關于機床回參考點的維修與診斷 探究

李可心

沈陽第一機床廠，遼寧沈陽 110142

1 機床返回參考點的兩種方法

數控機床返回參考點具有兩種方法，即磁開關法與柵點法。在磁開關方法中，將接近開關或者磁感應開關、磁鐵按照一定的方式安裝在數控機床本體上，如果原點信號被接近開關或者磁感應開關檢測出來，那么伺服電機將出現停止運轉的現象，這個停止點就被認為是原點。在柵點方法中，每當電機出現一次信號轉變時，檢測器同樣會發出一個零位脈沖或者是一個柵點。將一個減速開關、減速擋塊按照一定的方式安裝在數控機床本體上，當減速開關被減速擋塊壓下時，伺服電機速度與原點速度接近時開始運行，當減速開關和減速擋塊分離時，即刻斷開開關，之后，系統第一時間檢測到一個零位信號就是所謂的原點。現階段，柵點法被大多數控機床廣泛應用。

2 數控機床返回參考點常見故障維修與診斷分析

例1 一臺名為FANUC 0系統的機床，其機床返回參考點的運行處于正常狀態，但參考點的位置存在隨機性較大的問題，在每次定位時均具有不一樣的數值。

故障診斷及結果分析、處理：機床參考點的位置存在隨機性較大的現象，通常來講均是由于以下原因造成的：1）絲杠和電機之間的聯軸環節出現松動現象；2）滾珠絲杠的間隙出現不斷增大的現象；3）編碼零器脈沖運行不佳；4）電機的轉矩不高；5）伺服調節狀態不佳導致系統的跟隨誤差出現增大的現象。因為數控機床的返回參考點處于一個正常運行的狀態，這就表明數控機床返回參考點的運行功能是有效的。通過檢查發現，即使數控機床返回參考點的位置每次均在發生變化，但始終都在參考點減速擋塊斷開之后的一個位置上。所以，可對故障的出現原因進行初步性的判斷，即該種故障是由于電機和絲杠間的聯接出現松動或者編碼器零脈沖運行不佳導致形成的。

為了對故障出現的原因進行確認，由于故障數控機床伺服系統的結構屬于一種半閉環式，所以在對其進行維修時就脫開了絲杠和電機之間相互連接的聯接軸，通過檢查發現，聯接軸和絲杠之間的彈性漲套配合空間存在較大的現象，致使它們之間的聯接產生了松動。通過人工手壓的方式對參考點減速擋塊進行下壓，經過數次之后發現，當參考點每完成一次之后，電機始終在某個固定角度上停留，這就表明，編碼器零脈沖不存在故障，出現故障的原因就應當在絲杠和電機之間的聯接上。這時，應當對漲套進行維修，重新安裝，數控機床回復到正常運行的狀態。

例2 配套FANUC OM的某種銑床，在大批量的對零件進行加工時，出現某種加工零件批量作廢的現象。

故障診斷及結果分析、處理：對工件采取相應的方式進行測量，結果發現，零件的位置以及尺寸全部正確，不存在故障的現象，但是X坐標軸的坐標值均在數值上相差10mm（X軸的螺距為10mm）。機床返回參考點位置的偏移致使X軸尺寸出現了整螺距偏移的現象。

就絕大多數的系統來講，在通常情況下，機床返回參考點定在其減速擋塊斷開之后的首個編碼器零脈沖之上，如果參考點減速擋塊在斷開的瞬間，編碼器正好位于零脈沖附近，減速開關由于存在一定的隨機性誤差，或許是參考點位置正好出現了偏移一個整螺距的現象。該種故障在運用小螺距滾珠絲杠的地方尤為出現。

針對這類故障，僅需對參考點減速擋塊的位置進行重新調整，致使編碼器零脈沖和參考點減速擋塊之間只有半個螺距的差距，數控機床就能恢復到原來的工作狀態。經過上述對故障的處理和排除之后，整個零件處于一個正常運行的狀態。

例3 一臺名為FANUC OTDⅡ系統的車床——CK7516車床，回零X軸處于正常狀態，但Z軸還沒有達到機床零點便出現“520號報警”的現象。

故障診斷及結果分析、處理：“520號報警”是數控機床已經達到了“軟件限位”，也就是數控機床的偏距已經超越了系統參數之前設定的一個軟件行程極限值。出現這種故障時，應采取重新設置參數的辦法進行處理和解決，詳細見下：第一，把數控機床運到原先正常的位置上，采取手動的方式對參考點進行試驗，用手將參考點減速快壓下，對參考點動作進行驗證，看其動作是否正常；第二，基于MDI/CRT面板，用軟件限位參數710的最大值—+99999999替換其原來值—30000；第三，第二次對參考點進行手動試驗的操作，數控機床抵達機床參考點定位停止；第四，將軟件限位參數710的起始值進行恢復，即用30000取代+99999999；第五，再次對機床參考點進行手動試驗操作，數控機床恢復到原來的工作狀態，報警現象徹底清除。

例4 一臺名為FAGOR8025系統的銑床——XK5750數控銑床，Z軸和Y軸在回參考點時出現緊急停止的報警現象，無法保證回零動作的實現。

故障診斷及結果分析、處理：數控機床在執行回參考點的有關操作時出現緊急停止的報警現象，雖然硬限位開關起到了一定的作用，但是不存在正常的減速過程，這就證明回零減速開關沒有發揮應有的作用，對數控機床的電路圖進行詳細的查看，CNC接口I的10端子為X的減速信號輸入與減速開關SQ1相連、11端子為Y的減速信號輸入與SQ2相連、12端子為Z的減速信號輸入與SQ3相連。通過檢查發現，Z的減速信號輸入70#線和Y的減速信號輸入69#線在其接口焊接的地方出現了斷開的現象，對斷開的地方進行重新焊接使其恢復原來的工作狀態，徹底消除故障。

例5 一臺名為MAZATROL 640系統的數控機床加工中心——VTC一20C ，X軸在運行時出現噪音，將軸伺服電機脫開之后對絲桿進行檢查，完畢之后，對絲桿一端的2個角接觸球軸承進行更換，之后，對伺服電機進行重新安裝，噪音被消除。但是當數控機床在自動換刀的時候，又出現了機床掉刀的現象。

故障診斷及結果分析、處理：在機床換刀中，基于回零參考點的位置坐標對主軸換刀點的位置進行相應的計算。因為絲杠和X軸伺服電機之間是相互脫開的，對絲杠和伺服電機重新配裝之后，數控機床重新開機返回參考點，這時X軸零點將出現漂移的現象，機床主軸的換刀點位置同時也隨著出現了偏移的現象，故此出現以上的掉刀現象。通過對參考點位置坐標進行重新設置以消除掉刀故障。詳見如下：第一，在機床工作臺的中心位置上有一個基準小圓孔，當X軸通過手動方式回參考點之后把磁力百分表吸附在機床的主軸上面，通過該表對基準孔的中心位置進行找準，其顯示的中心坐標-565.318和原先X軸參考點坐標值相差5.318；第二，基于MDI/CRT面板，把參數N11當中的X由原始的9267替換成3949；第三，斷開機床電路，重新啟動機床，通過手動方式再次操作回參考點程序，機床換刀正常，故障徹底消除。

[1]周炳文.實用數控機床故障診斷及維修技術500例[M].北京：中國知識出版社，2006.

[2]任建平.現代數控機床故障診斷及維修[M].北京：國防工業出版社，2002.