经济性数控机床软限位超程的故障分析及排除
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摘 要： 介绍常见经济性数控机床出现软限位超程的故障原因，分析排除方法，并针对故障列举诊断实例。
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310141－01
0 引言
经济性数控机床是采用由单片机和步进电机组成的数控系统的机床，由于其价格低，适应性好，常应用于教学和普通机床的数控改造。但在其使用过程中不可避免的存在一些故障，其中我校教学中使用的JD-6140经济性数控机床在教学及实训加工过程中，又以软限位超程的问题较为常见。下面主要就其软限位超程的故障谈一谈其分析和排除的方法。
为了保障数控机床的安全运行，机床的直线轴通常都设置软限位（参数设定限位）和硬限位（行程开关限位）两道保护“防线”。坐标轴通常发生“限位报警”，这一故障时机床常见故障之一。因此，数控机床上都具备超程检测及报警装置，它是数控机床上为了保证加工安全的必备装置。无论哪一种类型的检测装置，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。一旦出现超程报警，则可能是机械方面的原因，也可能是电气、检测方面的原因。因此，应仔细检查机床，根据不同的故障现象，迅速准确确定故障点，方能及时解除。
当进给运动超过由软件设定的软限位或有限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容。对于经济性数控机床，出现急停报警的原因一般为两个：因安全问题，人为按压“急停”按钮；超程引起的急停。对于半闭环或闭环数控机床，产生急停报警的原因还有其它因素，如伺服驱动系统出现故障产生的飞车急停等。这里主要讨论经济性数控机床的急停报警处理，可按下述进行。
1）因安全原因，人为按压“急停”按钮后，要解除急停报警，则要顺着“急停”按钮箭头指示的方向转抬，即可解除。
2）超程引起的急停，一般有急停报警显示在CRT上，且“超程”指示灯亮，为进给轴超程引起。超程有两种：一种是硬超程，另一种是软超程。
对于硬超程，则表示行程开关碰到了超程位置处的行程挡块。解除硬超程，需在点动工作方式下，按住“超程解除”键不放，再按超程的反方向进给键，使工作台（铣床）或刀架（车床）向超程的反方向移动，直至“超程”指示灯灭为止。
对于软超程，是指进给轴实际位置超出了机床参数中设定的进给轴极限位置。现在数控机床的结构、尺寸、系统等种类繁多，限位装置的结构、尺寸、元器件类型也是多种多样，但出现软超程故障的原因大多相近，也可以参照此法进行分析和排除。
例1：JD-6140型经济性数控机床Z轴联轴节脱落导致发生软限位超程报警。
我校学生实训加工过程中，JD-6140型经济性数控机床出现Z轴正向软限位超程报警报警，但是机床实际并不处在超程位置。
例2：由于编码器的内部有油污，没有及时清理更换，导致机床在冷开起得状态下，编码器的灵敏度不够，出现错误超程报警。
JD-6140型经济性数控机床每天早上开机后，FANUC 0M系统的Y轴回零总是超程报警，修改软限位到9999999后再回零，机床恢复正常。再把软限位改回500，每天都是必须如此重复，方能正常开机工作。
1 故障分析
对于数控机床出现软超程报警一般要从以下两种情况进行分析：1）机床已正常完成返回参考点动作，机床在加工或移动时坐标位置确实超出预先设定的极限值。这时需要向和超程反方向移动机床至限位值内即可解除报警；还有一些机床当发生该报警时切断伺服导致急停，就需要将超程坐标的软限位极限的设定值适当放大来解除报警后再反方向移动机床至正常位置。2）发生报警的坐标轴并未处于超程位置，这时有两种情况：机床未完成返回参考点动作或由于其他原因导致机床未正确完成返回参考点动作（这时虽然机床已经显示回零但位置并不正确）而导致发生超程报警。第一种情况下通常会伴随返回参考点失败报警提示。这时首先要通过参数将出现报警的坐标软限位值放大至无穷大（通常设定为999999999）后完成返回参考点动作使机床正确建立坐标原点后报警就可解除。而对于第二种情况就要检查零点检测挡块是否存在松动导致位置窜动或回零开关信号受到干扰发生误动作使得机床回零时发生错误，建立了不正确的坐标原点。或者是编码器的内部有油污，没有及时清理更换，导致机床在冷开起得状态下，编码器的灵敏度不够，出现错误超程报警。
2 故障排除
该机床发生软限位超程报警时会切断整个伺服，所以首先要将软限位设定极限参数值放大至无穷大后反向移动机床来确保机床Z轴所处位置在正常加工范围内。当确认机床Z轴所处位置后恢复限位参数时发现机床仍旧报警。这种情况下应该考虑是由于机床在上次断电时错误建立了坐标原点，机床坐标记忆位置超出导致报警。重新放大参数后来完成机床返回床参考点动作，这时发现机床操作面板上显示数值发生变化而机床Z轴实际位置并未发生改变，无法完成回零动作。该机床系半闭环控制系统，采用电机同轴的脉冲编码器作为位置检测。出现这种情况而机床却未发生位置超差报警说明机床伺服及驱动电机正常，而机械传动部分没有动作，应当是电机与丝杠连接处脱开，判断联轴节存在问题。检查电机与丝杠的连接发现果然是联轴节损坏，更换联轴节后再次回零后恢复限位参数后机床交付。
需要注意的是对于早期的数控系统如FANUC 7M，由于机床软限位参数只有6位，即使将其设定为999999仍旧不能超过机床发生超程时的记忆位置而导致不能解除报警。这时可在开机时按住CANCER和P键，首先解除超程报警后建立正确参考点。
还有一种解除软超程的常用方法，从数控系统基本功能菜单开始，按F3（参数）F3（输入权限）选“数控厂家”菜单项输入密码“×××”（为数控厂家给定用户的密码）F1（参数索引）轴*（*为软超程的轴序号，如“1”、“2”或“3”） *向软极限位置（*为软超程的正极限位置或负极限位置方向，如“+x”、或“-x”等）输入值×1000（输入值的绝对值比原来值要小）按两次F10，选“保存退出”菜单项Alt-X（退出数控系统）E，回车（从内存中退出）n，回车（重新启动数控系统），即可解除软超程。
软限位报警虽然是比较简单的一类报警，但在处理报警时要有的放矢，特别是采用FANUC数控系统的机床，排故时要清楚系统能采用何种回零方式，同时要放宽排故思路。
3 结束语
以上关于经济性数控机床常见软限位超程故障的分析及排除方法和相关实例，是我们在实训教学及零件生产过程中长期实践总结出来的，而且在生产实践中经检验证明是切实可行的，具有良好的经济和社会效益。