数控机床四合一电气控制与维修实训台

SHKC-08C型数控机床四合一电气控制与维修实训台（系统：西门子828D）

近年来，随着数控技术的广泛应用，学校越来越注重培养生产、技术服务等岗位需求的实用型、技能型专门人才，进一步提高学生的动手能力和分析解决问题的能力，全面学习掌握数控系统的控制原理、数控编程、电气设计方法及安装调试与维修。但是，大多数高校面临缺乏此类的数控培训设备。为此，本公司开发了数控车床、铣床、车削加工中心、铣削加工中心（四合一）电控系统原理及调试维修实验台实习装置。使用该装置可以使学生掌握数控机床系统控制原理、电气设计方法、元器件的选择、铣削加工中心电气安装及调试、故障诊断维修、零件程序编制及图形模拟加工过程等多项实验内容，达到工业生产现场实习效果。该装置采用开放式结构、模块化设计，既可用于教学、也可用于课程设计、毕业设计和实训，有利于提高学生设计数控机床电气控制系统、诊断数控设备故障的能力，使受训对象最大限度地适应和满足市场需求。该装置也可以帮助科研技术人员进一步了解数控机床结构，同时也为技术人员进行数控机床的二次开发提供了必要条件。该实验装置的主要器件均选用工控产品。

一、产品组成部分

四合一实验台是由数控系统，机床电气控制接口板、主轴变频调速实验板、交流伺服驱动器及伺服电机、输入输出模块、低压电气元件的原理和接线、编程、接线及在数控机床中的应用。

二、数控控制原理

现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，让事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。

三、产品的特点：

1、尽其所能将所配数控系统的精髓，用最直观的方法展示给用户，使用户能最大限度的参与并获得深切的体会以达到融会贯通的效果

2、方便拆卸的方案设计，使得用户在机械、电气等诸方面得到现场般的训练，使其留下深刻的印象

3、涉及内容丰富；数控系统、伺服单元、逻辑控制、低压电器、电机

4、数控“四合一”故障诊断试验台：具有数控车床、车削中心、数控铣床、加工中心等数控机床安装调试、参数设置、PLC编程、故障诊断与维修、数控编程操作等功能。不同机床的切换通过装载西门子提供的软件或进行PLC编程实现。

四、实验台技术参数：

1、输入电源：AC380V（三相五线制）、50HZ

2、故障考核28项

3、工作环境：温度-200C～400   C

4、整机容量：≤2kVA；

5、实验台尺寸：长×宽×高（mm）=1370mm×750mm×1890mm；

6、导轨形式：高精度工业圆形直线导轨

7、丝杆形式：进口滚珠丝杆

8、工作台尺寸：370*200MM      X、Y、Z行程：350*200*200MM

9、主轴夹头：1-13MM           机床规格：700*550*800MM

10、机床桌：1200*720*800

五、SHKC-08C型数控机床四合一电气控制与维修实训台内容

（一）车床部分:

1、通过该实验台可完成以下实验实习项目：

2、机床编程操作，加工模拟实验

3、X、Z轴交流伺服单元控制实验

4、四工位电动刀架自动换刀原理实验

5、螺距误差补偿实验

6、交流变频器应用实验

7、系统安装、调试实验

8、数控机床故障诊断实验

9、数控各单元的连接，控制实验

10、数控机床超程限位实验

11、机床参考点的设置实验

12、车螺纹、攻螺纹模拟实验

13、数控车床的冷却与照明实验

（二）、铣床部分:

1、通过该实验台可完成以下实验实习项目

2、主轴变频单元的调试运行与故障诊断实验

3、X、Y、Z轴伺服电机驱动控制实验

4、全数字交流伺服电机运行与故障诊断实验

5、数控铣床电气控制设计与分析实验

6、三座标平台正负限位、零点实验

7、手轮（手摇脉冲发生器）实验

8、数控铣床系统操作与编程实验

9、丝杆螺距误差补偿实验

10、铣床USB、网口通讯实验

11、铣床DNC加工实验

12、数控铣床故障设计排除考核

13、试车数据备份和更换

六、SHKC-08C型数控机床四合一电气控制与维修实训台内容

（一）车削加工中心部分：

1通过该实验台可完成以下实验实习项目

2机床编程操作，加工模拟实验

3X、Z、C轴交流伺服单元控制实验

4六工位模拟刀架自动换刀原理实验

5螺距误差补偿实验

6交流变频器应用实验

7系统安装、调试实验

8数控机床故障诊断实验

9数控各单元的连接，控制实验

10数控机床超程限位实验

11机床参考点的设置实验

12车螺纹、攻螺纹模拟实验

13试车数据备份和更换

（二）铣削加工中心部分

1通过该实验台可完成以下实验实习项目

2主轴变频单元的调试运行与故障诊断实验

3X、Y、Z轴伺服电机驱动控制实验

4全数字交流伺服电机运行与故障诊断实验

5数控铣削加工中心电气控制设计与分析实验

6六工位模拟刀库实验

7三座标平台正负限位、零点实验

8手轮（手摇脉冲发生器）实验

9、数控铣削加工中心系统操作与编程实验

10、铣削加工中心USB、网口通讯实验

11、数控铣削加工中心DNC加工实验

12、数控铣削加工中心故障设计排除考核

13、试车数据备份和更换

七、实验装置故障说明：

实验器材：准备万用表一只。

GK1：切断变频器电源380V

现象：变频器无电源供给，显示屏无显示

分析：这种现象可能有几种可能：三相断路器没有合上或变频器坏了；

处理方法：用万用表测量变频器输入电源端子R、S、T无电源。

解决：故障开关复位

GK2：切断主轴电机输入电源

现象：变频器显示正常，但主轴不运转。

分析：有可能是主轴电机出了问题；也可能是变频器无电压输出或断线了。

处理方法：用万用表测量电机无电源供给。

解决：故障开关复位。

GK3：切断冷却电机电源（AC380V）

现象：NC机发出冷却（M8）指令时冷却电机不运行。

分析：这种现象一般会出在电机部分或电源输入部分

处理方法：用万用表测量KM5的输出电源端无电源。

解决：复位故障开关。

GK4：切断刀架电源380V

现象：在手动状态下按“手动换刀”键，KM3换刀交流继电器吸合，但不换刀。

分析： 1、出现这个现象一般有两种可能，一种是缺相，一种是三相电相序反了。缺相造成电机无力矩，无法抬起刀架。相序反了造成电机正常是正转的，现变成了反转，所以无法抬起刀架，但这个问题比较好排除，出现这种现象时，只有按下KM4继电器刀架如没有上升转位，就说明刀架相序是对的。

处理方法：用万用表测量刀架电机无三相电源。

解决：故障开关复位。

GK5：切断直流控制器输入电源220V

现象：NC机无法开机，面板上的2个数字直流表显示“00.0”，

分析：作为维修人员一般我们首先不考虑系统坏了的问题，而因通过现象判断是不是电路出问题没有。NC工作的是直流24V电源而且数字表无电压指示，它是由一个专用的直流电源来提供的，在电路中还有一个保险，所以先测量一下直流电源是否损坏，或保险丝是否有烧坏。

处理方法：用万用表测量直流模块的L、N端无电源。

解决：故障开关复位

GK6：切断交流110V电源

现象：合上QF1总电源开关，交流继电器KM1、KM2无吸合，NC机发出“70016、230003、3000”号报警

分析：该报警是由于驱动没有电源电造成的，系统应该没问题；问题就出在110V控制电路上；另一种现象是，如果说继电器坏了，一般情况不会出现两个同时坏；

处理方法：合上QF1总电源开关，用万用表测量KM1、KM2线圈无电源

解决：故障开关复位，NC机重新启动。

GK7：切断工作灯电源AC24V

现象：实验台上方的工作灯不亮。

分析：一般情况下都是由于灯管在机床上长时间工作损坏；或由于电路电流忽然增大造成保险丝烧坏；或开关触点损坏等，一般在维修中我们首先不考虑是变压器次级绕组烧坏。

处理方法：用万用表测量照明灯输入端子无电源

解决：故障开关复位。

GK8：切断刀架正转继电器线圈电源110V

现象：NC机发出换刀信号，KA6吸合，KM3不动作，使刀架不能换刀，5秒钟后NC机发出“700046”号换刀超时报警。

分析：KA6能够吸合，说明数控系统正常；再一个作为维修人员我们要灵活运用多种来判断出现的故障。如果是KM3继电器线圈坏了，有时多少就会有种烧焦味；还有通过电路直接来检测1、KA6的常开点至KA7常闭点，2、KA7常闭点至KM3线圈是否通畅。

处理方法：用万用表电阻档测量KA6的常开点到KM3线圈不通。

解决：故障开关复位。按NC机上的“取消”键消除报警号

GK9：切断主轴变频器公共端信号

现象：NC机发出M03或M04指令时，KA4或KA5直流继电器吸合，使主轴不能运转。

分析：一般这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或变频器无收到信号。

处理方法：用万用表测量变频器公共端与KA4、KA5直流继电器的常开点不通。

解决：复位故障开关

GK10：切断主轴正转信号

现象：NC机发出M03指令时，KA4直流继电器吸合，使主轴不能运转。

分析：一般这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或变频器无收到信号。

处理方法：用万用表测量KA4直流继电器的常开输出点与变频器正转信号端子不通。

解决：复位故障开关

GK11：切断主轴反转信号

现象：NC机发出M04指令时，KA5直流继电器吸合，使主轴不能运转。

分析：一般这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或变频器无收到信号。

处理方法：用万用表测量KA5直流继电器的常开输出点与变频器反转信号端子不通。

解决：复位故障开关

GK12：切断主轴变频器模拟量信号

现象：NC机发出M03 或M04指令时，KA4或KA5直流继电器吸合，使主轴不能运转。

分析：一般这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或变频器无收到信号。

处理方法：用万用表直流电压档测量变频器的模拟量与模拟地端子无相应电源输入。

解决：复位故障开关

GK13：切断手轮5V电源

现象：手轮摇动，但坐标轴不能运行，直流5V数字表显示00.0，

分析：这种现象一般都需要对手轮的所有脚位进行通断测量，因我们一般无法对手轮内部的元器件进行修理。

处理方法：用万用表直流电压档测量手轮接口端子无5V电源

解决：故障开关复位，NC机重新启动

GK14：切断手轮A+相信号

现象：手轮摇动，但坐标轴不能运行

分析：这种现象一般都需要对手轮的所有脚位进行通断测量，因我们一般无法对手轮内部的元器件进行修理。

处理方法：用万用表电阻档测量手轮接口X143的第3脚和手轮A+相不通

解决：故障开关复位

GK15：切断I/O板输出电源DC24V

现象：机床所有轴限位报警“021614”号，急停报警“3000、70016”号。

分析：这种现象一般只有一种可能就是没有24V电源。因为行程开关同时坏了的可能性不大。

处理方法：用万用表直流电压档测量面板上的“输入/输出控制模块”B01插头与外部直流电源0V无24V电源

解决：故障开关复位。

GK16：切断X+限位信号

现象：NC机发出报警号“021614”，锁定坐标轴移动

分析：说明系统的机床保护开关出了问题，通过诊断页面可查到是某轴某方向。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的A02插头与分线器的A02端子不通。

解决：故障开关复位

GK17：切断X－限位信号

现象：NC机发出报警号“021614”，锁定坐标轴移动

分析：说明系统的机床保护开关出了问题，通过诊断页面可查到是某轴某方向。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B02插头与分线器的B02端子不通。

解决：故障开关复位

GK18：切断Z+限位信号

现象：NC机发出报警号“021614”，锁定坐标轴移动

分析：说明系统的机床保护开关出了问题，通过诊断页面可查到是某轴某方向。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B03插头与分线器的B03端子不通。

解决：故障开关复位

GK19：切断Z－限位信号

现象：NC机发出报警号“021614”，锁定坐标轴移动

分析：说明系统的机床保护开关出了问题，通过诊断页面可查到是某轴某方向。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的A04插头与分线器的A04端子不通。

解决：故障开关复位

GK20：切断机床急停信号

现象：NC机发出报警号“3000、70016”，锁定坐标轴移动

分析：说明系统的机床保护开关出了问题，通过诊断页面可查到是急停信号出现报警。

出现这种情况一般有2个问题。1、急停开关被按下或损坏；2、急停信号断线。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B01插头与分线器的B06端子不通。

解决：故障开关复位

GK21：切断刀架1号刀位（T1）

现象：NC机发T1指令时，刀架换刀又立即锁刀，T2、T3、T4正常

分析：这种现象是828D系统最典型的例子，那就是1号刀信号掉失了；检查接线是否存在不良。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的A12插头与分线器的A12端子不通。

解决：故障开关复位

GK22：切断刀架2号刀位（T2）

现象：NC机发T2指令时，刀架换刀又立即锁刀，当换T1时刀架旋转不停，T3、T4正常。

分析：这种现象是828D系统最典型的例子，那就是2号刀信号掉失了；检查接线是否存在不良。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B12插头与分线器的B12端子不通。

解决：故障开关复位

GK23：切断刀架3号刀位（T3）

现象：NC机发T3指令时，刀架换刀又立即锁刀，当换T1、T2时刀架旋转不停，T4正常。

分析：这种现象是828D系统最典型的例子，那就是3号刀信号掉失了；检查接线是否存在不良。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的A13插头与分线器的A13端子不通。

解决：故障开关复位

GK24：切断刀架4号刀位（T4）

现象：NC机发换刀指令（任意刀号）刀架正转后，找不到刀位，5秒钟后出现报警号“700046”

分析：这种现象是828D系统最典型的例子，那就是4号刀信号掉失了；检查所有刀位信号线接线是否存在不良。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B13插头与分线器的B13端子不通。

解决：故障开关复位，按NC机的“取消”键消除报警

GK25：切断系统驱动使能信号

现象： KA2继电器没有吸合，NC机发出移动坐标轴指令时，报警“缺少轴使能”。

分析：这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或KA2线圈无工作电源。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的A16插头与分线器的A16端子不通。

解决：故障开关复位

GK26：切断系统驱动使能信号

现象：KA3继电器没有吸合，NC机报警“25201”号。

分析：这种现象出现有几个方面：接触不良、继电器长时间工作损坏或KA3线圈无工作电源。

处理方法：用万用表电阻档测量面板上的“输入/输出控制模块”的B16插头与分线器的B16端子不通。

解决：故障开关复位

GK27：切断主轴正转信号

现象：NC机发出M03信号，KA4无吸合，主轴不转。

分析：这种情况说明系统无正转信号输出或继电器没有接收到工作电源。

处理方法：用万用表电压档测量KA4线圈无24V电源

解决：故障开关复位

GK28：切断刀架正转信号

现象：NC机发出换刀指令，此时KA6直流继电器无吸合，使换刀交流继电器KM3无吸合，致使不能换刀，5秒后NC机发出“700046”号报警。

分析：一般这种现象出现有几个方面：接线不良、继电器长时间工作线圈烧断或数控系统信号无输出、KA6继电器没有接收到工作电源。

处理方法：用万用表电压档测量KA6线圈无24V电源

解决：故障开关复位，按NC机的“取消”键消除报警