数控铣床控制电路分析与检测

数控机床的故障诊断、处理数控机床，是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效复杂的自动化机床，机床在运行过程中，零部件不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，因此，熟悉机械故障的特征，掌握数控机床机械故障诊断的常用方法和手段，对确定故障的原因和排除有着重大的作用。

一、数控机床故障诊断原则与基本要求1.1排障原则。

主要包括以下几个方面：1)充分调查故障现象，首先对操作者的调查，详细询问出现故障的全过程，有些什么现象产生，采取过什么措施等。

然后要对现场做细致的勘测;2)查找故障的起因时，思路要开阔，无论是集成电器，还是和机械、液压，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来。

然后进行综合判断和优化选择，确定最有可能产生故障的原因;3)先机械后电气，先静态后动态原则。

在故障检修之前，首先应注意排除机械性的故障。

再在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。

而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。

1.2故障诊断要求。

除了丰富的专业知识外，进行数控故障诊断作业的人员需要具有一定的动手能力和实践操作经验，要求工作人员结合实际经验，善于分析思考，通过对故障机床的实际操作分析故障原因，做到以不变应万变，达到举一反三的效果。

完备的维修工具及诊断仪表必不可少，常用工具如螺丝刀、钳子、扳手、电烙铁等，常用检测仪表如万用表、示波器、信号发生器等。

除此以外，工作人员还需要准备好必要的技术资料，如数控机床电器原理图纸、结构布局图纸、数控系统参数说明书、维修说明书、安装、操作、使用说明书等。

二、故障处理的思路不同数控系统设计思想千差万异，但无论那种系统，它们的基本原理和构成都是十分相似的。

因此在机床出现故障时，要求维修人员必须有清晰的故障处理的思路：调查故障现场，确认故障现象、故障性质，应充分掌握故障信息，做到“多动脑，慎动手”避免故障的扩大化。

根据所掌握故障信息明确故障的复杂程度，并列出故障部位的全部疑点。

前言数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。

现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上。

数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国内机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。

这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。

本论文采用的是FANUC数控加工中心系统，深入浅出地介绍了FANUC数控加工中心的电气原理图、PMC程序的编制和简单系统的调试等。

电气原理图与PLC程序设计是这次设计中的重点内容，同时也是难点。

由于本人水平有限，设计中的错误和不足之处在所难免，敬请各位指导老师和验收老师批评指正。

目录前言 (1)第一章绪论 (3)1.1 选题背景 (3)1.2 FANUC数控系统概述 (4)1.2.1 FANUC数控系统的主要类型 (4)1.2.2 FANUC数控系统的特点 (4)1.2.3 FANUC 0系列的主要功能及特点 (5)1.2.4 FANUC 0i系列的主要功能及特点 (5)1.3 FANUC数控加工中心的创新与应用 (6)第二章 FANUC加工中心电气原理图的设计 (6)2.1 常用电器的选型 (6)2.1.1 伺服电机的选型 (6)2.1.2 低压元器件选择 (7)2.2 电气原路图的基础知识 (8)2.2.1 电气原理图 (8)2.2.2 电气原路图的构成要素 (8)2.2.3 电气原路图的画法规则 (8)2.3 电气原理图的设计原则和设计步骤 (9)2.3.1 电气原理图中的图形符号、文字符号和接线端子标记 (9)2.3.2 电气原理图 (9)2.4 电气原理图电路示例 (12)第三章 FANUC PMC程序的设计 (14)3.1 概述 (14)3.2 PMC的地址 (15)3.3 PMC程序的结构 (16)3.4 基本指令 (16)3.5 功能指令 (18)3.5.1功能指令的格式 (19)3.5.2部分功能指令说明 (20)3.6 FANUC数控加工中心PMC的分析 (24)3.6.1 I/O分配表 (24)3.6.2 PLC完成M功能信号的处理 (25)第四章系统的调试 (27)4.1 FANUC Oi Mate-MC数控系统操作面板 (27)4.2 参数的显示 (28)4.3 用MDI设定参数 (29)4.4 重要参数的设定 (30)4.4.1 有关“SETTING”的参数 (30)4.4.2 有关轴控制/设定单位的参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．324.4.3 有关存储式行程检测的参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．354.4.4 有关进给速度的参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．354.4.5 有关加减速控制的参数 (35)4.4.6 有关伺服的参数 (35)4.4.7 有关DI/DO的参数 (36)4.4.8 有关MDI、显示和编辑的参数 (37)4.4.9 有关程序的参数 (39)4.4.10 有关螺距误差补偿的参数 (39)4.4.11 有关主轴控制的参数 (40)结论 (41)致谢 (41)参考文献 (42)第一章绪论1.1 选题背景加工中心（Machining Center，简称MC）是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。

XK714A数控铣床电气控制线路识读XK714A数控铣床工作台左右运动为X坐标，前后运动为Y坐标，均由GK6062-6AF31交流永磁伺服电动机通过同步齿形带、带轮、滚珠丝杠和螺母实现；主轴箱上下运动为Z坐标，其运动由GK6063-6AF31带抱闸的交流永磁伺服电动机通过同步齿形带、带轮、滚珠丝杠和螺母实现。

机床主轴旋转运动则由YPNC-50-5.5-A主轴电动机经同步带及带轮传至主轴。

主轴电动机为变频调速三相异步电动机，由数控系统控制变频器的输出频率实现主轴无级调速。

1. 动力电路图1是XK714A数控铣床的380V动力电路。

图中QF1、QF3、QF2、QF4分别为电源总开关以及主轴强电、伺服强电、冷却电动机所在电路的断路器，在各自的电路中起接通电源及短路保护、过流保护等作用，其中QF4断路器还带有辅助触头，该触头信号输进到PLC中作为报警信号。

图1 XK714A数控铣床动力电路KM1、KM2、KM3分别为控制伺服电动机、主轴电动机、冷却泵电动机的交流接触器的主触头，分别控制相应的电动机。

TC1则是将380V电压变换为交流220V电压的主变压器，采用三角-星连接，输出的220V交流电供给伺服电源模块。

RC1、RC2、RC5为阻容吸收器，当相应的电路断开后，可吸收伺服电源模块、主轴变频器、冷却电动机的瞬时开释能量，进行过电压保护。

2. 电源控制线路图2是XK714A数控铣床的电源控制线路。

图中TC2是控制变压器，一次侧接进来自动力电路U、V真个AC380交流电源，二次侧则输出AC110V、AC24V 、AC220V三路。

图2 XK714A数控铣床电源控制线路AC110V供给交流控制线路、电柜热交换器电源； AC24V 供给工作灯线路；AC220V供给主轴风扇电动机、润滑电动机和24V直流稳压电源VC1，并通过低通滤波器滤波后再供给伺服模块、电源模块和24V直流稳压电源VC2。

VC1直流稳压电源将给数控装置、PLC输进输出接口、24V继电器线圈、伺服模块、电源模块、悬挂风扇提供电源；VC2直流稳压电源则给Z轴电动机提供24V的Z轴抱闸装置。

数控机床常见故障诊断及排除方法不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，在故障诊断上有它的共性。

1、数控机床故障诊断原则在故障诊断时应掌握以下原则：（1）先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气和光学为一体的机床，故其故障的发生也会由这四者综合反映出来。

维修人员应先由外向内逐一进行排查。

尽量避免随意地启封、拆卸机床，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。

（2）先机械后电气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。

在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。

（3）先静后动先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。

在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。

而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。

（4）先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。

往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。

2、数控机床的故障诊断技术数控系统是高技术密集型产品，要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位，要借助于诊断技术。

随着微处理器的不断发展。

诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。

诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。

目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类：1. 启动诊断（Start Up Diagnostics）启动诊断是指CNC系统每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。

诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、I/O等单元模块，以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。

只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。

否则，将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。

此时启动诊断过程不能结束，系统无法投入运行。

模块6 XD-40数控铣床电气图分析一、学习目标终极目标：会读数控机床电气图册，利用电气图维修机床。

促成目标：1）掌握读图的方法。

2）掌握根据电气图查找机床电气故障的方法。

二、工作任务分析XD-40 802D数控铣床的电气图。

三、相关实践知识数控机床的电气册由数控机床厂商提供，电气原理图一般包括主电路、控制电路、进给伺服驱动电路、主轴驱动电路、CNC接口电路和PLC输入输出电路。

除此之外还提供电气元件安装位置图等，便于维修。

机床厂在设计电气图册时一般考虑多种不同情况，如不同的主轴变频器，全闭环或半闭环系统等，因此电气图上会用虚线框标示出来一些选件，这些选件在实际机床电气配置不一定都有，因此在利用电气图进行维修时首先应清楚机床实际的电气配置。

（一）主电路数控机床主电路主要包括电源的进线，总开关，冷却、润滑、排屑、散热风扇等辅助功能的电机连接，如果因伺服动力电不是380V，还需要动力变压器和控制变压器的变压电路。

图3-6-1 主电路图一由图3-6-1可以看到，该机床采用三相五线制供电，电网三相380V电L1，L2，L3经总开关QF1输入至电气柜，给各支路供电，QF1带有分离脱扣，当机床执行指令M30时，中间继电器KA11得电，QF1断开，实现了机床关机。

机床排屑、冷却及主轴风扇电动机都配有过载保护开关QM，QM的作用相当于QF 和FR的作用。

FV为限压保护器件，在电动机频繁起停时起干扰作用。

在图纸上标注的3/E4表示此处与第3页E4区标有320和0线号的地方连接，2/B1表示与第2页B1区是相同的三条线。

XB0是地线的接线排，此外在图纸上还标明了连接线的线径和QM的型号及电流设定值。

图3-6-2 主电路图二在第2张主电路图当中，通过一个两相的QF2接到单相变压器上，变压器有24V和220V两个抽头，其中24V用于机床照明灯EL1，EL2；220V用于给其它设备供电，包括热交换器，机床润滑泵，以及两个开关电源。

试述数控机床日常电气维修项目的内容数控机床日常电气维修项目是保证数控机床正常运行的重要工作之一。

在日常维修中，电气工程师需要进行多项操作和检修，以确保机床的安全和稳定运行。

电气工程师需要进行电气系统的检查和维护。

他们会检查电气元件的连接是否松动，电源线是否磨损，电缆是否老化等情况。

如果发现问题，他们会及时进行修复或更换。

电气工程师需要检查数控系统的电源供应情况。

他们会检查电源线路是否正常，电压是否稳定。

如果发现电源问题，他们会采取相应的措施，如更换电源线路或修复电源设备。

电气工程师还需要检查数控系统的控制电路和信号传输线路。

他们会检查控制器、编码器、传感器等设备是否正常工作，是否有信号丢失或干扰等问题。

如果发现问题，他们会进行维修或更换相应的设备。

电气工程师还需要对数控机床的电机系统进行检查和维护。

他们会检查电机的绝缘情况，测量电机的电阻和绝缘电阻，以确保电机的正常运行。

如果发现电机故障，他们会进行修复或更换电机。

电气工程师还需要进行电气系统的调试和优化。

他们会根据机床的工作要求，调整电气系统的参数，以提高机床的运行效率和精度。

在调试过程中，他们会进行多次测试和调整，直到达到理想的效果。

电气工程师还需要编写维修记录和维修报告。

他们会详细记录每次维修的内容、维修的时间和维修的结果。

这些记录和报告对于日后的维修和故障排除都非常重要。

数控机床日常电气维修项目是一项关键的工作，它需要电气工程师具备扎实的电气知识和丰富的维修经验。

通过他们的努力，可以保证数控机床的正常运行，提高生产效率和产品质量。

机床电气控制电路设计引言在机床的制造过程中，电路设计起着至关重要的作用。

机床电气控制电路设计涉及到各种传感器、执行器、开关和控制器的选择和配置。

本文将介绍机床电气控制电路设计的基本原则和常用组件，并提供一些实际案例来帮助读者更好地理解。

基本原则机床电气控制电路设计的基本原则是确保系统的可靠性、稳定性和安全性。

以下是一些常见的设计原则：1.分离电源：将电源分为主电源和控制电源，以确保不会因为控制电路故障而影响整个系统的运作。

2.使用合适的传感器：选择适合机床应用的传感器，例如位置传感器、压力传感器和温度传感器等。

3.合理配置执行器：根据机床的具体要求，选择合适的执行器，例如伺服电机、步进电机和液压执行器等。

4.使用适当的开关：选择合适的开关设备，例如按钮开关、刀闸开关和继电器等，确保系统的正常操作。

常用组件PLC（可编程逻辑控制器）PLC是一种专门用于工业控制的计算机设备，能够根据预定程序来控制机床的操作。

PLC通常由中央处理单元（CPU）、输入/输出模块（I/O 模块）和通信模块组成。

PLC的设计要考虑到机床的需求，合理选择适当的输入和输出模块。

通过编程，可以实现对机床的自动化控制。

PLC编程语言常用的PLC编程语言有梯形图（Ladder Diagram）、指令列表（Instruction List）、功能块图（Function Block Diagram）和结构化文本（Structured Text）等。

选择合适的编程语言，可以提高编程效率和可读性。

变频器变频器是控制电动机转速的装置。

它通过改变电源的频率和电压来调整电动机的转速。

变频器能够提供精确的转速控制和启动/停止控制，适用于需要频繁改变转速的机床应用。

电气元件机床电气控制电路设计中常用的电气元件有继电器、断路器、按钮开关和接触器等。

这些元件用于控制电路的开关和保护。

实际案例数控铣床控制电路设计在数控铣床的控制电路设计中，需要考虑到以下几个方面：1.位置控制：选择合适的位置传感器，如光电开关或编码器，以获取工件和刀具的准确位置信息。

《机床电气控制》学习领域课程标准2009-10-14 18:06 | 编稿:4《机床电气控制》学习领域课程标准一、学习领域定位：《机床电气控制》是电气自动化专业的一门核心职业技术技能课程。

课程主要介绍生产设备的电气控制原理、线路以及设计方法，通过各种控制线路板的制作，采用“教、学、做”一体化的教学模式，使学生应达到以下基本要求：1、熟悉常用控制电气设备的结构、工作原理、用途、型号、并能正确选用。

2、熟悉电气控制线路的基本环节，对一般电气控制线路具有独立分析能力。

3、初步具有对电气控制系统进行改造和设计的能力。

4、初步具有对一般继电器-接触器控制线路的故障分析与检查能力。

5、电气控制线板安装的工艺要求。

由于《机床电气控制》课程具有较强的实际应用型，因此本课程在学生职业能力培养和职业素质养成两个方面起支撑和促进作用。

先修课：《电子电气制图》、《电工知识技能》、《电机拖动与控制实践》、《电子电气仪器仪表》。

后续课：《PLC原理及应用》、《工矿电气产品及实践》、《毕业设计》。

二、学习目标：1.专业人才培养定位随着行业结构的调整和优化组合，企业进入了一个新的快速发展阶段。

新工艺、新设备、新技术大量应用，特别是自动化控制系统的引进与广泛应用，电气控制系统的运行维护岗位增加，根据对行业企业的调查，这些技术所对应的岗位群主要分布在各类机床控制系统的安装、调试、运行、维护岗位以及电气元器件及电气设备的销售与技术服务岗位。

因此电气自动化专业培养生产、建设、管理、服务一线需要的德、智、体、美等全面发展的，具有一定专业理论知识，能够从事各类自动化电气设备及系统应用、运行、维护、安装与调试等工作的高等技术应用性专门人才。

2．课程目标《机床电气控制》课程作为机电系的重点建设课程，根据高职教育特点，立足于工学结合，基于工作过程设计课程内容，采取工学交替教学方式，重点突出技能培养，实行“教、学、做”一体化项目教学，具有“工学结合”教学模式的示范作用。

数控机床限位问题的分析与处理【摘要】本文由浅入深地讲述了数控机床“限位”的三种控制方式，观察分析故障现象,从原理上入手，抓住特点，灵活运用PMC诊断画面快速定位故障点并予以排除。

结合实际工作经验对常用的限位控制方式进行分析说明，供维修人员参考与借鉴。

【关键词】限位；故障；分析；处理0.概述数控机床是集现代机械制造、自动控制、计算机技术、精密测量等多种技术于一体的自动化设备，故障具有隐蔽性、复杂性，与普通机床相比，在维修理论、技术和手段上有着较大的差异[1]。

面对机床种类繁多，故障现象千差万别，最重要的是要有一个明确的故障判断思路：“立足原理—PMC定位—快速排除”。

为了保障机床安全运行，机床的直线轴一般设置有软限位、硬限位或者软限位硬限位结合的行程保护“防线”。

由于限位工作元件安装在机床的工作区域，受冷却液、铁屑等环境的影响，使限位故障成为数控机床常见故障之一。

下面以FANUC 数控系统为例，从机床限位的工作原理出发，对导致“限位报警”的主要原因作一些分析和说明。

1.限位问题的分析与处理1.1硬限位（行程开关限位）硬限位是常用、较有效的限位方式之一，故障率也相对较高，主要是限位元件受工作现场环境影响较大、也有元件质量的因素。

容易造成控制电路断路或限位元件损坏。

机床厂家常用的硬限位有以下两种控制方式。

1.1.1“软硬”相结合的控制方式采用梯形图逻辑控制（软件）、限位开关（硬件）、参数设置相结合的方式。

这类机床有行程开关，一般都安装在旁边的保护盒中，由于机床长期工作，冷却液、铁屑、油泥等未能及时清除而积累使工作环境变得恶劣。

维修时一般采用先软件后硬件的方法。

由PMC判断故障位置，然后用万用表确定。

例如：安阳机床厂生产的CK6152数控车床，发生“OT0507:X轴负向超程”报警，机床停止工作，但该机床X轴实际位置还处在正常的工作范围内[2]。

根据该机床的电气原理图(见图1)，查找机床运行的PMC程序(见图2)和参数3004#5=1，可以判断该机床采用的是软硬相结合的控制方式。

数控机床常见故障诊断及维修数控机床是一种集自动控制、计算机、微电子、伺服驱动、精密机械等技术于一身的高技术产物。

一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产。

所以，如何正确维护设备和出现故障时迅速诊断，确定故障部位，及时排除解决，保证正常使用，是保障生产正常进行的必不可少的工作。

1 数控机床故障诊断原则1.1 先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。

维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。

1.2 先静后动先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。

在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。

而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。

1.3 先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。

往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。

1.4 先机械后电气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。

在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。

2 数控机床常见故障分析根据数控机床的构成，工作原理和特点，将常见的故障部位及故障现象分析如下。

2.1 数控系统故障2.1.1 位置环这是数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节。

它具有很高的工作频度，并与外部设备相联接，容易发生故障。

常见的故障有：①位控环报警：可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏。

②不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；测量元件损坏。

③测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警的可能原因是光栅或读头脏了；光栅坏了。

2.1.2 电源部分电源是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。

《典型机床维护与故障检修》课程标准
一、课程性质与任务
本课程是中等职业院校机电技术与应用专业的一门应用性主干专业课程。

课程的主要任务是通过理论教学、实验、实训，使学生深刻理解机床电路的基本功能含义，掌握机床电路的常见维修方法，培养学生在机床应用方面的实践能力和维修能力。

在教学过程中，还要紧跟机床发展的最新进程，及时补充新技术、新型号、新应用领域的有关内容。

并注意培养学生科学的思维方法和综合的职业能力，以适应职业教育发展的需要。

二、课程教学目标
使学生了解机床的主要结构、运动形式、电力拖动和电气控制特点、电器的操纵方法。

逐步了解和掌握各电气的布置位置、作用，各操纵手柄、开关、按钮、电动机的功能。

熟悉和掌握各机床常用控制电路的工作原理和作用。

结合生产实际，了解机床机械、电气、液压系统的工作情况。

哪些电器元件受机械、液压的控制；而哪些机械、液压元件又受电器元件的控制。

养成机床操作的良好习惯。

培养学生严谨细致认真的工作作风，养成辨证科学的分析和解决问题的方法，确立良好职业道德规范。

三、教学内容结构
教学内容由基础模块和选学模块两部分组成。

1.基础模块是各专业学生必修的基础性内容和应该达到的基本要求，教学时数为64课时。

2.选学模块是适应不同专业需要，以及地域差异，学校差异，学生差异，满足学生个性发展的选学内容，选定后即为该专业的必修内容，教学时数不少于8课时。

3.课程总学时数不少于72课时。

四、教学内容与要求
基础模块
选修模块
五、学时安排建议。