數(shù)控機(jī)床故障的診斷與處理

林 林 孟祥軍 田文浩

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110141）

概述

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床以其高效率，高精度以及加工靈活可靠的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并已成為企業(yè)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。數(shù)控機(jī)床的高精度，高復(fù)雜度的特點(diǎn)使其在使用過程中常常出現(xiàn)一些故障，這也對數(shù)控維修領(lǐng)域提出了更高的要求。因此，通過科學(xué)的方法迅速判斷故障發(fā)生的原因，以行之有效的方法快速解決問題，既是保證數(shù)控機(jī)床安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，也是當(dāng)前數(shù)控機(jī)床在使用過程中急待解決的問題之一。本文具體詳細(xì)地對常見的幾個(gè)典型故障進(jìn)行分析，針對提高數(shù)控機(jī)床維修工作的快捷性，提出幾種個(gè)人的見解和方法。

2 報(bào)警信息不全面，依照程序診斷

我單位六米數(shù)控龍門銑，采用的是西門子840C數(shù)控系統(tǒng)，PLC使用的是西門子S5。在一次降低橫梁時(shí)，突然出現(xiàn)橫梁W軸負(fù)向超程報(bào)警，經(jīng)過我工程技術(shù)人員檢查W軸，發(fā)現(xiàn)不但沒有壓到負(fù)向限位，而且距負(fù)向限位I21.1還有一段距離。據(jù)此發(fā)現(xiàn)此處報(bào)警信息不全面，在查閱PLC程序（圖1），發(fā)現(xiàn)該報(bào)警的產(chǎn)生條件并非負(fù)向超程限位I21.1一個(gè)。依照程序依次排查信號，因?yàn)檩斎胄盘柋容^直觀，可以優(yōu)先考慮。

圖1

經(jīng)查，輸入信號中 I26.1為“1”，I42.3為“0”，I42.4 為“1”，I23.4 為“0”。那么銑頭車的位置識別開關(guān)I42.4與W軸在低位區(qū)域I23.4，這兩個(gè)輸入信號很可能是產(chǎn)生報(bào)警的原因。繼續(xù)查閱，F(xiàn)77.6和F77.7皆為“0”，說明報(bào)警由中間這一分支產(chǎn)生。因?yàn)閃軸在下降途中產(chǎn)生報(bào)警，I23.4為“0”正常，報(bào)警產(chǎn)生原因在I42.4。這是為了避免橫梁上的主軸箱等機(jī)械結(jié)構(gòu)在W軸下落時(shí)撞到小車發(fā)生危險(xiǎn)而編輯的報(bào)警。那么只需移除銑頭小車即可消除報(bào)警，使橫梁繼續(xù)下落。

由于機(jī)床報(bào)警內(nèi)容有限，因此有些報(bào)警信息并不詳盡，甚至由于語言原因容易產(chǎn)生歧義，為了快速診斷并排除故障，可充分利用PLC程序進(jìn)行查找，可以更加快速準(zhǔn)確的解決問題。

3 查閱程序，先重后輕，主次有別

我單位六米數(shù)控龍門銑，出現(xiàn)附件銑頭不能分度的故障，報(bào)警信息為“HSU INDEX NOT ENABLE”（機(jī)床附件頭沒有分度使能）。察看程序發(fā)現(xiàn)該報(bào)警的產(chǎn)生條件有很多因素（圖 2）。

圖2

觀察程序發(fā)現(xiàn)，此處程序采用的是復(fù)位優(yōu)先控制的RS觸發(fā)器。既然產(chǎn)生報(bào)警，說明R側(cè)三個(gè)信號沒有一個(gè)為“1”，否則不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。而S側(cè)的4個(gè)信號是西門子的自定義M指令，其功能如下：M50-附件銑頭定位在0度位置；M51-附件銑頭定位在 90度位置；M52-附件銑頭定位在180度位置；M53-附件銑頭定位在270度位置。當(dāng)給出附件銑頭分度指令時(shí)，只要R側(cè)的信號為1，報(bào)警就不會(huì)觸發(fā)。因此從R側(cè)三個(gè)中間變量信號入手查找故障原因。由圖2可知，復(fù)位信號F167.7可排除；而附件銑頭分度循環(huán)使能F62.4是執(zhí)行銑頭分度程序時(shí)的一個(gè)有效信號，當(dāng)時(shí)還未執(zhí)行分度程序，所以也可以排除，那么只剩下F63.6。從此信號向前繼續(xù)查找程序。

由此程序可知，機(jī)床可以分度的銑頭有3個(gè)，它們的安裝信息分別對應(yīng)F70.00，F(xiàn)70.1和F70.2。只要三者中有一個(gè)為“1”，就有銑頭分度使能F63.6。銑頭安裝輸入信號I28.2是“1”，說明正常。當(dāng)時(shí)安裝的銑頭是一個(gè)直角銑頭，但其對應(yīng)那個(gè)變量卻未知，任選一個(gè)變量繼續(xù)查找程序（圖3）。

圖3

發(fā)現(xiàn)有四個(gè)銑頭安裝碼開關(guān)I26.4、I26.5、I26.6和I26.7，由四處安裝碼開關(guān)的對應(yīng)檔塊，可以推出該銑頭四個(gè)方位的識別碼狀態(tài)組合，與程序中 F70.0、F70.1、F70.2產(chǎn)生的條件相對比，得出該銑頭對應(yīng)F70.0，確認(rèn)是1號直角銑頭，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)銑頭安裝時(shí)不在0位，所以造成機(jī)床無法識別銑頭號，造成無法分度。將F70.0強(qiáng)行置“1”，清除報(bào)警，機(jī)床恢復(fù)正常。

因此，閱讀程序時(shí)，要抓住重點(diǎn)，即復(fù)位信息R，在從中再找出關(guān)鍵點(diǎn)即銑頭識別碼，這樣可以快速找到故障原因。

4 充分利用信息，活用機(jī)床參數(shù)，縮短維修時(shí)間

我公司十三米數(shù)控龍門銑，數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門子840C，機(jī)床光柵尺為海德漢LB326光柵尺。該機(jī)床一次出現(xiàn)Y軸無法返回參考點(diǎn)故障。由于這種光柵尺只有尺頭上的繼電器遇到金屬磁鋼片時(shí)，才能觸發(fā)參考點(diǎn)脈沖信號，因此根據(jù)機(jī)床返回參考點(diǎn)原理，首先察看光柵尺尺盒中的磁片位置，發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)移位離開原始位置，調(diào)整磁片位置后，機(jī)床仍然返參考點(diǎn)失敗，但Y軸撞減速限位反向?qū)ふ伊泓c(diǎn)脈沖時(shí)不再是持續(xù)地移動(dòng)，會(huì)突然停止，只是既不顯示參考點(diǎn)標(biāo)記，也無報(bào)警。分析原因，可能是軸定位不準(zhǔn)造成。查看NC參數(shù)，發(fā)現(xiàn)Y軸跟蹤誤差為153μm，早已超過機(jī)床的粗停公差0.04mm和精停公差0.02mm，此時(shí)機(jī)床的參數(shù)中Y軸的MD2521比例放大倍數(shù)KV值為0.2，過小，嘗試提高到0.3復(fù)位生效后，Y軸突然開始移動(dòng)，而且也執(zhí)行了MD2441零點(diǎn)補(bǔ)償設(shè)定的距離值，只是偏離原始參考點(diǎn)位置。說明機(jī)床MD2521的Y軸比例增益值過小，造成Y軸跟蹤誤差過大，所以應(yīng)適當(dāng)提高，從而降低跟蹤誤差，使Y軸滿足定位要求。根據(jù)測量新舊參考點(diǎn)位置，修改Y軸零點(diǎn)偏移參數(shù)MD2441的數(shù)值，將新的參考點(diǎn)位置修正到原始位置。

因此，充分利用數(shù)控系統(tǒng)信息能較快速的判斷出故障的原因，活用機(jī)床參數(shù)可以節(jié)省維修調(diào)整時(shí)間。本例通過調(diào)整參數(shù)MD2441，避免了反復(fù)移動(dòng)磁片尋找參考點(diǎn)原始位置，節(jié)省了維修時(shí)間，提高了工作效率。

[1]余仲裕.數(shù)控機(jī)床維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]徐九南，鄭文智，侯先勤.數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[3]劉朝華.西門子數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)[M].北京：國防工業(yè)出版社.