lv800立式加工中心电气控制系统原理与常见故障分析
【摘要】社会的进步与科技的不断创新，工业的要求也不断的被提高。一个国家的经济需要工业的发展来作为依撑，然而工业的发展则需要依靠机械来得以提升，因此机械再一次被人们所关注，在机械制造业中得到了非常广泛的重视。加工中心不仅具备了数控机床的特点，还有很多自己的特色，比如拥有刀库，加工零件时会比以前更加的方便快捷，大大的减少了加工所需要的时间，不管是资源利用上、精度、效率上、加工中心都是一个质的提高。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现攻丝、打孔、铣等多种加工功能。加工中心采用控制部分为计算机并且带有刀库的铣床，是机电一体化的自动化设备。加工中心得到了广泛的应用，因为其超高的精度、极大的效率，极好的柔性、并且可以加工好多形状比较非常复杂的工件。但是，因为加工中心的技术构成相当的复杂，所以自动化设备比较容易出问题，而且问题查找、排除的难度都比较大，维护成本高。所以为了能够让加工中心更长久的使用，我们必须得学会机床的电气控制原理，这样才能分析和排除故障。根据毕业论文的要求，整理了论文总体思路。并且根据市场上大量使用的机器设备，由它们产生的故障，结合相关资料，写下本篇论文。LV-800是本文的研究对象，本论文主要从它的电气控制系统原理入手，研究故障诊断、方法。尝试分析经常出现的一些故障，以及一些杂难问题的分析思路，为以后排除故障总结一些实用性的故障。
目录
引言 1
一、SIEMENS 0i Mate MD立式加工中心简介 2
（一）LV800立式加工中心特点 2
（二）LV800立式加工中心电气组成部分 3
1.控制面板 3
2.NC数控系统 3
3.斗笠式刀库 3
4.伺服驱动机构 4
5.机床侧信号 5
（三）电控箱 5
1.交流接触器 6
2.浪涌吸收器 6
3.电抗 6
4.伺服驱动器 7
5.变压器 7
6.I/O转接板 8
7.继电器板 8
二
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
、 电控箱与外围设备的连接 9
（一）与三轴动力、主轴动力及主轴风扇和检测装置的连接 9
（二）与气源组的连接 10
1.刀套上下接线盒的连接 10
2.注油机的连接 11
（三）与油冷机的连接 11
（四）与刀库的连接 12
（五）与操作箱的连接 12
三、电气控制部分工作方式 13
四、系统通电与简要调试 13
（一）检查线路 14
（二）上电调试 14
1.系统初始设定 14
2.开机后初始设定 15
3.载入调试文档 15
4.电网识别 17
5.参考点建立 17
五、西门子系统立式加工中心电气控制系统常见故障分析 19
（一）加工中心故障产生的原因 19
（二）加工中心故障诊断原则 19
（三）常见电气控制系统故障诊断与维修 20
总结 22
参考文献 23
谢辞 24
引言
本课题是我在苏州珈玛科技自动化有限公司实习期间所拟定的课题，主要包括了我对立式加工中心电气控制系统的认知和理解。我在学校三年的学习为本篇论文打下了坚实的基础，加上在公司的不断实践和探索，让我对本课题游刃有余。
现在的机械行业已经成为衡量国家科技发展是否发达的重要因素，尤其像我国正在处于发展中国家，相对于国外，不管是数控系统还是加工精度，我们还是有很大的欠缺和不足。加工中心的发展也是非常的迅速，由以前的三轴到现在的五轴联动，甚至更多，我们得认识到自己的不足，并且加快我们的步伐。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械加工中心的发展现状，把握现代加工中心的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑
一、SIEMENS0i 立式加工中心简介
本次设计中，选用的立式加工中心为苏州珈玛科技有限公司的LV800立式加工中心，该立式加工中心，设计比较合理，结构简洁大方，形体紧凑，主体结构具有高刚性，设计之中，主体机构使用前置冲水，同时后置排屑，方便操作者进行清理，本次论文写作，选择使用德国西门子802D S1数控系统的配置，该立式加工中心操作方便，可以方便用户进行手工点动操作，同时该设备具有断电保护功能，可靠性较高，精度较高，均有很高的性价比，可以方便使用者，进行大量的加工消费品零件。如图11所示。
(一)LV800立式加工中心特点
1、主轴采用精密陶瓷斜角轴承（轴承内径60mm），并且能够长期告诉运转。
2、X、Y、Z三轴采用精密级滚珠螺杆，配合使用螺杆专用之精密角接触滚珠轴承，提供最佳进给惯性，减少温升影响，提高精密度，并配置自动润滑系统及护罩，以保持滚珠螺杆之最佳运动状态
3、Z轴采用大马力设计，附刹车回路，免配重，可获得很好的控制性及提高机械性能。
4、快速换刀机构采用双向换刀臂方式，以滚子凸轮可达到迅速稳定的换刀目的。
5、冷却油箱配合切削液，能有效将加工产生的热量迅速带走，减少因切削的温度而影响机器的精度。
6、为减少操作者对切削的处理，特别设计底座冲水，并在操作侧提供水枪让操作者清理工件。
7、人性化之人机界面，方便客户操作使用。
（二）LV800立式加工中心电气组成部分
LV800型立式加工中心电气部分主要由：NC数控系统(数字控制器，PLC，人机操作界面)、伺服驱动机构(XYZ三轴马达和主轴马达)、内置编码器、控制面板(MCP)、机床侧信号、斗笠式刀库、手轮等组成。
（1）控制面板
控制面板主要主要分为热键区、字母键区、数字键区、编辑键区、光标键区、菜单扩展键、菜单回调键，平时经常用到主要包括开关键、急停键、编辑、倍率开关等等，操作者可以通过它们实现加工中心的多种功能，并且也可以给操作者反馈出工作状态和报警等，是属于设计比较合理的人性化界面。如图12所示。
（2）NC数控系统
SINUMERIK 828D是一款为加工中心量身定制的一款属于性能中等的数字控制系统，它是基于面板的控制数控系统，两种非常重要的东西是被集成在一个单元中，分别是6个轴的驱动控制和操作面板。这种结构有很多的优点，能够省去多个硬件接口（比如CNC电路板和操作面板之间的硬件接口），可以大大的提高系统的使用寿命。并且为了以后因为维护而带来的烦恼，没有添加一些易损的电器件（比如风扇和电池）
（3）斗笠式刀库
LV800型立式加工中心采用斗笠式刀库，刀库最多可以装在26把刀具，以此来满足不同零件的多种需求，大大的节省了工作时间，刀具类型为BT40，最大刀具重量为7kg，采用的换刀方式固定地址换刀，其换刀时间(刀对刀)为6s。如图13所示。
（4）伺服驱动机构
SINAMICS S120是西门子公司新一代的驱动器，根据加工程序要求，对主轴和进给轴电机进行控制，保证加工过程中的各轴控制精度。本系统采用S120书本型双轴驱动器，其中丰轴和Z轴采用一个驱动器，X轴和Y轴采用一个驱动器。电源模块给两个驱动器供电，DRIVE C1IQ驱动控制电缆先由NC数控系统引出，依次接入两个驱动器。NC数控系统可以通过电机中集成的“电子铭牌”自动识别驱动器，可以说这种系统是真正实现的“即插即用”，因为预先装配好的连接电缆只要插入插座即可，电机的铭牌数据无需手工输入。通过伺服驱动电机上的旋转编码器等测量装置，对电机运行过程中的数据进行实时采集、整理，通过对这些数据的数值计算以及其他信号反馈，对驱动机构整个运行过程进行监摔以及故障报警等。如图14所示。
目录
引言 1
一、SIEMENS 0i Mate MD立式加工中心简介 2
（一）LV800立式加工中心特点 2
（二）LV800立式加工中心电气组成部分 3
1.控制面板 3
2.NC数控系统 3
3.斗笠式刀库 3
4.伺服驱动机构 4
5.机床侧信号 5
（三）电控箱 5
1.交流接触器 6
2.浪涌吸收器 6
3.电抗 6
4.伺服驱动器 7
5.变压器 7
6.I/O转接板 8
7.继电器板 8
二
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
、 电控箱与外围设备的连接 9
（一）与三轴动力、主轴动力及主轴风扇和检测装置的连接 9
（二）与气源组的连接 10
1.刀套上下接线盒的连接 10
2.注油机的连接 11
（三）与油冷机的连接 11
（四）与刀库的连接 12
（五）与操作箱的连接 12
三、电气控制部分工作方式 13
四、系统通电与简要调试 13
（一）检查线路 14
（二）上电调试 14
1.系统初始设定 14
2.开机后初始设定 15
3.载入调试文档 15
4.电网识别 17
5.参考点建立 17
五、西门子系统立式加工中心电气控制系统常见故障分析 19
（一）加工中心故障产生的原因 19
（二）加工中心故障诊断原则 19
（三）常见电气控制系统故障诊断与维修 20
总结 22
参考文献 23
谢辞 24
引言
本课题是我在苏州珈玛科技自动化有限公司实习期间所拟定的课题，主要包括了我对立式加工中心电气控制系统的认知和理解。我在学校三年的学习为本篇论文打下了坚实的基础，加上在公司的不断实践和探索，让我对本课题游刃有余。
现在的机械行业已经成为衡量国家科技发展是否发达的重要因素，尤其像我国正在处于发展中国家，相对于国外，不管是数控系统还是加工精度，我们还是有很大的欠缺和不足。加工中心的发展也是非常的迅速，由以前的三轴到现在的五轴联动，甚至更多，我们得认识到自己的不足，并且加快我们的步伐。因此，我们应抓住机遇，了解我国机械加工中心的发展现状，把握现代加工中心的发展趋势，使我国现代制造业与世界发达国家站在同一起跑
一、SIEMENS0i 立式加工中心简介
本次设计中，选用的立式加工中心为苏州珈玛科技有限公司的LV800立式加工中心，该立式加工中心，设计比较合理，结构简洁大方，形体紧凑，主体结构具有高刚性，设计之中，主体机构使用前置冲水，同时后置排屑，方便操作者进行清理，本次论文写作，选择使用德国西门子802D S1数控系统的配置，该立式加工中心操作方便，可以方便用户进行手工点动操作，同时该设备具有断电保护功能，可靠性较高，精度较高，均有很高的性价比，可以方便使用者，进行大量的加工消费品零件。如图11所示。
(一)LV800立式加工中心特点
1、主轴采用精密陶瓷斜角轴承（轴承内径60mm），并且能够长期告诉运转。
2、X、Y、Z三轴采用精密级滚珠螺杆，配合使用螺杆专用之精密角接触滚珠轴承，提供最佳进给惯性，减少温升影响，提高精密度，并配置自动润滑系统及护罩，以保持滚珠螺杆之最佳运动状态
3、Z轴采用大马力设计，附刹车回路，免配重，可获得很好的控制性及提高机械性能。
4、快速换刀机构采用双向换刀臂方式，以滚子凸轮可达到迅速稳定的换刀目的。
5、冷却油箱配合切削液，能有效将加工产生的热量迅速带走，减少因切削的温度而影响机器的精度。
6、为减少操作者对切削的处理，特别设计底座冲水，并在操作侧提供水枪让操作者清理工件。
7、人性化之人机界面，方便客户操作使用。
（二）LV800立式加工中心电气组成部分
LV800型立式加工中心电气部分主要由：NC数控系统(数字控制器，PLC，人机操作界面)、伺服驱动机构(XYZ三轴马达和主轴马达)、内置编码器、控制面板(MCP)、机床侧信号、斗笠式刀库、手轮等组成。
（1）控制面板
控制面板主要主要分为热键区、字母键区、数字键区、编辑键区、光标键区、菜单扩展键、菜单回调键，平时经常用到主要包括开关键、急停键、编辑、倍率开关等等，操作者可以通过它们实现加工中心的多种功能，并且也可以给操作者反馈出工作状态和报警等，是属于设计比较合理的人性化界面。如图12所示。
（2）NC数控系统
SINUMERIK 828D是一款为加工中心量身定制的一款属于性能中等的数字控制系统，它是基于面板的控制数控系统，两种非常重要的东西是被集成在一个单元中，分别是6个轴的驱动控制和操作面板。这种结构有很多的优点，能够省去多个硬件接口（比如CNC电路板和操作面板之间的硬件接口），可以大大的提高系统的使用寿命。并且为了以后因为维护而带来的烦恼，没有添加一些易损的电器件（比如风扇和电池）
（3）斗笠式刀库
LV800型立式加工中心采用斗笠式刀库，刀库最多可以装在26把刀具，以此来满足不同零件的多种需求，大大的节省了工作时间，刀具类型为BT40，最大刀具重量为7kg，采用的换刀方式固定地址换刀，其换刀时间(刀对刀)为6s。如图13所示。
（4）伺服驱动机构
SINAMICS S120是西门子公司新一代的驱动器，根据加工程序要求，对主轴和进给轴电机进行控制，保证加工过程中的各轴控制精度。本系统采用S120书本型双轴驱动器，其中丰轴和Z轴采用一个驱动器，X轴和Y轴采用一个驱动器。电源模块给两个驱动器供电，DRIVE C1IQ驱动控制电缆先由NC数控系统引出，依次接入两个驱动器。NC数控系统可以通过电机中集成的“电子铭牌”自动识别驱动器，可以说这种系统是真正实现的“即插即用”，因为预先装配好的连接电缆只要插入插座即可，电机的铭牌数据无需手工输入。通过伺服驱动电机上的旋转编码器等测量装置，对电机运行过程中的数据进行实时采集、整理，通过对这些数据的数值计算以及其他信号反馈，对驱动机构整个运行过程进行监摔以及故障报警等。如图14所示。
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