論數控機床回參考點故障診斷與維修

徐志鵬

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以FANUC數控加工中心為例，無擋塊方式回零，在實際生產過程中出現的問題進行故障分析和診斷。

[關? ? 鍵? ?詞]? 數控機床;機床原點;故障診斷;回零

[中圖分類號]? TG659? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）09-0104-02

數控機床是用數字化的信息來實現自動控制的機床。它將與加工零件有關的信息（工件與刀具相對運動軌跡的尺寸參數、切削加工的工藝參數以及各種輔助操作等加工信息）用規定的文字、數字和符號組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，然后通過控制介質輸入數控裝置中，由數控裝置經過分析處理后，發出各種與加工程序相對應的信號和指令進行自動加工。

數控機床（圖1）是當下生產中不可或缺的制造業的核心設備，以不同結構可以分為：數控車床、數控銑床、加工中心、四軸機床、五軸機床等。每個機床都有各自的專項功能，根據實際情況需求，進行設備選擇和使用。不論在學校還是在企業，數控車、數控銑的加工技術已經很成熟了。但數控機床在平均工作時間過久或者使用壽命過長，又或者因為設備所處的環境情況比較惡劣，這時便會出現一些問題，如參考點丟失的情況，就會導致機床無法正常工作，耽誤工作進度。接下來，我們以數控加工中心機床為例，來探討無擋塊回零方式出現的一些故障問題及解決方案。

一、分析現場實際情況

數控機床在實際操作中，一般是先開主電源，這樣數控機床就具備了開機條件，啟動一個帶鑰匙按鈕數控系統和機床同時都上電，數控機床系統的CRT上顯示出信息，同時檢查機床的液壓，氣動、各進蛤軸及其他輔助設備的連接狀態。然后機床加工前需要先建立機床各坐標的移動基準即回到參考點操作。對安全加工操作的機床，應首先執行這一步，等建立好參考點之后，再進行對刀操作，接下來才可以進行加工程序的編制和運行。不過不同的機床有不同的配置，有些機床是增量式編碼器，有些是絕對式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。

絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。簡言之，增量式編碼器在檢測過程中，脈沖數不斷增加，只有找到參考點才可以清零，重新開始新的任務，而絕對式編碼器不需要回參考點。

一般增量式編碼器都需要回零操作，方便計算加工數據。在數控機床中，回零分為兩類，一種是有擋塊回零方式，另一種無擋塊回零方式。但根據笛卡爾坐標系的原則，一般選取各個軸的正方向末端為參考點的位置。無擋塊回零方式是數控機床的進給軸正方向沒有實際碰撞式的原點開關。采用伺服電機的Z相脈沖作為原點。有擋塊回零方式是在進給軸的正方向有實際碰撞式原點開關，該點的信號可以是采用數控機床自帶的減速信號X9.0—X9.4，也可以另外使用其他信號作為原點減速信號。這里介紹無擋塊回零。

當數控機床無法完成回零的情況，機床就無法正常運行，影響加工的工作時間。所以回零至關重要。發生故障的原因有以下幾種情況：

1.驅動器上的記憶電池失電。

2.無擋塊回零方式的參數丟失。

3.伺服電機編碼器出現故障。

4.軟限位的設置。

二、正確處理故障

發現問題之后，要分析問題所在的原因，針對以上故障發生的情況，做出以下處理方式。

故障一：驅動器上的記憶電池電壓偏低，出現電池電壓低報警，并且數控機床無法正常完成回零的操作，這個時候要在數控機床開機的情況下，拆卸下驅動器上的電池盒，取出電池并使用萬用表進行檢測電壓值，如果電池電壓過低，說明電池電壓無法滿足正常工作的需求。接下來需要進行新電池更換，首先選取電壓為9V的電池，可以采用6節1.5V的干電池串聯，也可以選擇9V的鋰電池，確定好電池的正負極性之后并正確安裝。在這里要強調的重點是必須在開機通電的情況下完成，否則伺服驅動器上的電池記錄的脈沖位置就會丟失，也就造成原點的丟失。一旦丟失原點，則需要重新找尋新的回零的位置，還需要進行參數的設置。當然還有一種換電池的方法，在數控系統開機許久之后，然后斷開系統電源，此時有10分鐘的時間來更換電池。但如果錯過這10分鐘，那么驅動器中的數據也會丟失。所以一般建議通電情況下更換電池，這樣相對比較安全。

故障二：無擋塊回零的方式需要設置以下參數，1002#1設置為1，即所有軸選擇無擋塊回零方式，也可以單獨每個軸進行設置，如參數1005#1對應的軸設置1，即該軸選擇無擋塊回零方式。在設置選擇無擋塊回零方式參數之后，需要進行找尋原點的手動操作，通過手輪或者手動JOG的方式來移動每個軸，根據笛卡爾右手坐標系（如圖2）的原則，對應的軸的正向設置為原點位置，手動找到位置之后進行參數設置，首先進行1815#5的設置1（絕對值編碼器有效），需要將每個軸都要進行設置，此時需要關機重啟，再進行1815#4設置為1（設定值與機械位置一致）。完成此類操作之后，也需要進行關機重啟，所設置的參數才會生效。在設置無擋塊回零方式中，需要兩次關機重啟，不然參數無法生效。

故障三：當電池無報警，參數也正確設置的情況下，需要檢查編碼器的問題，編碼器內有9根細小的信號線和電源線，容易彎曲折斷。編碼器故障一般不容易發現，即使電機正常運轉，速度也正常顯示，但位置數據反饋線也會單獨出現問題，這個時候一般采取替換法來檢查編碼器的好壞，需要注意的是插拔編碼器需要在斷電的情況下進行操作，否則會有燒壞設備的危險。編碼器確認正確連接之后，開機需要重新設置參數1815#4#5的值，參數正確設置之后，需要手動重新設置參考點位置，再檢驗回零是否正常。

故障四：軟限位是數控機床中保護進給軸行程安全的，防止沖撞出軌道，造成設備損壞的安全措施。軟限位一般需要在確定原點之后，才可以設定，否則是無法正確設定的。正向軟限位參數是1320，負向軟限位參數是1321，可以填寫字節型數據。在設定原點之前，需要將參數1320和1321分別設定為+999999和

-999999，這樣進給軸才可以最大限度地去設定原點，也就是為了更好地擴大機床的加工范圍。當原點確定之后，再設置軟限位的值。但如果錯誤地將1320設置為負值，1321設置為正值，那么數控機床便會一直出現軟限位報警。軟限位設置之后，可以通過手動回零，也可以自動回零來校驗回零是否正常。如果還是出現回零報警，說明設置的限位范圍沒有包含原點在內，這樣的話，還是需要調節軟限位的范圍，繼續增大范圍，將軟限位設置在原點之外，這樣才可以進行正常的回零。

三、總結實踐原因

要努力掌握數控技術，根據數控維修經驗來看要多看、多問、多記、多思、多練（五多），逐步提高技術水準和維修能力，才能適應各種較復雜的局面，解決困難的問題，修好數控機床。

1.要多看，要了解數控系統的原理;要了解數控系統的報警及排除方法;要了解NC、PLC機床參數設定的含義。

2.要多問，發生故障后，要向操作者師傅詢問故障的全過程，不要不問，或者隨便問一下就好了，這樣往往得不到正確的現場資料會造成錯誤的判斷，使問題復雜化了，要記錄有關的各種參數。

3.要多記，重點記錄機床調整好后各種有關參數，比如NC機床基礎參數。

4.要多思，要開闊視野，往往有時修理不夠冷靜，沒有很好地分析，鉆牛角尖。

5.要多練，要敢于動手，善于動手，對維修人員來說，要膽大心細，要敢于動手，只會講，不動手，是修不好數控機床的。

當發現故障的時候，首先應該查閱資料，然后分析找出故障的原因所在，有針對性地實施解決問題的方法，切勿在不明原因的情況下，隨意拆卸，這樣反而造成問題的復雜性。

有些故障是連鎖反應，所以在排查的時候，不能武斷定義為某種原因的故障現象，要列出所有可能出現的故障原因，再進行逐一分析，處理故障的時候要以安全為前提，記錄每次故障的原因和現象，可以更快地提高故障排查能力。

參考文獻：

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[2]王明紅.數控技術[M].北京：清華大學出版社，2009.

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