◇任务简介◇
本任务主要针对硬件电路产生的故障，让学生通过故障分析、故障诊断、线路检查、故障点确定等训练，具备数控机床控制电路的维修能力。
◇学习目标◇
1.各功能电路工作原理。
2.各功能电路故障分析。
3.各功能电路故障排除。
◇知识要点◇
一、数控机床各功能电路说明
1.急停功能
如图1-1-1所示，按下急停按钮，继电器KA10释放，系统出现EMG报警。旋开急停按钮，继电器KA10吸合，一组触点接通X8.4（16—17号线），另一组触点接通伺服放大器CX30（14—5号线）（见图1-1-2）。
图1-1-1 急停控制电路
图1-1-2 伺服放大器急停控制信号
2.进给轴功能
急停恢复后，伺服放大器的CX30（14—15号线）闭合，系统通过自检，闭合伺服放大器的CX29（U43—1—3号线），CX29闭合后，KM2（MCC）接触器吸合，伺服强电接通（U3—V3—W3），其强电是通过电源总开关Q1—QF4断路器—三相伺服变压器—KM2接触器—伺服放大器。伺服放大器除了图1-1-3为伺服放大器急停控制信号，图1-1-4为伺服放大器自检控制信号，图1-1-5为伺服放大器控制电路，图1-1-6为伺服放大器主电源控制电路需要接强电外，还需要连接24V的直流控制电源。
图1-1-3 伺服放大器急停控制信号
图1-1-4 伺服放大器自检控制信号
图1-1-5 伺服放大器控制电路
图1-1-6 伺服放大器主电源控制电路
3.主轴功能
主轴控制采用超同步主轴驱动器，控制信号分为速度信号、方向信号、报警信号三大类。速度信号是来自CNC发出的0～10 V模拟量，以控制转速，通过主轴编码器反馈给系统，同时在主轴电机尾部也要有一个编码器，反馈给驱动器。方向信号来自PMC的输出，主轴正转的地址是Y8.0，通过Y8.0控制XT2继电器板上的KA5，KA5吸合后，常开触点接通主轴驱动器的SV与I0端；主轴反转的地址是Y8.1，通过Y8.1控制XT2继电器板上的KA6，KA6吸合后，常开触点接通主轴驱动器的SV与I1端；实现主轴正反转。同时主轴还会发送报警信号给PMC，报警信号地址是X7.1。接通主轴驱动器的MC与MB端，正常时，X7.1信号为1，主轴有故障时，X下信号为0。主轴驱动器也是需要外接24 V直流电源，接在SV—SC端。
主轴驱动器的电源是通过电源总开关Q1—QF3断路器—主轴驱动器；主轴电机风扇是通过电源总开关Q1—QF7断路器—XS41（3）接插件—主轴风扇电机。图1-1-7为主轴变频器电源控制电路，图1-1-8为主轴电动机风扇电路，图1-1-9为主轴变频器控制原理图。
图1-1-7 主轴变频器电源控制电路
图1-1-8 主轴电动机风扇电路
图1-1-9 主轴变频器控制原理图
4.换刀功能
刀架采用6工位电动刀架，控制分为刀架电机与刀位信号。刀架电机采用三相异步电动机，通过控制交流接触器的正反转实现刀架的松开换刀和锁紧定位。刀架的正转与反转是受到PMC控制的。正转接触器的控制信号来自PMC的输出地址（Y7.2），Y7.2有输出时，XT5板上的KA7继电器吸合，接触器KM3吸合，刀架正转选刀，在线圈控制中加入了互锁触点，防止相间短路。反转接触器的控制信号来自PMC的输出地址（Y7.3），Y7.3有输出时，XT5板上的KA8继电器吸合，接触器KM4吸合，刀架反转锁紧。刀架的信号包含刀位信号和正位信号，正位信号是由微动开关发出的，刀位信号是由机械式编码器发出的，有信号时输出端与COM端接通，T1信号为X8.0，T2信号为X8.1，T3信号为X8.2，T4信号为X8.3，T5信号为X8.5，T6信号为X8.6，正位信号为X7.0。
图1-1-10为刀架电机电源电路，图1-1-11为刀架正反转控制电路，图1-1-12为刀架正反转信号控制电路。图1-1-13为刀架正位信号控制电路。
图1-1-11 刀架正反转控制电路
图1-1-10 刀架电动机电源电路
图1-1-12 刀架正反转信号控制电路
图1-1-13 刀架正位信号控制电路
【例】由工位1至工位2的动作过程如下：系统给出指令，电机通电，刀架正转，刀架松开，正位信号断开，刀架开始转动；工位1信号由1变为0，到达工位2时，工位2发出信号，工位2信号由0变为1；电机反转延时1.6～1.8 s，系统检测正位信号，有回答信号，换刀过程完成，加工程序继续正常执行。
需要注意的是，刀架正反转的继电器是在XT5板上，XT2板上仅是引出输出信号。
刀架电机的电源是通过电源总开关Q1→QF6断路器→KM3（KM4）接触器→XS31（3）接插件→刀架电机。
5.冷却功能
冷却功能是通过PMC的输出地址（Y7.7）驱动继电器KA1，KA1的常开触点使得KM1接触器吸合，冷却泵工作。图为1-1-14为冷却电动机电路，图1-1-15为冷却电动机控制电路。
需要注意的是，冷却控制的继电器在XT5板上，XT2板上仅是引出输出信号。
冷却电机的电源是通过电源总开关Q1→QF2断路器→KM1接触器→XS41（3）接插件→冷却电机。
图1-1-15 冷却电动机控制电路
图1-1-14 冷却电动机电路
6.润滑功能
润滑功能是在急停恢复后，PMC一直输出，其输出地址是Y7.6。润滑泵是机械间隙式的，输入220 V交流电源，输出信号是液位信号，为一个机械式的开关液位到时接通。此信号提供给PMC，作为液位报警使用，地址是X8.7。
润滑泵电机的电源是通过电源总开关Q1→QF5断路器—控制变压器→QF8断路器→XS接插件→润滑泵电机。
图1-1-16为润滑泵控制电路，图1-1-17为润滑泵信号控制电路。
图1-1-16 润滑泵控制电路
图1-1-17 润滑泵信号控制电路
7.控制电路
控制电路主要是完成各部分电源的供给及系统的启动、停止，数控设备主要用到的电源电压有三相380 V、三相220 V、单相220 V、单相110 V、直流24 V。三相380 V电源主要用于刀架、冷却、主轴电机、主轴电机风扇及三相伺服变压器、控制变压器的供电；三相220 V电源用于伺服放大器的供电，是通过三相伺服变压器获得的；单相220 V电源用于开关电源的供电，单相110 V电源用于各控制交流接触器线圈的供电，也是通过控制变压器获得的；直流24 V电源主要用于系统、I/O模块、伺服放大器的供电，直流24 V在上电顺序方面，伺服放大器、I/O模块是同时上电的，系统通过按钮进行启、停自锁上电。(www.xing528.com)
8.抱闸电路
在数控机床垂直轴或重力轴上需要配置抱闸装置，抱闸装置电源为直流24 V，是由单独的开关电源进行供电的，通过PMC输出点Y8.4驱动XT2板上的继电器KA3来完成抱闸的打开。抱闸电源的回路是：电源总开关Q1→QF5断路器→控制变压器→开关电源→XS71（3）接插件→KA3继电器→抱闸装置。
二、电气故障分析
1.主轴正反转公共端短路
（1）故障现象：主轴不能正反转。
（2）故障检测方法：查看PMC输出状态及继电器输出指示灯（图1-1-18），查看主轴驱动参数（图1-1-19），断开总电源，用万用表测量主轴驱动器正反转控制电路（图1-1-20）。
图1-1-18 查看继电器输出指示灯
图1-1-19 查看主轴驱动参数
图1-1-20 检查正反转控制电路
2.CX30断路
（1）故障现象：出现401报警。
（2）故障检测方法：查看358诊断号，通过编译，检查CX30。如图1-1-21、图1-1-22及图1-1-23所示。
图1-1-21 查看报警信息
图1-1-22 查看诊断信息
图1-1-23 检查CX30接插件连接
3.X8.4断路
（1）故障现象：急停不能复位。
（2）故障测试方法：查看PMC的X8.4状态，如图1-1-24所示。检查急停控制电路，如图1-1-25所示。
图1-1-24 查看PMC的X8.4状态
图1-1-25 检查急停控制电路
4.启动继电器断路
（1）故障现象：系统不能启动或运行中系统断电。
（2）故障检测方法：检查启动、停止按钮和启动控制电路，如图1-1-26所示。
图1-1-26 检查系统电源启动电路
5.急停继电器线圈断路
（1）故障现象：急停报警不能恢复。
（2）故障检测方法：测试急停按钮与急停控制回路，如图1-1-27所示。
图1-1-27 检查急停控制电路
6.MCC接触器线圈断路
（1）故障现象：伺服驱动器不能上电，出现报警。
（2）故障检测方法：查看358诊断（图1-1-28），测试MCC接触器控制电路（图1-1-29）。
图1-1-28 查看诊断信息
图1-1-29 检查MCC控制电路
7.冷却接触器线圈断路
（1）故障现象：冷却泵电机不运转。
（2）故障检测方法：检查冷却泵控制电路，如图1-1-30所示。
图1-1-30 检查冷却泵控制电路
8.开关电源220 V断路
（1）故障现象：开关电源无输出。
（2）故障检测方法：检查开关电源的电源进线电路，如图1-1-31所示。
图1-1-31 检查开关电源的电源进线电路
9.110 V电源断路
（1）故障现象：变压器无110 V输出。
（2）故障检测方法：检查变压器控制电路，如图1-1-32所示。
图1-1-32 检查变压器控制电路
10.刀架继电器KM3线圈断路
（1）故障现象：不能完成换刀。
（2）故障检测方法：查看PMC状态，检查刀架正反转控制电路（图1-1-33）。
图1-1-32 检查变压器控制电路
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