加工中心无报警故障诊断检修8219.pdf

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1、加工中心无报警故障诊断检修 赖景和(广东技术师范学院，510635)摘要：本文阐述了加工中心参考点的检测、减速开关故障的诊断及维修步骤。修复后符合原机床的精度，可获得显著的效益。关键词：设备维修：加工中心：参考点：减速开关 中图分类号：TG659；TG50217 文献标识码：B 文章编号：1004-0420(2007)06-0027 03 0 引言 本校一台数控加工中心 CZMTW-TH5663 在使用过程中偶然出现一些无报警故障。通常数控系统都有报警信号显示故障情况，由于无报警信息显示，给排除故障增加了不少困难。相对于有报警故障问题，无报警故障的排除更讲究诊断技巧及对数控系统控制原理的理解。

2、以下是无报警故障的两个典型例子：一种是加工中心不回参考点：a.找不到参考点：b.接近参考点不减速：c.参考点位置不准确(即漂移)。另一种是不能自动换刀。在上述两种故障状况下，显示器均无报警信息。本文就此类故障的原理分析及排除方法和步骤进行介绍。1 加工中心回参考点的基本原理 加工中心参考点(参考点或零点)是机床的机械参考点和电气参考点相重合的点。机械参考点是机床坐标系的基准点，机械部件一旦装配完毕，机械参考点随即确定。电气参考点是以机床位置检测传感器发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点，为了使电气参考点与机械参考点重合，就必须将电气参考点到机械参考点的距离用一个参考点偏移量参数进行设置。这个

3、重合的点就是机床参考点。每台机床可以有一个参考点，也可以按需要设置多个参考点。参考点作为工件坐标系的原始参照点，机床参考点确定后，各工件坐标系随之建立。在加工中心使用过程中，机床自动回参考点操作是经常进行的动作。2 加工中心回参考点的方法 按机床检测元件检测参考点信号方式一般有两种，即栅点法和磁开关法。2.1 栅点法 在栅点法中，伺服电机每转一圈，传感器产生一个栅点或一个零位脉冲。在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关，当减速撞块压下减速开关时，伺服电机减速至接近参考点速度运行。当减速撞块离开减速开关即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为参考点。栅点法的特点是：如果接近参考

4、点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回参考点操作后，机床参考点的保持性好。2.2 磁开关法 在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应参考点开关或接近开关，当磁感应参考点开关或接近开关检测到参考点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作参考点。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但参考点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即参考点漂移正确位置。一般漂移量约为 0.20.5 mm，目前大多数机床都采用栅点法。栅点法中，按照传感器测量方式的不同可分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试第一次开机后

5、，通过参数设置配合机床，调整到合适的参考点操作。而使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点一般也有两种模式，一种是开机后在参考点回零模式下各轴手动回参考点，每一次开机后都要进行手动回参考点操作：另一种是在第一次开机手动回参考点后，机床自动将参考点位置信息存储在系统中，以后均可用 G 代码指令回参考点。3 加工中心开机回参考点的动作过程 使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床，开机手动回参考点的动作过程一般有以下二种：3.1 减速法 手动回参考点时，回参考点轴先以参数设置的快速进给速度 Fa 向参考点方向移动。当参考点减速撞块压下参考点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的接近参考点速度 Fb

6、继续向前移动。当减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到编码器发生的第一个栅点或零标志信号时，归参考点轴停止，此停止点即为机床参考点(见图 1)。3.2 制动法 回参考点轴先以快速进给速度 Fa 向参考点方向移动。当参考点减速开关被减速撞块压下时，回参考点轴制动到速度为零，再以接近参考点速度 Fb 向相反方向移动，当减速撞块释放参考点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点或零标志信号时，回参考点轴停止，该点即机床参考点。(见图 2)图 1 减速法回参考点的动作过程 图 2 制动法回参考点的动作过程 使用增量式检测反馈元件的机床，开机第一次大多采用手动各伺服轴撞式复归零点，其后各次

7、的参考点复归零点是可以用 G 代码指令，以快速进给速度复归至开机第一次参考点位置。从数控系统控制过程来分析机床回参考点：机床在回参考点模式下，伺服电机大都以大于某一固定值的进给速度向参考点方向旋转。当数控系统检测到电机旋转一圈的信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后，参考计数器就成为一个环行计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到设定的值时被复位，数控系统检测到电机旋转一圈的信号后产生一个栅点。当减速撞块压下参考点减速开关时，电机减速到接近参考点速度运行，撞块释放参考点减速开关后，电机在下一个栅点停止，产生一个回参

8、考点完成标志信号，参考点复位。电源开启后第二次返回参考点，由于参考计数器已设置，栅点建立，因此可以直接返回参考点位置。4 故障的诊断与维修 4.1 回参考点故障现象及维修步骤 当加工中心回参考点出现故障时，先检查参考点减速撞块是否松动，减速开关固定是否牢固或损坏。再检查机械相对位置的漂移量：检查回参考点起始位置，减速开关位置与参考点位置的关系：检查参考计数器设置是否适当等。第一种情况，如撞块或减速开关松脱导致减速开关无动作，将使工作台在应该减速时不减速而以快速移动到行程终端，引起超程报警，或者，减速开关在接通后不能重新释放，则工作台快速接近参考点，而无法搜索到参考点信号造成超程，回参考点操作失

9、败。维修措施：紧固撞块或减速开关螺丝。第二种情况，如撞块太短或工作台接近参考点速度太快，又或者撞块太接近参考点时，由于数字伺服软件识别减速及开始搜索信号需要一定时间，如减速及开始搜索信号时间上太接近，易引起数字伺服软件捕捉不到信号，引起参考点漂移。维修措施：更换撞块，或调整撞快，减慢接近参考点的速度。第三种情况，如果撞块位置移位，则使减速及开始搜索的位置发生改变，最终捕捉到的零信号位置发生漂移(通常是向前或向后漂移一个丝杠螺距的距离)。维修措施：调整撞块位置，直到符合零信号位置为止。第四种情况，如果丝杠与马达之间，丝杠与测量元件之间的联轴器(或其他联接件)松动，则往往引起参考点不规则的漂移。维

10、修措施：调整或紧固联接件。第五种情况，如果测量元件(如光栅尺或编码器)零信号部分损坏，不能发出零信号或信号幅度过小等，将引至无法捕捉到零信号，最终回参考点失败。滑台将一直移动至超程。维修措施：更换光栅尺或编码器。4.2 自动换刀故障，即 M6 功能不能执行 当程序执行到 M6 语句时，刀库链条转动并能减速，找到正确刀具，但定位插销不动作，换刀过程停止，显示器无报警信息，程序锁定在该语句(即 M6)不再往下执行，如同死机。其诊断：第一种可能性是控制刀库转动的计数感应开关损坏，或感应开关的接线断，或感应距离太远。故障排除：检查感应开关的接线状况：感应距离调整为 15 mm 以内，若无效，则更换感应

11、开关。另二种可能性的诊断：a.刀套上升限位开关损坏，接触杠杆不能压入：b.刀套下降限位开关损坏，接触杠杆动作不灵活，刀套上升后接触杠杆不能弹出。故障排除：检查限位开关的接触杠杆动作是否灵活，若无效：则更换限位开关。5 结论 无报警故障在数控机床的故障中占有较大的比例。故障产生的原因通常是由于电源电压、液压、气动、油污、环境温度等外界因素的影响所致。另外，数控机床在使用较长时间后，由于元器件老化，机械零件磨损及松脱，也使系统与机械部分的接口、匹配等产生故障，从而导致无报警故障的产生。因此，重视数控机床的使用环境，加强数控机床的维护保养，是减少无报警故障发生几率的根本途径。对于数控系统维修技术的探索，依赖于多年来在数控系统的调试和维修过程中的经验总结。诚然，数控系统种类较多，故障千差万别，维修方法也不尽相同，本文希望把一些故障诊断和处理的基本方法与思路写出来，抛砖引玉，以期引起大家对数控系统维修技术的重视，不断推动数控设备维修技术的发展，保证生产的正常运行。参考文献：1 毕承恩.现代数控机床M.北京：北京机械工业出版社.2 林其骏.机床数控系统M.北京：中国科学技术出版社，1993.收稿日期：2007-02-08