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子项目4 数控机床的故障排除 任务4-9 步进驱动系统故障的排除
子项目4 数控机床的故障排除 任务4-9 步进驱动系统故障的排除
步进驱动系统故障的排除 冬学习目的 1、了解步进驱动系统的工作原理 2、了解步进驱动器的接口和工作原理 3、了解步进电动机的结构和特点 4、掌握步进驱动装置故障判断的方法和故障排 除的方法
步进驱动系统故障的排除 ❖学习目的 1、了解步进驱动系统的工作原理 2、了解步进驱动器的接口和工作原理 3、了解步进电动机的结构和特点 4、掌握步进驱动装置故障判断的方法和故障排 除的方法
步进驱动系统故障的排除 冬情景模式 数控机床调试过程中步进驱动系统发生故障 任务：排除故障
步进驱动系统故障的排除 ❖情景模式 数控机床调试过程中步进驱动系统发生故障 ❖任务：排除故障
步进驱动系统故障的排除 画出步进驱动系统电气原理图 c 0 世纪星 CP+ 14 HNC-21 CP. 70 DIR+ DIR DIR. A+ 步进驱动器 XS30 9g4 A MS535 B 电机 57Hs13 )混合步进电机 30 129 GND 13 GND 图9步进电机与控制器连接框图流
步进驱动系统故障的排除 1、画出步进驱动系统电气原理图 图9 步进电机与控制器连接框图流 - + 1 2 3 4 5 6 14 7 15 8 1 9 2 10 3 11 4 12 5 13 世纪星 HNC-21 XS30 A+ A- B+ B- Z+ Z- +5V +5V GND GND CP+ CPDIR+ DIRPUL+ PULDIR+ DIRP1 P2 步进驱动器 MS535 B D A C BD AC 电机 57HS13 混合步进电机 A+ A- B+ B- AC 30V
步进驱动系统故障的排除 维修准备：技术资料和维修工具的准备 1、 机床使用说明书 2、 机床电气原理图，接线图，装配图 3、 步进驱动器说明书 4、常用电工维修工具 5、万用表，示波器
步进驱动系统故障的排除 ❖维修准备：技术资料和维修工具的准备 1、机床使用说明书 2、机床电气原理图，接线图，装配图 3、步进驱动器说明书 4、常用电工维修工具 5、万用表，示波器
步进驱动系统故障的排除 故障判断 列出所有引起故障的原因 ?故障点的检测，根据故障原因，写出检查顺序 首先观察有无报警信号。 1、接地线的连接检查 2、测量伺服驱动器动力电源 3、测量驱动器控制电源电压 4、测量输入控制信号 5、测量使能控制信号 6、测量编码器反馈信号 7、检查参数
步进驱动系统故障的排除 ❖ 故障判断 列出所有引起故障的原因 ❖ 故障点的检测，根据故障原因，写出检查顺序 首先观察有无报警信号。 1、接地线的连接检查 2、测量伺服驱动器动力电源 3、测量驱动器控制电源电压 4、测量输入控制信号 5、测量使能控制信号 6、测量编码器反馈信号 7、检查参数
步进驱动系统故障的排除 冬分析故障 根据检查结果，综合分析故障，找出故障点 ?排除故障 更换损坏的电器元件，要更换性能一致的元件 ?总结判断思路和流程 画出故障维修检测流程图
步进驱动系统故障的排除 ❖分析故障 根据检查结果，综合分析故障，找出故障点 ❖排除故障 更换损坏的电器元件，要更换性能一致的元件 ❖总结判断思路和流程 画出故障维修检测流程图
步进驱动系统故障的排除 公维修案例 例4-1加工大导程螺纹时，出现堵转现象。 故障分析开环控制的数控机床的CNC装置的脉冲当量一般为0.01mm,Z 坐标轴G0O指令速度一般为2000-3000 mm/min。开环控制的数控车床的主轴 结构一般有两类：一类是由普通车床改造的数控车床，主轴的机械结构不变，仍然 保持换挡有级调速；另一类是采用通用变频器控制数控车床主轴实现无级调速。 这种主轴无级调速的数控车床在进行大导程螺纹加工时，进给轴会产生堵转，这是 高速低转矩特性造成的。 如果主轴无级调速的数控车床加工10m导程的螺纹时，主轴转速选择 300 r/min,那么刀架沿Z坐标轴需要用3000mm/min的进给速度配合加工，Z坐 标轴步进电动机的转速和负载转矩是无法达到这个要求的，因此会出现堵转现象 如果将主轴转速降低，刀架沿Z坐标轴加工的速度减慢，Z坐标轴步迸电动机的转 矩增大，螺纹加工的问题似乎可以得到改善，然而由于主轴采用通用变频器调速 使得主轴在低速运行时转矩变小，主轴产生堵转。 ”换老控翻鹘搭度态是鬓度麦以 响。如果在加工过程中切削进给量过大，也会出现Z坐标轴堵转现象
步进驱动系统故障的排除 ❖维修案例 例4-1加工大导程螺纹时，出现堵转现象。 故障分析 开环控制的数控机床的CNC装置的脉冲当量一般为0.01 mm，Z 坐标轴GOO指令速度一般为2 000—3 000 mm/min。开环控制的数控车床的主轴 结构一般有两类：一类是由普通车床改造的数控车床，主轴的机械结构不变，仍然 保持换挡有级调速；另一类是采用通用变频器控制数控车床主轴实现无级调速。 这种主轴无级调速的数控车床在进行大导程螺纹加工时，进给轴会产生堵转，这是 高速低转矩特性造成的。 如果主轴无级调速的数控车床加工10 mm导程的螺纹时，主轴转速选择 300 r/min，那么刀架沿Z坐标轴需要用3 000 mm/min的进给速度配合加工，Z坐 标轴步进电动机的转速和负载转矩是无法达到这个要求的，因此会出现堵转现象。 如果将主轴转速降低，刀架沿Z坐标轴加工的速度减慢，Z坐标轴步迸电动机的转 矩增大，螺纹加工的问题似乎可以得到改善，然而由于主轴采用通用变频器调速， 使得主轴在低速运行时转矩变小，主轴产生堵转。 对于主轴保持换挡变速的开环控制的数控车床，在加工大导程螺纹时，主轴可以 低速正常运行，大导程螺纹加工的问题可以得到改善，但是表面粗糙度受到影 响。如果在加工过程中切削进给量过大，也会出现Z坐标轴堵转现象
步进驱动系统故障的排除 维修案例 例4-2步进电动机驱动单元的功率管损坏。 故障分析这是步进电动机驱动单元的常见故障。，功率管损坏的原 因主要是功率管过热或过流。 要重点检查提供功率管的电压是否 过高，功率管散热环境是否良好，步迸电动机驱动革元与步进电 动机的连线是否可靠，有没有短路现象等，如有故障要逐一除。 为了改善步进电动机的高频特性，步进电动机驱动单元一般采用 于80V交流电压供电（以前为50），经过整流后，功率管上承 受较高的直流工作电压。如果步进电动机驱动单元接入的电压波 围较大，，或者有电气扰、 因此，可以适当降低步进电动机驱动单元的输入电压，以换取步 进电动机驱动器的稳定性和可靠性
步进驱动系统故障的排除 ❖维修案例 ❖ 例4-2步进电动机驱动单元的功率管损坏。 故障分析这是步进电动机驱动单元的常见故障。功率管损坏的原 因主要是功率管过热或过流。要重点检查提供功率管的电压是否 过高，功率管散热环境是否良好，步进电动机驱动单元与步进电 动机的连线是否可靠，有没有短路现象等，如有故障要逐一除。 为了改善步进电动机的高频特性，步进电动机驱动单元一般采用 大于80 V交流电压供电(以前为50 V)，经过整流后，功率管上承 受较高的直流工作电压。如果步进电动机驱动单元接入的电压波 动范围较大，或者有电气干扰、散热环境不良，这就可能引起功 率管损坏。对于开环控制的数控机床，其重要指标是可靠性。 因此，可以适当降低步进电动机驱动单元的输入电压，以换取步 进电动机驱动器的稳定性和可靠性