數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修技術(shù)模塊五進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷與維修進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修任務(wù)3技能目標(biāo)：（1）熟知伺服進(jìn)給裝置故障診斷的步驟；（2）會(huì)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修；知識(shí)目標(biāo)：（1）了解廣州數(shù)控（GSK）進(jìn)給伺服系統(tǒng)構(gòu)成；（2）掌握交流進(jìn)給伺服電機(jī)及工作原理；（3）掌握數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接；（4）掌握伺服進(jìn)給裝置故障診斷方法；素養(yǎng)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生按7S(整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全、節(jié)約)標(biāo)準(zhǔn)工作的良好習(xí)慣；（2）培養(yǎng)學(xué)生具備善于觀察，主動(dòng)學(xué)習(xí)，能夠分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備：一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

數(shù)控機(jī)床按照驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型分為步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三大類(lèi)。目前由于直流伺服電動(dòng)機(jī)具有電刷和機(jī)械換向器，使結(jié)構(gòu)與體積受限制，現(xiàn)已被交流伺服電動(dòng)機(jī)取代。本任務(wù)只學(xué)習(xí)交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

1．交流進(jìn)給伺服電機(jī)及工作原理（1）交流伺服電動(dòng)機(jī)如圖5.3.1所示是GSK交流伺服電動(dòng)機(jī)及其銘牌含義。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

（2）交流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理按種類(lèi)分，數(shù)控機(jī)床中常用的交流伺服電動(dòng)機(jī)可分為同步型和異步型（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）兩種。交流伺服同步電動(dòng)機(jī)有永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）、磁滯式、繞組磁極式等。目前，在控制領(lǐng)域中所采用的交流伺服電動(dòng)機(jī)一般為同步電動(dòng)機(jī)（無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)）。電動(dòng)機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件三部分組成，其中定子與普通的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，主要有定子沖片、三相繞組線圈，另外還有支撐轉(zhuǎn)子的前后端蓋和軸承等組成。伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由多對(duì)極的磁鋼和電動(dòng)機(jī)軸構(gòu)成，檢測(cè)元件由安裝在電動(dòng)機(jī)尾端的位置編碼器構(gòu)成。圖5.3.2所示是SJT伺服電機(jī)外形與結(jié)構(gòu)圖。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

1.1.

電動(dòng)機(jī)軸

2.1.前端蓋3.1.三相繞組線圈4.1.壓板5.1.定子6.1.磁鋼7.1.后壓板8.1.動(dòng)力線插頭9.1.后端蓋10.1.反饋插頭

11.1.脈沖編碼器12.1.電動(dòng)機(jī)后蓋一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理實(shí)際上與電磁式的同步電動(dòng)機(jī)類(lèi)似，差異在于：磁場(chǎng)是由作為轉(zhuǎn)子的永久磁鐵產(chǎn)生，而非轉(zhuǎn)子中的激磁繞組產(chǎn)生。當(dāng)定子三相繞組通上交流電源后，電動(dòng)機(jī)中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)。根據(jù)磁場(chǎng)的特性，定子的旋轉(zhuǎn)磁極總是要和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁極相互吸引，并帶著轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使定子磁場(chǎng)的軸心線與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的軸心線保持一致，形成電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量、定子和轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)速差等因素的影響，經(jīng)常會(huì)造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的失步：為了保證定子和轉(zhuǎn)子之間總是處于一定的同步狀態(tài)，在電動(dòng)機(jī)的后面的編碼器都增加了確定轉(zhuǎn)子位置的絕對(duì)位置編碼器.一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系（1）交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置工作原理交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)伺服裝置）由交流伺服驅(qū)動(dòng)單元和交流伺服電動(dòng)機(jī)（三相永磁同步伺服電機(jī)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)伺服電機(jī)）組成。驅(qū)動(dòng)單元把三相交流電整流為直流電，再通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷，在伺服電機(jī)的三相定子繞組中產(chǎn)生相位差120°的近似正弦波電流，該電流在伺服電機(jī)里形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子是采用強(qiáng)抗退磁的稀土永磁材料制成，因此伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。流過(guò)伺服電機(jī)繞組的電流頻率越高，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快；流過(guò)伺服電機(jī)繞組的電流幅值越大，伺服電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩越大。伺服裝置的基本電路框圖如圖5.3.3所示，圖中PG為編碼器。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

（2）交流伺服驅(qū)動(dòng)器以GSKDA98B交流伺服驅(qū)動(dòng)器為例，來(lái)認(rèn)識(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器。如圖5.3.4所示是廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DA98B交流伺服驅(qū)動(dòng)器及端子接口配置圖。其中，TB為主回路端子排；CN1為DB44接插件，插座為針式，插頭為孔式；CN2也為DB25接插件，插座為孔式，插頭為針式。各接口端子定義如下：一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

1）主回路端子定義見(jiàn)表5.3.1。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系

2）控制端子CN1引腳定義驅(qū)動(dòng)單元的控制信號(hào)接口CN1是44針式插座，制作控制線用的連接器是44孔式插座（型號(hào)為G3150.1.44FBNS1X1）。其引腳定義如圖5.3.5所示。一、交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系3）反饋信號(hào)端子CN2引腳定義驅(qū)動(dòng)單元的電機(jī)編碼器接口CN2是25孔式插座，制作連接線用的連接器應(yīng)該是25針式插頭（型號(hào)為G3150.1.44FBNS1X）。其引腳定義如圖5.3.6所示。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接

以GSK980TDB系統(tǒng)為例，介紹其電氣線路的連接。1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)電源的連接GSK980TDb采用GSK.1.PB2電源盒，輸入220V交流電源，輸出共有四組電壓：+5V（3A）、+12V（1A）、.1.12V（0.5A）與+24V（0.5A），且共用一個(gè)GND，如圖5.3.7所示。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服放大器的連接（1）GSK980TDb系統(tǒng)中X軸CN11（或Z軸CN13）驅(qū)動(dòng)接口的定義，如圖5.3.8所示。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接（2）GSK980TDb與驅(qū)動(dòng)器DA98B驅(qū)動(dòng)單元的連接如圖5.3.9所示是數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服放大器的連接。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接

（3）驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)、編碼器的連接如圖5.3.10所示是廣數(shù)SJT系列電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接線，出廠時(shí)電機(jī)線和編碼器線都已做好，用戶(hù)可直接安裝就可以，如圖5.3.11所示。若使用其他廠家電機(jī)或自制編碼器線，則參考下圖標(biāo)準(zhǔn)接線。（有溫控器的電機(jī)，將溫控器的引線接到OH1、OH2端口）。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接（4）數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床側(cè)輸入信號(hào)的連接輸入信號(hào)是指從機(jī)床側(cè)到CNC的信號(hào)，該機(jī)床側(cè)的輸入信號(hào)通過(guò)CNC系統(tǒng)的輸入接口CN61（與進(jìn)給伺服控制相關(guān)的CN61接口部分引腳定義如圖5.3.12所示）引入，該輸入信號(hào)與+24V接通時(shí)，輸入有效；該輸入信號(hào)與+24V斷開(kāi)時(shí)，輸入無(wú)效。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接1）行程限位與急停按鈕連接，有以下兩種連接方式。①行程限位與急停串聯(lián)連接，如圖5.3.13a所示。當(dāng)出現(xiàn)超程或按下急停按鈕時(shí)，CNC會(huì)出現(xiàn)“急停”報(bào)警，如為超程，則按下超程解除按鈕不松開(kāi)，按復(fù)位鍵取消報(bào)警后向反方向移動(dòng)可解除超程。出現(xiàn)急停報(bào)警時(shí)，CNC停止脈沖輸出，關(guān)閉M03或M04、M08信號(hào)輸出，同時(shí)輸出M05信號(hào)。②行程限位開(kāi)關(guān)與急停按鈕獨(dú)立連接，如圖5.3.13b所示。每個(gè)軸只有一個(gè)超程觸點(diǎn)，通過(guò)軸的移動(dòng)方向來(lái)判斷正負(fù)超程報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)超程報(bào)警時(shí)，可往反方向移動(dòng)，移出限位位置后可按復(fù)位清除報(bào)警。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接2）進(jìn)給軸減速回零的連接數(shù)控機(jī)床在接通電源后通常都要做進(jìn)給軸回零的操作，下圖5.3.14所示是GSK980TDB系統(tǒng)機(jī)床減速回零的連接圖。機(jī)床回零點(diǎn)動(dòng)作原理如下。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接當(dāng)狀態(tài)參數(shù)№006的BIT0（ZMX）設(shè)為0，狀態(tài)參數(shù)№004的BIT5（DECI）=0時(shí)，選擇返回機(jī)床零點(diǎn)方式B（方式B是采用一個(gè)行程開(kāi)關(guān)和伺服電機(jī)一轉(zhuǎn)信號(hào)的回零方式）、減速信號(hào)低電平有效。選擇機(jī)床回零操作方式，按手動(dòng)正向或負(fù)向（回機(jī)床零點(diǎn)方向由狀態(tài)參數(shù)№183號(hào)設(shè)定）進(jìn)給鍵，則相應(yīng)軸以回參考點(diǎn)的高速速度（參數(shù)№113）向機(jī)床零點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)行至壓上減速開(kāi)關(guān)，減速信號(hào)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，機(jī)床減速運(yùn)行，且以固定的低速（參數(shù)№33）繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)減速開(kāi)關(guān)釋放后，減速信號(hào)觸點(diǎn)重新閉合時(shí)，CNC開(kāi)始檢測(cè)編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)（PC），如該信號(hào)電平跳變，則運(yùn)動(dòng)停止，同時(shí)操作面板上相應(yīng)軸的回零結(jié)束指示燈亮，機(jī)床回零操作結(jié)束。返回機(jī)床回零過(guò)程的示意圖與動(dòng)作時(shí)序圖如圖5.3.15所示。二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接二、數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接3）外接循環(huán)啟動(dòng)和進(jìn)給保持，接線如圖5.3.16所示。ST：外接自動(dòng)循環(huán)啟動(dòng)信號(hào)，與機(jī)床面板中的自動(dòng)循環(huán)啟動(dòng)鍵功能相同。SP：外接進(jìn)給保持信號(hào)，與機(jī)床面板中的進(jìn)給保持鍵功能相同。1.工具、儀表及器材（1）工具常用電工工具一套。（2）儀表MF47型萬(wàn)用表或數(shù)字式萬(wàn)用表一只。（3）器材數(shù)控機(jī)床、電氣圖等。2.安全措施（1）工裝（2）絕緣膠鞋任務(wù)實(shí)施：一、課前準(zhǔn)備1．識(shí)讀進(jìn)給伺服系統(tǒng)參考資料，在教師的指導(dǎo)下按照下列流程識(shí)讀進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部分。（1）識(shí)讀進(jìn)給伺服電機(jī)。（2）識(shí)讀進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器。（3）識(shí)讀進(jìn)給伺服系統(tǒng)連接。二、實(shí)施過(guò)程2．繪制電氣線路圖參考資料，在教師的指導(dǎo)下完成下列電氣線路圖的繪制。（1）繪制進(jìn)給伺服電源連接線路。（2）繪制X軸和Z軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)線路。（3）繪制進(jìn)給伺服軸的超程限位控制線路、超程釋放和急?？刂凭€路。二、實(shí)施過(guò)程1.“7S”是整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全和節(jié)約，7S職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)課堂、進(jìn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地。2.實(shí)訓(xùn)課前，準(zhǔn)備好電工工具、學(xué)習(xí)資料，穿工裝、絕緣鞋列隊(duì)進(jìn)入實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地。3.實(shí)訓(xùn)期間，按照崗位操作標(biāo)準(zhǔn)和安全操作規(guī)范進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作練習(xí)，節(jié)約實(shí)訓(xùn)耗材。4.實(shí)訓(xùn)結(jié)束，收好工具、儀器儀表、整理實(shí)訓(xùn)臺(tái)，清理現(xiàn)場(chǎng)，做好維修記錄。三、職業(yè)素養(yǎng)任務(wù)總結(jié)與評(píng)價(jià)任務(wù)五：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷與維修班級(jí)

工作任務(wù)：其他進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法姓名

學(xué)號(hào)

任務(wù)過(guò)程評(píng)價(jià)（60分）序號(hào)項(xiàng)目及技術(shù)要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值成績(jī)1進(jìn)給伺服系統(tǒng)電機(jī)熟知進(jìn)給伺服系統(tǒng)電機(jī)各個(gè)部分30分

2進(jìn)給伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器熟知進(jìn)給伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器各個(gè)接口含義及進(jìn)給伺服系統(tǒng)連接50分

3職業(yè)道德規(guī)范、安全文明生產(chǎn)、工作紀(jì)律及態(tài)度穿工裝、絕緣鞋進(jìn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地；按照指導(dǎo)教師要求和安全操作規(guī)范完成任務(wù)操作練習(xí)。20分

總評(píng)

得

分

教師簽字:年月