關(guān)于機(jī)床回參考點(diǎn)的維修與診斷 探究

李可心

沈陽(yáng)第一機(jī)床廠，遼寧沈陽(yáng) 110142

1 機(jī)床返回參考點(diǎn)的兩種方法

數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)具有兩種方法，即磁開(kāi)關(guān)法與柵點(diǎn)法。在磁開(kāi)關(guān)方法中，將接近開(kāi)關(guān)或者磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)、磁鐵按照一定的方式安裝在數(shù)控機(jī)床本體上，如果原點(diǎn)信號(hào)被接近開(kāi)關(guān)或者磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)出來(lái)，那么伺服電機(jī)將出現(xiàn)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這個(gè)停止點(diǎn)就被認(rèn)為是原點(diǎn)。在柵點(diǎn)方法中，每當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)一次信號(hào)轉(zhuǎn)變時(shí)，檢測(cè)器同樣會(huì)發(fā)出一個(gè)零位脈沖或者是一個(gè)柵點(diǎn)。將一個(gè)減速開(kāi)關(guān)、減速擋塊按照一定的方式安裝在數(shù)控機(jī)床本體上，當(dāng)減速開(kāi)關(guān)被減速擋塊壓下時(shí)，伺服電機(jī)速度與原點(diǎn)速度接近時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)減速開(kāi)關(guān)和減速擋塊分離時(shí)，即刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，之后，系統(tǒng)第一時(shí)間檢測(cè)到一個(gè)零位信號(hào)就是所謂的原點(diǎn)。現(xiàn)階段，柵點(diǎn)法被大多數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用。

2 數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)常見(jiàn)故障維修與診斷分析

例1 一臺(tái)名為FANUC 0系統(tǒng)的機(jī)床，其機(jī)床返回參考點(diǎn)的運(yùn)行處于正常狀態(tài)，但參考點(diǎn)的位置存在隨機(jī)性較大的問(wèn)題，在每次定位時(shí)均具有不一樣的數(shù)值。

故障診斷及結(jié)果分析、處理：機(jī)床參考點(diǎn)的位置存在隨機(jī)性較大的現(xiàn)象，通常來(lái)講均是由于以下原因造成的：1）絲杠和電機(jī)之間的聯(lián)軸環(huán)節(jié)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象；2）滾珠絲杠的間隙出現(xiàn)不斷增大的現(xiàn)象；3）編碼零器脈沖運(yùn)行不佳；4）電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不高；5）伺服調(diào)節(jié)狀態(tài)不佳導(dǎo)致系統(tǒng)的跟隨誤差出現(xiàn)增大的現(xiàn)象。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的返回參考點(diǎn)處于一個(gè)正常運(yùn)行的狀態(tài)，這就表明數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的運(yùn)行功能是有效的。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，即使數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的位置每次均在發(fā)生變化，但始終都在參考點(diǎn)減速擋塊斷開(kāi)之后的一個(gè)位置上。所以，可對(duì)故障的出現(xiàn)原因進(jìn)行初步性的判斷，即該種故障是由于電機(jī)和絲杠間的聯(lián)接出現(xiàn)松動(dòng)或者編碼器零脈沖運(yùn)行不佳導(dǎo)致形成的。

為了對(duì)故障出現(xiàn)的原因進(jìn)行確認(rèn)，由于故障數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬于一種半閉環(huán)式，所以在對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)就脫開(kāi)了絲杠和電機(jī)之間相互連接的聯(lián)接軸，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，聯(lián)接軸和絲杠之間的彈性漲套配合空間存在較大的現(xiàn)象，致使它們之間的聯(lián)接產(chǎn)生了松動(dòng)。通過(guò)人工手壓的方式對(duì)參考點(diǎn)減速擋塊進(jìn)行下壓，經(jīng)過(guò)數(shù)次之后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)參考點(diǎn)每完成一次之后，電機(jī)始終在某個(gè)固定角度上停留，這就表明，編碼器零脈沖不存在故障，出現(xiàn)故障的原因就應(yīng)當(dāng)在絲杠和電機(jī)之間的聯(lián)接上。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)漲套進(jìn)行維修，重新安裝，數(shù)控機(jī)床回復(fù)到正常運(yùn)行的狀態(tài)。

例2 配套FANUC OM的某種銑床，在大批量的對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，出現(xiàn)某種加工零件批量作廢的現(xiàn)象。

故障診斷及結(jié)果分析、處理：對(duì)工件采取相應(yīng)的方式進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，零件的位置以及尺寸全部正確，不存在故障的現(xiàn)象，但是X坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值均在數(shù)值上相差10mm（X軸的螺距為10mm）。機(jī)床返回參考點(diǎn)位置的偏移致使X軸尺寸出現(xiàn)了整螺距偏移的現(xiàn)象。

就絕大多數(shù)的系統(tǒng)來(lái)講，在通常情況下，機(jī)床返回參考點(diǎn)定在其減速擋塊斷開(kāi)之后的首個(gè)編碼器零脈沖之上，如果參考點(diǎn)減速擋塊在斷開(kāi)的瞬間，編碼器正好位于零脈沖附近，減速開(kāi)關(guān)由于存在一定的隨機(jī)性誤差，或許是參考點(diǎn)位置正好出現(xiàn)了偏移一個(gè)整螺距的現(xiàn)象。該種故障在運(yùn)用小螺距滾珠絲杠的地方尤為出現(xiàn)。

針對(duì)這類故障，僅需對(duì)參考點(diǎn)減速擋塊的位置進(jìn)行重新調(diào)整，致使編碼器零脈沖和參考點(diǎn)減速擋塊之間只有半個(gè)螺距的差距，數(shù)控機(jī)床就能恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)。經(jīng)過(guò)上述對(duì)故障的處理和排除之后，整個(gè)零件處于一個(gè)正常運(yùn)行的狀態(tài)。

例3 一臺(tái)名為FANUC OTDⅡ系統(tǒng)的車床——CK7516車床，回零X軸處于正常狀態(tài)，但Z軸還沒(méi)有達(dá)到機(jī)床零點(diǎn)便出現(xiàn)“520號(hào)報(bào)警”的現(xiàn)象。

故障診斷及結(jié)果分析、處理：“520號(hào)報(bào)警”是數(shù)控機(jī)床已經(jīng)達(dá)到了“軟件限位”，也就是數(shù)控機(jī)床的偏距已經(jīng)超越了系統(tǒng)參數(shù)之前設(shè)定的一個(gè)軟件行程極限值。出現(xiàn)這種故障時(shí)，應(yīng)采取重新設(shè)置參數(shù)的辦法進(jìn)行處理和解決，詳細(xì)見(jiàn)下：第一，把數(shù)控機(jī)床運(yùn)到原先正常的位置上，采取手動(dòng)的方式對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，用手將參考點(diǎn)減速快壓下，對(duì)參考點(diǎn)動(dòng)作進(jìn)行驗(yàn)證，看其動(dòng)作是否正常；第二，基于MDI/CRT面板，用軟件限位參數(shù)710的最大值—+99999999替換其原來(lái)值—30000；第三，第二次對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)試驗(yàn)的操作，數(shù)控機(jī)床抵達(dá)機(jī)床參考點(diǎn)定位停止；第四，將軟件限位參數(shù)710的起始值進(jìn)行恢復(fù)，即用30000取代+99999999；第五，再次對(duì)機(jī)床參考點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)試驗(yàn)操作，數(shù)控機(jī)床恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)，報(bào)警現(xiàn)象徹底清除。

例4 一臺(tái)名為FAGOR8025系統(tǒng)的銑床——XK5750數(shù)控銑床，Z軸和Y軸在回參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)緊急停止的報(bào)警現(xiàn)象，無(wú)法保證回零動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。

故障診斷及結(jié)果分析、處理：數(shù)控機(jī)床在執(zhí)行回參考點(diǎn)的有關(guān)操作時(shí)出現(xiàn)緊急停止的報(bào)警現(xiàn)象，雖然硬限位開(kāi)關(guān)起到了一定的作用，但是不存在正常的減速過(guò)程，這就證明回零減速開(kāi)關(guān)沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用，對(duì)數(shù)控機(jī)床的電路圖進(jìn)行詳細(xì)的查看，CNC接口I的10端子為X的減速信號(hào)輸入與減速開(kāi)關(guān)SQ1相連、11端子為Y的減速信號(hào)輸入與SQ2相連、12端子為Z的減速信號(hào)輸入與SQ3相連。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，Z的減速信號(hào)輸入70#線和Y的減速信號(hào)輸入69#線在其接口焊接的地方出現(xiàn)了斷開(kāi)的現(xiàn)象，對(duì)斷開(kāi)的地方進(jìn)行重新焊接使其恢復(fù)原來(lái)的工作狀態(tài)，徹底消除故障。

例5 一臺(tái)名為MAZATROL 640系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床加工中心——VTC一20C ，X軸在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)噪音，將軸伺服電機(jī)脫開(kāi)之后對(duì)絲桿進(jìn)行檢查，完畢之后，對(duì)絲桿一端的2個(gè)角接觸球軸承進(jìn)行更換，之后，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行重新安裝，噪音被消除。但是當(dāng)數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)換刀的時(shí)候，又出現(xiàn)了機(jī)床掉刀的現(xiàn)象。

故障診斷及結(jié)果分析、處理：在機(jī)床換刀中，基于回零參考點(diǎn)的位置坐標(biāo)對(duì)主軸換刀點(diǎn)的位置進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。因?yàn)榻z杠和X軸伺服電機(jī)之間是相互脫開(kāi)的，對(duì)絲杠和伺服電機(jī)重新配裝之后，數(shù)控機(jī)床重新開(kāi)機(jī)返回參考點(diǎn)，這時(shí)X軸零點(diǎn)將出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象，機(jī)床主軸的換刀點(diǎn)位置同時(shí)也隨著出現(xiàn)了偏移的現(xiàn)象，故此出現(xiàn)以上的掉刀現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)參考點(diǎn)位置坐標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)置以消除掉刀故障。詳見(jiàn)如下：第一，在機(jī)床工作臺(tái)的中心位置上有一個(gè)基準(zhǔn)小圓孔，當(dāng)X軸通過(guò)手動(dòng)方式回參考點(diǎn)之后把磁力百分表吸附在機(jī)床的主軸上面，通過(guò)該表對(duì)基準(zhǔn)孔的中心位置進(jìn)行找準(zhǔn)，其顯示的中心坐標(biāo)-565.318和原先X軸參考點(diǎn)坐標(biāo)值相差5.318；第二，基于MDI/CRT面板，把參數(shù)N11當(dāng)中的X由原始的9267替換成3949；第三，斷開(kāi)機(jī)床電路，重新啟動(dòng)機(jī)床，通過(guò)手動(dòng)方式再次操作回參考點(diǎn)程序，機(jī)床換刀正常，故障徹底消除。

[1]周炳文.實(shí)用數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修技術(shù)500例[M].北京：中國(guó)知識(shí)出版社，2006.

[2]任建平.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.