使三极管T处于饱和状态，若忽略其饱和压降，则电源电压全部作用在电机绕组上。当In为低电平时，三极管截止，绕组无电流通过。 为使通电时绕组电流迅速达到预设电流，串入电阻Rc；为防止关断T时绕组电流变化率太大，而产生很大的反电势将T击穿，在绕组的两端并联一个二极管D和电阻Rd，为绕组电流提供一个泄放回路，也称“续流回路”。 单电压功率驱动电路的优点是电路结构简单、元件少、成本低、可靠性高。但是由于串入电阻后，功耗加大，整个功率驱动电路的效率较低，仅适合于驱动小功率步进电机。 1．2 高低压驱动 为了使通电时绕组能迅速到达设定电流，关断时绕组电流迅速衰减为零，同时又具有较高的效率，出现了高低压驱动方式。 如图3所示，Th、T1分别为高压管和低压管，Vh、V1分别为高低压电源，Ih、I1分别为高低端的脉冲信号。在导通前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率，而在前沿过后用低电压来维持绕组的电流。高低压驱动可获得较好的高频特性，但是由于高压管的导通时间不变，在低频时，绕组获得了过多的能量，容易引起振荡。可通过改变其高压管导通时间来解决低频振荡问题，然而其控制电路较单电压复杂，可靠性降低，一旦高压管失控，将会因电流太大损坏电机。 2 恒电流斩波驱动方式 2．1 自激式恒电流斩波驱动 图4为自激式恒电流斩波驱动框图。把步进电机绕组电流值转化为一定比例的电压，与D／A转换器输出的预设值进行比较，控制功率管的开关，从而达到控制绕组相电流的目的。从理论上讲，自激式恒电流斩波驱动可以将电机绕组的电流控制在某一恒定值。但由于斩波频率是可变的，会使绕组激起很高的浪涌电压，因而对控制电路产生很大的干扰，容易产生振荡，可靠性大大降低。
步进电机常见问题及解决办法 一，如何控制步进电机的方向？ 1、可以改变控制系统的方向电平信号 2、可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下： 对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。 对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，如：A,B,C三相，交换A,B两相就可二，步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？ 遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法： 1、改变输入信号频率CP来避开振荡区。 2、采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。 三，为什么步进电机通电后，电机不运行？ 有以下几种原因会造成电机不转： 1、过载堵转（此时电机有啸叫声） 2、电机是否处于脱机状态 3、控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题 四，步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？ 遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错 检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。 五、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。 六、如何选择步进电机驱动器供电电源？ 确定驱动器的供电电压，然后确定工作电流；供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源， 电源电流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。 七、如何选择步进电机驱动器供电电压？ 步进电机驱动器，都是宽压输入，输入电压很大的范围可以选择；电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。如果选择较低的电压有利于步机电机的平稳运行，振动小。 八、细分驱动器的细分数是否能代表精度? 细分也叫微步，主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对步进角为1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。 九、为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降? 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
数控车床常见故障和常规处理方法一、数控车床常见故障分类 数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都较复杂，给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，数控车床的故障大体上可以分为以下几类。 1．主机故障和电气故障 一般说来，机械故障比较直观，易于排除，电气故障相对而言比较复杂。电气方面的故障按部位基本可分为电气部分故障、伺服放大及位置检测部分故障、计算机部分故障及主轴控制部分故障。至于编程而引起的故障，大多是由于考虑不周或输入失误而造成的，只需按提示修改即可。 (1)主机故障。数控车床的主机部分主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。常见的主机故障有因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。 (2)电气故障。 ①机床本体上的电气故障。此种故障首先可利用机床自诊断功能的报警号提示，查阅梯形图或检查i／o接口信号状态，根据机床维修说明书所提供的周纸、资料、排故流程图、调整方法，并结合工作人员的经验检查。 篷悯服放大及检测部分故障。此种故障可利用计算机自诊断功能的报警号，计算机及伺服放大驱动板上的各信息状态指示灯，故障报警指示灯，参阅维修说明书上介绍的关键测试点的渡形、电压值，计算机、伺服放大板有关参数设定，短路销的设置及其相关电位器的调整，功能兼容板或备板的替换等方法来作出诊断和故障排除。 @计算机部分故障。此种故障主要利用计算机自诊断功能的报警号，计算机各板上的信息状态指示灯，各关键测试点的波形、电压值，各有关电位器的调整，各短路销的设置，有关机床参数值的设定，专用诊断组件，并参考计算机控制系统维修手册、电气图等加以诊断及排除。 ④交流主轴控制系统故障。交流主轴控制系统发生故障时，应首先了解操作者是否有过不符合操作规程的意外操作，电源电压是否出现过瞬问异常，进行外观检查是否有短路器跳闸、熔丝断开等直观易查的故障。如果没有，再确认是属于有报警显示类故障．还是无报警显示类故障，根据具体情况而定。 2．系统故障和随机故障 (1)系统故障。此故障是指只要满足一定的条件，机床或数控系统就必然出现的故障。如，网络电压过高或过低，系统就会产生电压过高报警或电压过低报警；切削用量安排得不合适，就会产生过载报警等。 (2)随机故障。此类故障是指在同样条件下．只偶尔出现一次或两次的故障c要想人为地再使其出现同样的故障则是不太容易的，有时很长时间也难再遇到一次。这类故障的诊断和排除都是很困难的。一般情况下，这类故障往往与机械结构的局部松动、错位，数控系统中部分组件工作特性的漂移．机床电气组件可靠性下降等有关。比如：一台数控机床本来正常工作，突然出现主轴停止时产生漂移，停电后再进电，漂移现象仍不能消除。调整零漂电位器后现象消失，这显然是工作点漂移造成的。因此，排除此类故障应经过反复实验，综合判断。有些数控机床采用电磁离合器变挡，离合器剩磁也会产生类似的现象。 3．显示故障和无显示故障 以故障产生时有无自诊断显示来区分这两类故障。 (1)有报警显示故障。现在的数控系统都有较丰富的自诊断功能，可显示出百余种的报警信号。其中，太部分是cNc系统自身的故障报警，有的是数控机床制造厂利用操作者信息，
任务1 数控系统不能上电的故障诊断 【任务目标】 1、了解FANUC 0i D数控系统的配置； 2、掌握数控系统的电源控制线路； 3、掌握数控系统黑屏类故障的排除方法； 4、能够排除数控系统不能上电的故障。 【任务描述】 有一台YL559数控车床，配备FANUC 0i TD数控系统，机床上电后，数控系统一直处于黑屏状态，如图4-1-1所示。本次任务的工作是找出故障原因并能排除故障。 图4-1-1 故障现象 【资讯计划】 一、资料准备 要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下资料： 1、FANUC 0i D数控系统硬件连接说明书； 2、FANUC 0i D数控系统维修说明书； 3、YL559数控机床电气原理图； 4、故障记录单。 二、工具、材料准备 要完成本任务中的故障诊断及排除工作，需要配备以下工具和材料，具体见表4-1-1。 表4-1-1 工具和材料清单
三、知识准备 1、FANUC 0i D 数控系统 目前北京FANUC 生产的FANUC 0i D 数控系统有加工中心/铣床用的0i MD/0i mate MD 和车床用的0i TD/ 0i mate TD ，各系统的配置如表4-1-2所示： 表4-1-2 0i D 数控系统配置 注：对于βi 系列, 如果不配FANUC 的主轴电机, 伺服放大器是单轴型或双轴型, 如果配主轴电机，放大器是一体型(SVSPM)。 2、CNC 上电回路分析 FANUC 0i D 数控系统使用DC24V 电源，数控系统获得电源、正常工作后，会进入系统版本号显示屏幕，系统进入初始化的过程。 CNC 所需要的外部DC24V 电源可使用开关电源。机床上的开关电源是把AC220V 输入电源整流成输出为DC24V 的稳压电源。在FANUC 数控系统中，此电源是外购件，FANUC 不负责此电源的维修。图4-1-2为开关电源实物图。 图4-1-2 开关电源
2H42B 细分步进电机驱动器使用手册 V ersion 2.0 版权所有不得翻印 【使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器】 东莞市一能机电技术有限公司 DONGGUAN ICAN－TECH CO.,LTD 地址：东莞市万江区新和工业区瑞联振兴工业园B栋4楼 https://www.doczj.com/doc/026288635.html,/ Email:tech@https://www.doczj.com/doc/026288635.html,
2H42B 步进电机驱动器 一、 2H42B 步进电机驱动器产品简介 1.1概述 2H42B 步进电机驱动器是一款高性价比的细分两相步进电机驱动器。最大可提供2.0A 的电流输出。由于采用了双极性恒流斩波控制技术，与市面上同类型步进电机驱动器相比，其对步进电机噪声和发热均有明显改善。适用于尺寸为28，35，39，42等各类2相或4相混合式步进电机，具有体积小，使用简单方便等特点。 1.2特点 ◆低噪声，高速大转矩特性 ◆光电隔离差分信号输入，响应频率最高200K ◆供电电压12VDC-36VDC ◆细分精度1，2，4，8，16，32，64，128， ◆输出电流峰值可达2.0A 倍细分可选 ◆静止时电流自动减半 ◆外形尺寸小（96*60*24mm ） ◆可选择脉冲上升沿或下降沿触发 ◆电流设定方便，八档可选 ◆可驱动4、6、8线二相、四相步进电机 ◆具有过流，过温保护功能 1.3应用领域 适用于各类型自动化设备或仪器，如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控 机床、机械手，包装机械，纺织机械等，极具性价比和竞争力。 二、 2H42B 步进电机驱动器 电气、机械和环境指标 1 网址:www https://www.doczj.com/doc/026288635.html, 2.2 2H42B 步进电机驱动器使用环境及参数 图1.安装尺寸图 2.4加强散热方式 1) 2H42B 步进电机驱动器的可靠工作温度通常在60℃以内，电机工作温度为80℃以内； 2) 建议使用时选择自动半流方式 （即电机停止时电流自动减至60% ），以减少电机和驱动器的发热； 3) 安装步进电机驱动器时请采用立式侧面安装，使散热面向易于空气对流的方向，必要时在机箱内靠近驱动器处应安装排气风扇，进行强制散热，从而保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。 2 网址: www https://www.doczj.com/doc/026288635.html,
目录 一前言 (1) 二总体方案设计 (1) 1工作原理 (1) 2方案选择 (1) 2.1时钟脉冲 (1) 2.2脉冲分配器 (1) 2.3驱动器 (1) 3 总的框架 (2) 三单元模块设计 (2) 1单片机模块 (2) 1.1复位控制 (3) 1.2单片机频率 (3) 2接口 (3) 3驱动器ULN2003 (4) 4按键模块 (5) 5步进电机 (5) 5.1工作原理 (5) 5.2 28BYJ48型四相八拍 (7) 四整机调试与技术指标测量 (8) 五设计总结 (8) 参考文献 (9) 附录1电路原理图 (10) 附录2 源程序 (11)
一、前言 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 二、总体方案设计 1、工作原理 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 2、方案选择 （1）时钟脉冲 通常有两种方法实现： 方案一直接有硬件组成如：多谐振荡器 LC 等。 方案二用软件的方式形成优点便于随时更改，调整。 为了方便我们选用软件方式有单片机实现。 （2）脉冲分配器 方案一硬件环形分配器：由计数器等数字电路组成的。有较好的响应速度，且具有直观、维护方便等优点。 方案二软件环分：由计算机接口电路和相应的软件组成的。受到微型计算机运算速度的限制，有时难以满足高速实时控制的要求。由软件完成脉冲分配工作，不仅使线路简化，成本下降，而且可根据应用系统的需要，灵活地改变步进电机的控制方案。 考虑到硬件设备的有限和对步进电机的控制我们选择软件环分可以有单片机实现。 （3）驱动器 方案一使用功率场效应管的单电压功放电路。
FANUC数控系统故障现象分析及处理 1.FS6系列，第一机床厂的CK6140数控车床（系统：system-3TD31-05。CNC主板型号：A20B-0008-0200．211。主轴伺服控制板型号： A350-0008-T372/04。） 例1 车床主轴无论正、反转，运转约5min后，按停止按钮，主轴旋转不能立即停止（无制动），若再启动机床主轴（不论方向如何）时，机床CRT 无显示报警号，主轴驱动器控制板上的LED3灯亮，机床不能运行。 分析排除：该车床为直流主轴驱动，LED3灯亮的原因是直流电机输入电源相序不正确或缺相造成，由于机床已使用过，接线未动，不可能是相序不正确，应是缺相造成。缺相原因可能是某个晶闸管损坏或驱动器未触发其晶闸管工作转换（逆变）。因主轴开始能运行一段时间，只要不是热稳定性差应是未触发晶闸管工作转换（逆变）所致。速度反馈回路、电流反馈回路及其控制电路是造成未触发晶闸管工作转换（逆变）的主要原因。故①查主轴编码器及其传动，传动无松动，编码器工作正常，说明速度反馈回路正常。②更换主轴伺服控制板备用板，故障现象未改变（该板在另一台车床上试用正常），说明控制回路正常。③在电流反馈回路上，因未检测到零电流，系统撤消了触发脉冲，出现逆变颠覆导致缺相报警，更换电流互感器后故障消除。 例2 用换刀指令开始找不到刀位号，经修理刀架又不能锁紧，但在所指定的刀位处刀架有停顿现象，然后刀架继续旋转。 分析排除：刀架找不到刀位号一般是接近开关无DC24V或8个接近开关中有损坏的。刀架不能锁紧一般是刀架电机反转延时参数不对，或刀架夹紧到位限位开关不起作用，或锁紧机构有故障。经关机后用手盘刀架电机，刀架锁紧正常，说明锁紧机构正常，用万用表查限位开关，动作和线路正常，说明不是限位开关不起作用。故①查接近开关无DC24V，系电源线端脱焊所致。②焊好脱线后，刀架能在指定刀位有停顿现象，但刀架未锁紧，说明刀架PLC输入输出信号正常，进一步检查系夹紧延时参数不对所致，调整后故障排除。 2.FANUCserier0iMate-TC，机床集团有限责任公司生产的CKA6150车床（系统：001940D711-01。CNC：A20B-311-B500。伺服放大器：A06B-6130-H002。I/O：A20B-2002-0520/07A。） 例1 在加工零件过程中系统停电，按系统上电按钮开关后，系统无反应。经查找维修后再给系统上电，机床报警，CRT显示报警号为“2004 feedrate override zero”，伺服放大器上的LED电源灯不亮，机床不能运行。 分析排除：停电后开始按系统上电按钮开关，系统无反应，由于无机床电路图，只能打开电器柜和操作面板检查控制电路，经查启动按钮常开触点两侧（线号54，52与中间继电器KA11的常开触点并联）无DC24V电压，停止按钮常闭触点两侧（线号51，52）导通正常，KA11线圈一端接54号线，另一端接电源负极，说明线号51与电源正极不导通，经查是该导线断开造成，修复后系统上电正常（KA11吸合正常）。再查给伺服送强电的KM11交流接触器未吸合，KM11线圈一端和控制变压器的5、6接线端的0号线接，另一端线号107接到伺服放大器的CX29（MCC）接口（线号107、106），再接到另一伺服放大器的CX29（MCC）接口（线号106、3L+），线号3L+再经空开与控制变压器的5、6接线端的32 号线接，通电检查线号0与3L+的电压为AC220V，说明故障与放大器接口线路未导通有关，而伺服使能信号是通过中间继电器KA13（外部允许…急停、限位开
步进电机工作原理、驱动控制系统与选型 一、感应子式步进电机工作原理 （一）反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转： 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A 相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，
电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/dθ）成正比 其磁通量Ф=Br*S ；Br为磁密；S为导磁面积； F与L*D*Br成正比；L为铁芯有效长度；D为转子直径；Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 （二）感应子式步进电机
山东广播电视大学 毕业论文（设计）评审表题目___数控机床的故障分析及消除措施 姓名孙中波教育层次专科 学号省级电大山东广播电视大学专业市级电大泰安广播电视大学指导教师于婷教学点宁阳
目录 摘要与关键词 (3) 1、引言 (3) 2、数控机床故障诊断分析 (3) 2.1数控机床的故障规律 (3) 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (4) 2.3数控机床的常用检修方法 (5) 3、数控机床常见故障诊断与维修 (6) 3.1数控机床机械结构故障诊断与维修 (6) 3.2常见伺服系统故障及诊断 (11) 3.3数控机床P L C故障诊断方法 (13) 4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献 (17)
题目：数控机床的故障分析及消除措施 【摘要】本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。 【关键词】数控机床、故障、诊断、维修 1 引言 数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将涉及数控机床简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的成因的分析和论证、故障诊断过程及消除故障的措施等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。 2 数控机床故障诊断分析 数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。 2.1数控机床的故障规律： 在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为 3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加
步进电机驱动方式（细分）概述 众所周知，步进电机的驱动方式有整步，半步，细分驱动。三者即有区别又有联系，目前，市面上很多驱动器支持细分驱动方式。本文主要描述这三种驱动的概述。 如下图是两相步进电机的内部定子示意图，为了使电机的转子能够连续、平稳地转动，定子必须产生一个连续、平均的磁场。因为从宏观上看，电机转子始终跟随电机定子合成的磁场方向。如果定子合成的磁场变化太快，转子跟随不上，这时步进电机就出现失步现象。 既然电机转子是跟随电机定子磁场转动，而电机定子磁场的强度和方向是由定子合成电流决定且成正比。即只要控制电机的定子电流，则可以达到驱动电机的目的。下图是两相步进电机的电流合成示意图。其中Ia是由A-A`相产生，Ib是由B-B`相产生，它们两个合成后产生的电流I就是电机定子的合成电流，它可以代表电机定子产生磁场的大小和方向。 有了以上的步进电机背景描述后，对于步进电机的整步、半步、细分的三种驱动方式，都会是同一种方法，只是电流把一个圆(360°)分割的粗细程序不同。 整步驱动 对于整步驱动方式，电机是走一个整步，如对于一个步进角是3.6°的步进电机，整步驱动是每走一步是走3.6°。
下图是整步驱动方式中，电机定子的电流次序示意图： 由上图可知，整步驱动每一时刻只有一个相通电，所以这种驱动方式的驱动电路可以是很简单，程序代码也是相对容易实现，且由上图可以得到电机整步驱动相序如下： BB’→A’A→B’B→A A’→B B’ 下图是这种驱动方式的电流矢量分割图： 可见，整步驱动方式的电流矢量把一个圆平均分割成四份。 下图是整步驱动方式的A、B相的电流I vs T图： 可以看出，整步驱动描出的正弦波是粗糙的。使用这种方式驱动步进电机，低速时电机会抖动，噪声会比较大。但是，这种驱动方式无论在硬件或软件上都是相对简单，从而驱
数控系统课程设计 院系 专业 年级 学生学号 学生姓名
年月日 CK6150/1000数控车床故障分析与排除 目录 目录 (2) 设计目的 (3) 一、数控机床CK6150/1000的有关参数 (4) 1.1数控车床CK6150/1000主要技术指标 (4) 二、数控机床故障诊断 (6) 2.1数控机床的故障规律........................... 错误!未定义书签。 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (6) 2.3数控机床机械结构故障诊断与维修 (7) 2.4刀架、刀库、换刀装置的故障维修实例 (12) 2.5换刀装置故障 (14) 2.8常见数控机床主轴伺服系统故障及诊断 (16) 2.9在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床 (18) 2.10机床PLC初始故障的诊断 (19) 2.11数控设备检测元件故障及维修 (20) 三、数控机床的维护 (22) 3.1制订数控系统日常维护的规章制度 (22) 3.2应尽量少开数控柜和强电柜的门 (22) 3.3定时清扫数控柜的散热通风系统 (22) 3.4经常监视数控系统用的电网电压 (22) 3.5定期更换存储器用电池 (22) 3.6数控系统长期不用时的维护 (23) 四、总结与体会 (24) 五、参考文献 (25)
设计目的 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。
2相四线，四相五线，四相六线步进电机接线及驱动方法 分类：单片机2010-07-18 09:24 5085人阅读评论(9) 收藏举报 步进电机原理 按照常理来说，步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。但是不同公司生产的步进电机，线的颜色不一样。特别是国外的步进电机。 那么，步进电机接线应该用万用表打表。 步进电机内部构造如下图：
通过上图可知，A，~A是联通的，B和~B是联通。那么，A和~A是一组a，B和~B是一组b。 不管是两相四相，四相五线，四相六线步进电机。内部构造都是如此。至于究竟是四线，五线，还是六线。就要看A和~A之间，B和B~之间有没有公共端com抽线。如果a组和b组各自有一个com端，则该步进电机六线，如果a和b组的公共端连在一起，则是5线的。 所以，要弄清步进电机如何接线，只需把a组和b组分开。用万用表打。 四线：由于四线没有com公共抽线，所以，a和b组是绝对绝缘的，不连通的。所以，用万用表测，不连通的是一组。 五线：由于五线中，a和b组的公共端是连接在一起的。用万用表测，当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的，那么，这根线就是公共com端。对于驱动五线步进电机，公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。 六线：a和b组的公共抽线com端是不连通的。同样，用万用表测电阻，发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的，那么这根线是com端，另2根线就属于一组。对于驱动四相六线步进电机，两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。 步进电机相关概念 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的） 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 步进电机驱动 驱动步进电机，无非是给电机a和b组先轮流给连续的脉冲，步进电机就可以驱动了。 步进电机驱动码：
电机行业专业求职平台 1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况 下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 提及此知识，希望能给予正在对电机选型的客户有所帮助。 2.力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度，则产生力 F与（dФ/dθ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密，S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 一、混合式步进电机
电机行业专业求职平台1、特点： 混合式（又称感应子式步进电机）与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 混合式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运 行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= A ,D=B . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相， 而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，更可以作二相电机绕组串联或并联使用。 2、分类 混合式步进电机可分二相、三相、四相、五相等，我公司混合式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机: TEB20H,TEB28H,TEB35H,TEB39H,TEB42H,TEB57H,TEB86H,TEB110 H,TEC57H,TEC86H,TEC110H,TEC130H. 3、步进电机的静态指标术语 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半 步）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）
FANUC数控系统故障现象分析及处理 阅读：44 1.FS6系列，沈阳第一机床厂的CK6140数控车床（系统：system-3TD31-05。CNC主板型号： A20B-0008-0200．211。主轴伺服控制板型号：A350-0008-T372/04。） 例1 车床主轴无论正、反转，运转约5min后，按停止按钮，主轴旋转不能立即停止（无制动），若再启动机床主轴（不论方向如何）时，机床CRT无显示报警号，主轴驱动器控制板上的LED3灯亮，机床不能运行。 分析排除：该车床为直流主轴驱动，LED3灯亮的原因是直流电机输入电源相序不正确或缺相造成，由于机床已使用过，接线未动，不可能是相序不正确，应是缺相造成。缺相原因可能是某个晶闸管损坏或驱动器未触发其晶闸管工作转换（逆变）。因主轴开始能运行一段时间，只要不是热稳定性差应是未触发晶闸管工作转换（逆变）所致。速度反馈回路、电流反馈回路及其控制电路是造成未触发晶闸管工作转换（逆变）的主要原因。故①查主轴编码器及其传动，传动无松动，编码器工作正常，说明速度反馈回路正常。 ②更换主轴伺服控制板备用板，故障现象未改变（该板在另一台车床上试用正常），说明控制回路正常。 ③在电流反馈回路上，因未检测到零电流，系统撤消了触发脉冲，出现逆变颠覆导致缺相报警，更换电流互感器后故障消除。 例2 用换刀指令开始找不到刀位号，经修理刀架又不能锁紧，但在所指定的刀位处刀架有停顿现象，然后刀架继续旋转。 分析排除：刀架找不到刀位号一般是接近开关无DC24V或8个接近开关中有损坏的。刀架不能锁紧一般是刀架电机反转延时参数不对，或刀架夹紧到位限位开关不起作用，或锁紧机构有故障。经关机后用手盘刀架电机，刀架锁紧正常，说明锁紧机构正常，用万用表查限位开关，动作和线路正常，说明不是限位开关不起作用。故①查接近开关无DC24V，系电源线端脱焊所致。②焊好脱线后，刀架能在指定刀位有停顿现象，但刀架未锁紧，说明刀架PLC输入输出信号正常，进一步检查系夹紧延时参数不对所致，调整后故障排除。 2.FANUCserier0iMate-TC，大连机床集团有限责任公司生产的CKA6150车床（系统：001940D711-01。CNC：A20B-311-B500。伺服放大器：A06B-6130-H002。I/O：A20B-2002-0520/07A。） 例1 在加工零件过程中系统停电，按系统上电按钮开关后，系统无反应。经查找维修后再给系统上电，机床报警，CRT显示报警号为“2004 feedrate override zero”，伺服放大器上的LED电源灯不亮，机床不能运行。 分析排除：停电后开始按系统上电按钮开关，系统无反应，由于无机床电路图，只能打开电器柜和操作面板检查控制电路，经查启动按钮常开触点两侧（线号54，52与中间继电器KA11的常开触点并联）无DC24V电压，停止按钮常闭触点两侧（线号51，52）导通正常，KA11线圈一端接54号线，另一端接电源负极，说明线号51与电源正极不导通，经查是该导线断开造成，修复后系统上电正常（KA11吸合正常）。再查给伺服送强电的KM11交流接触器未吸合，KM11线圈一端和控制变压器的5、6接线端的0号线接，另一端线号107接到伺服放大器的CX29（MCC）接口（线号107、106），再接到另一伺服放大器的CX29（MCC）接口（线号106、3L+），线号3L+再经空开与控制变压器的5、6接线端的32号线接，通电检