數(shù)控車床回參考點(diǎn)故障及維修方法

雷楠南

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南三門峽472000)

機(jī)床參考點(diǎn)就是給機(jī)床各個進(jìn)給軸預(yù)設(shè)置的一個位置［1］。在一般的數(shù)控加工過程中，切削加工前必須使機(jī)床回參考點(diǎn)以確定機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)?；貐⒖键c(diǎn)的方法很簡單，可以手動也可以自動回參考點(diǎn)。一般操作步驟為:按下“回參考點(diǎn)”鍵，接著按下“X+”鍵可使X軸回參考點(diǎn);按下“Z+”鍵可使Z軸回參考點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床的絲杠螺距誤差補(bǔ)償、方向間隙補(bǔ)償只有在機(jī)床回參考點(diǎn)以后才能進(jìn)行補(bǔ)償，機(jī)床的軟限位設(shè)置在機(jī)床回參考點(diǎn)后才會有效。此外，數(shù)控系統(tǒng)的某些功能就是建立在回參考點(diǎn)基礎(chǔ)上的，以西門子802S數(shù)控系統(tǒng)來說，只有在機(jī)床回參考點(diǎn)正確的情況下，自動方式和MDA方式才能進(jìn)行操作［1］。因此，回參考點(diǎn)對數(shù)控機(jī)床意義重大。

一、西門子802S數(shù)控系統(tǒng)回參考點(diǎn)的軸參數(shù)參數(shù)設(shè)置

采用西門子802S數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床在回參考點(diǎn)時需要設(shè)置相應(yīng)的坐標(biāo)軸參數(shù)，軸參數(shù)主要是以34000開始的一些參數(shù)。在回參考點(diǎn)過程中，如果有故障出現(xiàn)，首先應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)中坐標(biāo)軸參數(shù)的設(shè)置是否正確。

(一)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本文中實(shí)驗(yàn)平臺如圖1所示，采用南京高基數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置配套的小型十字滑臺，模擬數(shù)控車床的X/Z軸。X/Z軸步進(jìn)驅(qū)動器為江蘇金壇四海電機(jī)電器廠的SH-2024B2型號;電機(jī)的型號規(guī)格為57BYG，2.6V2A。

圖1 高基數(shù)控實(shí)訓(xùn)裝置的十字滑臺

(二)相關(guān)軸參數(shù)設(shè)置及其含義

設(shè)備的軸參數(shù)設(shè)置值含義及機(jī)械傳動系統(tǒng)參數(shù)分別見表1、表2。

表1 軸參數(shù)設(shè)置值及相關(guān)含義

表2 機(jī)械傳動系統(tǒng)參數(shù)

二、機(jī)床不能回參考點(diǎn)故障原因及檢修方法

數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障原因比較多，在故障維修時首先要查找系統(tǒng)診斷信息，然后再根據(jù)故障信息來進(jìn)行維修。通常情況下，一般的維修人員在查詢故障信息后，進(jìn)行維修時無從下手。為了給維修人員提供技術(shù)參考，經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)出以下維修的思路、方法。

(一)有報警參考的故障排除

機(jī)床回參考點(diǎn)過程會伴隨其他故障報警，對數(shù)控機(jī)床來說，通常會因?yàn)楦鞣N故障報警而導(dǎo)致機(jī)床坐標(biāo)軸不能正常運(yùn)行。在出現(xiàn)報警信息時，必須能熟練對系統(tǒng)進(jìn)行操作，排除故障、消除報警。

如圖2所示為025030報警，軸SP實(shí)際速度報警，在這種情況下，無法回參考點(diǎn)。查看故障報警信息，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)推測是主軸轉(zhuǎn)速過高造成的故障報警。調(diào)低主軸轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行復(fù)位操作，報警消除。此外，主軸速度過高可能引起“025000報警，軸有源編碼器硬件故障”。若按正常回參考點(diǎn)步驟操作時，發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)軸根本無法運(yùn)動。分析“軸有源編碼器硬件故障”報警提示信息并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推測故障原因可能是編碼器信號傳遞不到數(shù)控系統(tǒng)。排除方法是:先調(diào)試有源編碼器的各相信號，在信號接通情況下，重新啟動NC數(shù)控系統(tǒng)，故障排除。此時，再進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時，發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)軸可以運(yùn)動。由此可見，數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障會伴隨其他故障，必須結(jié)合維修手冊多加實(shí)踐，逐漸積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

圖2 報警信息

(二)無其他報警信息，找不到參考點(diǎn)

1.回參考點(diǎn)時軸參數(shù)設(shè)置不正確情況

軸參數(shù)的設(shè)置對回參考點(diǎn)意義重大，表1列出了西門子802S數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)軸參數(shù)的設(shè)置值及其含義。西門子802S數(shù)控系統(tǒng)，通過機(jī)床數(shù)據(jù)查找到的軸參數(shù)如圖3所示。

圖3 軸參數(shù)設(shè)置

利用軟件“軸+”或“軸-”可以切換坐標(biāo)軸進(jìn)行相應(yīng)軸參數(shù)的設(shè)置。例如，34000號參數(shù)，其數(shù)值可以設(shè)置為1，表示坐標(biāo)軸帶減速擋塊，0為不帶減速擋塊。要根據(jù)機(jī)床具體情況來設(shè)置，本文中實(shí)驗(yàn)平臺為南京高基數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置，其坐標(biāo)軸十字滑臺無減速擋塊，所以34000設(shè)置為0。因?yàn)閰⒖键c(diǎn)位于兩個坐標(biāo)軸的正方向，所以34010設(shè)置為0，表示機(jī)床要按正方向回參考點(diǎn)。此外，34040尋找零脈沖的速度，34070參考點(diǎn)定位速等參數(shù)設(shè)置值也至關(guān)重要，設(shè)置不當(dāng)?shù)脑捲诨貐⒖键c(diǎn)過程會出現(xiàn)“找不到零脈沖標(biāo)記”等故障報警。

2.其它相關(guān)參數(shù)設(shè)置

回參考點(diǎn)時除了軸參數(shù)設(shè)置正確之外，還會涉及一些其他相關(guān)的參數(shù)。表2中主要列出的是X、Z軸的機(jī)械傳動參數(shù)設(shè)置值及其含義。如圖4所示為在西門子802S數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)的機(jī)械傳動參數(shù)界面。在回參考點(diǎn)過程中，這些參數(shù)的正確設(shè)置對軸參數(shù)的設(shè)定速度有影響。通常，這些參數(shù)設(shè)置不正確導(dǎo)致回參考點(diǎn)的速度不能滿足要求，以至回參考點(diǎn)失敗。

圖4 機(jī)械傳動參數(shù)設(shè)置

此外，在實(shí)驗(yàn)臺調(diào)試過程中，還出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置正確，但兩個坐標(biāo)軸運(yùn)動速度不同的情況，導(dǎo)致不能回參考點(diǎn)。因?yàn)橄到y(tǒng)沒有報警，所以考慮是步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的問題，在拆掉步進(jìn)驅(qū)動器與步進(jìn)電機(jī)接線后，調(diào)換兩個驅(qū)動器進(jìn)行重新接線后，兩個坐標(biāo)軸速度運(yùn)行都正常。由此可見，系統(tǒng)無任何報警情況下，也可能存在一些其他故障，必須綜合考慮并進(jìn)行實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)來積累故障排除的經(jīng)驗(yàn)。

3.減速開關(guān)、擋塊的調(diào)整

回參考點(diǎn)減速開關(guān)信號至關(guān)重要，擋塊的安裝以及擋塊的長度等對回參考點(diǎn)也有很大影響。一般情況下，西門子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床都裝有回參考點(diǎn)擋塊。機(jī)床在回參考點(diǎn)過程中，減速開關(guān)壓上減速擋塊后會發(fā)出信號給數(shù)控系統(tǒng)，以控制坐標(biāo)軸減速進(jìn)行參考點(diǎn)的尋找。因此，在系統(tǒng)參數(shù)等設(shè)置無誤情況下，若減速開關(guān)、擋塊的安裝位置不正確或與參數(shù)設(shè)置不匹配，機(jī)床也不能夠回參考點(diǎn)。此外，減速開關(guān)硬件故障會導(dǎo)致減速開關(guān)壓上減速擋塊時，信號不能傳遞到數(shù)控系統(tǒng)，造成回參考點(diǎn)的失敗。因此，必須能熟練檢測、判斷硬件開關(guān)信號有無故障，以便查找相應(yīng)故障原因。

(三)機(jī)床回參考點(diǎn)過程中，無其他報警，回參考點(diǎn)不準(zhǔn)確

回參考點(diǎn)不準(zhǔn)確故障產(chǎn)生的原因，主要是由于減速擋塊松動、減速擋塊距離參考點(diǎn)位置太近等原因造成。排除這種故障的方法是調(diào)整擋塊的位置，使擋塊脫離位置到讀取第一個柵格信號時的距離等于柵格間距的一半［2］，以便能準(zhǔn)確找到參考點(diǎn)標(biāo)記信號。

數(shù)控機(jī)床的很多功能是建立在機(jī)床回參考點(diǎn)的基礎(chǔ)上的，只有回參考點(diǎn)成功，這些功能才能生效。如圖5所示為坐標(biāo)軸X回參考點(diǎn)成功后，手動操作X軸運(yùn)行到達(dá)軟限位時的報警信息。這種軟限位的報警，只要按下復(fù)位鍵就可以消除報警。

圖5 機(jī)床軟限位功能生效

四、結(jié)語

機(jī)床回參考點(diǎn)故障主要有兩類，一類是是機(jī)床回參考點(diǎn)時找不到參考點(diǎn);另一類是機(jī)床回參考點(diǎn)時位置不準(zhǔn)確［2］。通常，找不到參考點(diǎn)的故障原因是回參考點(diǎn)減速開關(guān)信號或零標(biāo)志脈沖信號失效，而回參考點(diǎn)不準(zhǔn)確故障是由于參考點(diǎn)開關(guān)擋塊位置設(shè)置不當(dāng)引起的。因此，參考點(diǎn)故障的排除一定要先從故障類別入手，認(rèn)真分析故障原因后按照文中維修方法進(jìn)行故障排除。

［1］張亞萍，趙峰.數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)及其故障診斷［J］.泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006，(2).

［2］韓京海，郭燕.數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)常見故障分析與診斷方法［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2010，(5).