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數(shù)控機床回參考點的故障分析與排除

（時間:2008-7-5 共有 766 人次瀏覽） [信息來源:昆山模具網(wǎng)]

1、概述

數(shù)控機床回參考點時根據(jù)檢測元件的不同分絕對脈沖編碼器方式和增量脈沖編碼器方式兩種，使用絕對脈沖編碼器作為反饋元件的系統(tǒng)，在機床安裝調(diào)試后，正常使用過程中，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效，此后的每次開機，都不必再進行回參考點操作。而使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，機床每次開機后都必須首先進行回參考點操作，以確定機床的坐標原點，尋找參考點主要與零點開關(guān)、編碼器或光柵尺的零點脈沖有關(guān)，一般有兩種方式。

1）軸向預定點方向快速運動，擋塊壓下零點開關(guān)后減速向前繼續(xù)運動，直到擋塊脫離零點開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點，當接收到第一個零點脈沖時，便以確定參考點位置。配FANUC系統(tǒng)和北京KND系統(tǒng)的機床目前一般采用此種回零方式。

2）軸快速按預定方向運動，擋塊壓向零點開關(guān)后，反向減速運動，當又脫離零點開關(guān)時，軸再改變方向，向參考點方向移動，當擋塊再次壓下零點開關(guān)時，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點，當接收到第一個零點脈沖，便以確定參考點位置。配SIEMENS、美國AB系統(tǒng)及華中系統(tǒng)的機床一般采用這種回零方式。

采用何種方式或如何運動，系統(tǒng)都是通過PLC的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機床參數(shù)設(shè)定決定的，軸的運動速度也是在機床參數(shù)中設(shè)定的，數(shù)控機床回參考點的過程是PLC系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回零命令，然后軸按預定方向運動，壓向零點開關(guān)（或脫離零點開關(guān)）后，PLC向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號，數(shù)控系統(tǒng)按預定方向減速運動，由測量系統(tǒng)接收零點脈沖，收到第一個脈沖后，設(shè)計坐標值。所有的軸都找到參考點后，回參考點的過程結(jié)束。

數(shù)控機床回不了參考點的故障常見一般有以下幾種情況：一是零點開關(guān)出現(xiàn)問題；二是編碼器出現(xiàn)問題；三是系統(tǒng)測量板出現(xiàn)問題；四是零點開關(guān)與硬（軟）限位置太近；五是系統(tǒng)參數(shù)丟失等等。下面以本人在工作中遇到的幾個實例介紹維修的過程。

2、維修實例

例1）XH714加工中心開機回參考點，X軸向回參考的相反方向移動。

該機配SIEMENS810D數(shù)控系統(tǒng)，采用半閉環(huán)控制方式，使用增量脈沖編碼器作為檢測反饋元件。

分析：機床開機X軸回參考點的動作過程為：回參考點軸先以快速移動，當零點開關(guān)被擋塊壓下時，PLC輸入點I32.2信號由1變?yōu)?，CNC接收到該跳變信號后輸出減速指令，使X軸制動后并以低速向反方向移動，當擋塊釋放零點開關(guān)時，I32.2信號由0跳變?yōu)?，X軸制動后改變方向，以回參考點速度向參考點移動，當零點開關(guān)再次被擋塊壓下時，I32.2信號由1變?yōu)?，此時起，CNC接受到的增量脈沖編碼器發(fā)出的零位標志脈沖I0時，X軸再繼續(xù)運行到參數(shù)設(shè)定的距離后停止，參考點確立，回參考點的過程結(jié)束。

這種回參考點方式可以避免在參考點位置回參考點這種不正常操作對加工中心造成的危害。當加工中心X軸本已在參考點位置，而進行回參考點操作時，這時I32.2初始信號是零，CNC檢測到這種狀態(tài)后，發(fā)出向回參考點方向相反的方向運動指令，在零點開關(guān)被釋放，即I32.2為1后，X軸制動后改變方向，以回參考點速度向參考點移動，進行上述回參考點的過程。

根據(jù)故障現(xiàn)象，懷疑零點開關(guān)被壓下后，雖然X軸已經(jīng)離開參考點，但開關(guān)不能復位。用PLC診斷檢查確認判斷正確。

詢問操作人員，機床開機時各軸都在中間位置，排除了因在參考點位置停機減速，擋塊持續(xù)壓著零點開關(guān)，導致開關(guān)彈簧疲勞失效的故障原因。也說明該減速開關(guān)在關(guān)機前已經(jīng)失效了。

仔細觀察加工過程，發(fā)現(xiàn)每一加工循環(huán)結(jié)束后，加工中心都停止在參考點位置上。這大大增加了零點開關(guān)失效的可能性，增加了故障幾率。這可能是本次故障的真正原因。

由于采用CAM軟件編程生成的NC代碼，在程序的結(jié)束（M30）前，大多為G28回參考點格式，故建議數(shù)控編程人員在編制零件加工程序時，在程序結(jié)束（M30）前，加入回各軸中間點的G代碼指令，并去掉G28指令，以減少該類故障的發(fā)生。

例2）XH713/4加工中心回參考點出現(xiàn)超程報警。

該加工中心配用FANUC-OMD控制系統(tǒng)，采用半閉環(huán)控制方式，使用增量脈沖編碼器作為檢測反饋元件，回參考點采用擋塊壓零點開關(guān)，減速前行，脫離零點開關(guān)，開始尋找零點的方式。

因CNC的后備電池失效，造成參數(shù)丟失。用計算機將備份參數(shù)重新裝入后，再回參考點時出現(xiàn)各軸在行程范圍中間位置處發(fā)生軟限位超程報警，此時用手動方式移動各軸，既使其機械位置在行程范圍中間，CRT也顯示各軸位置坐標軟限位超程報警。

這是因為后備電池失效后，重裝電池開機時CNC把此時的機械位置認作回參考點位置。

解決的辦法是應(yīng)先將各個軸正向軟限位值設(shè)成最大值，再作三軸回參考點，建立正確的機床零點，仍后再將三軸軟限位改為原值。具體步驟如下：

1）在OFFSET菜單下，設(shè)置PWE=1。
2）將CNC參數(shù)NO.700、702、704（X、Y、Z）三軸分別設(shè)為最大值。
3）將XYZ手動移開機械原點一定距離。
4）在參考點回零模式，各軸手動回參考點。
5）仔細觀察各軸是否在回參考點位置上，特別是與ATC有關(guān)的Z軸。若位置不準確，重復3至4步直至準確。
6）將第二步中改過的參數(shù)重新再改回來。
7）將PWE重新設(shè)置為零。

這樣，回參考點出現(xiàn)超程報警的問題就解決了。

例3）V560加工中心在使用過程中Ｚ軸回參考點出現(xiàn)軟限位超程報警。

該加工中心配用FANUC-OIMA控制系統(tǒng)，，采用半閉環(huán)控制方式，回參考點采用擋塊壓零點開關(guān)，減速前行，脫離零點開關(guān)，開始尋找零點的方式。

觀察CRT上Z軸顯示6.01，系軟限位超程．經(jīng)試驗確認，該報警出現(xiàn)時，手動回參考點的過程還未完成．

在手動回參考點時觀察減速開關(guān)輸入PMC信號DGNX 9.3變化正常，說明減速開關(guān)無問題。將CNC參數(shù)NO.704（Z軸軟限位）設(shè)為最大值99999999，手動回參考點正常。NO.704重新設(shè)定為6000，回參考點又了出現(xiàn)超程報警。

分析：由于減速開關(guān)無問題，而回參考點的過程還未完成，且出現(xiàn)的是軟限位超程。說明擋塊沒有松勁，有可能是減速開關(guān)的位置松勁了。

檢查發(fā)現(xiàn)，減速開關(guān)的位置的確松勁了，經(jīng)重新調(diào)整減速開關(guān)的位置，并擰緊固定鑼釘，問題解決。

但需要說明的是，減速開關(guān)的位置一旦松勁，機床出廠時原先設(shè)置的絲杠螺距補償參數(shù)就不準確了。需用激光測量儀重新測量機床絲杠螺距補償參數(shù)后再作設(shè)置。

例4）某臺配備北京KND-100M的數(shù)控銑床，在開機回參考點時，兩XZ軸正常，但Y軸回參考點時，出現(xiàn)222“Y向伺服準備未緒報警”。

分析：根據(jù)故障現(xiàn)象進行針對性的檢查，在檢查到伺服驅(qū)動模塊時，發(fā)現(xiàn)有23號伺服報警。此時查故障手冊，有如下解釋：

1）滾珠絲杠運動阻力過大或滾珠絲杠本身有問題。但手動移動檢查未發(fā)現(xiàn)問題。
2）伺服電動機損壞。通過測量其繞阻伺服也未發(fā)現(xiàn)問題
3）伺服驅(qū)動模塊帶載能力不夠或損壞，控制扳出現(xiàn)問題產(chǎn)生錯誤報警。

檢查伺服驅(qū)動模塊，對換相同型號的XY軸伺服驅(qū)動模塊后故障消除。由此可見，此次故障為Y軸伺服驅(qū)動模塊性能不穩(wěn)定或接觸不穩(wěn)。但幾天后又發(fā)生故障，當X軸回參考點時又出現(xiàn)212X向伺服準備未緒報警。根據(jù)前面的經(jīng)驗，檢查到伺服驅(qū)動模塊時，又發(fā)現(xiàn)有23號（伺服準備未緒）伺服報警。似乎很容易得出結(jié)論為誤判原Y軸（現(xiàn)已更換到X軸）的伺服驅(qū)動模塊已徹底損壞。但為了進一步確認，又一次對換相同型號的XY軸伺服驅(qū)動模塊后故障依然存在，說明此次故障與伺服驅(qū)動模塊無關(guān)。

原來，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，X軸正向限位開關(guān)的擋塊已向減速開關(guān)的擋塊方向移動，導致X軸回參考點時，回參考點動作還未完成就已擋到了硬限位開關(guān)，從而引起CNC產(chǎn)生以上報警。

經(jīng)重新調(diào)整硬限位開關(guān)的位置，并擰緊固定鑼釘，機床回參考點恢復正常。

3、總結(jié)

數(shù)控機床回不了參考點的故障是數(shù)控機床中比較常見的故障之一。而這種故障一般又是由擋塊的松動、減速開關(guān)的失靈、參數(shù)的丟失、軟限位設(shè)置不準等因素引起的。當然，編碼器或光柵尺的損壞以及編碼器或光柵尺的零點脈沖出現(xiàn)問題等等也多會引起回不了參考點的故障，只不過編碼器和光柵尺相對來說可靠性較高，出現(xiàn)故障的概率比較低而已。只要我們掌握數(shù)控機床回參考點的相關(guān)工作原理和設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)，了解其操作方法、動作順序并對故障現(xiàn)象作充分調(diào)查和分析，就一定能找到故障的原因所在，檢查修理，排除故障，最終使機床恢復正常。 (end)

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