机床参数排除机床故障实例

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摘要：介绍了数控机床日常维修中常见的故障点及排故方法，列举了日常工作中几个通过调整机床参数加以排除的典型故障。

关键词：数控机床，机床参数，排故方法

引言：在我国数控加工已成为各行业加工制造的主要手段，因此如何快速高效的诊断并排除数控机床的各种故障也越来越重要。数控机床故障现象纷繁复杂，故障点总结起来主要有机械传动部分、液压气动部分、传感检测部分等；在进行故障排查时一般要遵循先易后难、先静后动的原则，首先要认真分析准确判定故障点后在进行操作。目前主流的数控系统都有着丰富的机床参数，在排故过程中，有效的利用这些参数会起到事半功倍的效果，以下是日常工作中几个典型的故障现象。

故障实例1：一台采用Fanuc 0td系统型号为CK7520的车床，出现Z轴正向软限位超程报警，但是机床实际并不处在超程位置。对于数控机床出现软限位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。第一种情况下这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。

排故方法：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。

故障实例：2：一台采用SIEMENS 840D系统的龙门铣床在加工时发现工件Y向超差。

故障分析： 发生工件超差首先要检查机床的定位精度与重复定位精度，检查机床反向间隙是否过大，检查机床零点开关是否松动，检查丝杠连接是否牢靠。对以上各项进行检查后并不存在问题。对比之前加工的和个零件后发现以前该机床加工工件较小，范围一般处于Y向中间位置，而发生故障时所加工工件较大，需要在在Y向端头附近进行加工。而发生超差的部分正好处于Y向端头附近，用百分表在超差处测量可发现在一点出表的指针有大幅度跳动。考虑到机床为新调试设备，机械存在故障的可能性较小，应该是由于系统螺距补偿不当所致。

排故方法：在NC-active date中选择Meas.-system-error-comp.文件夹打开后选中Y轴补偿文件，这是一个ini文件格式必须复制粘贴为加工程序即*.mpf文件才可以修改并执行。该补偿文件在Y向有12个补偿点，间隔200mm，对比各个补偿点的补偿值时发现在第10个点的补偿值和其它点的补偿值差异特别大。其它个点一般为0.01～0.13mm，而该点补偿值为1.0mm，西门子840D系统采用线性补偿的方法，其相邻各点的补偿值差异很小。再对比其相邻的补偿值（分别为0.09mm和0.12mm）可以判定是由于在补偿时输入有误将0.10mm写成1.0mm而导致螺距补偿在该点出错。将此处补偿值改为0.10mm，修改机床参数MD32700=0，将该补偿文件作为零件程序执行一次。设MD32700=1，NCK Reset，轴返回参考点使新的补偿值生效，再次用百分表检测突跳消失，机床正常。

故障实例：3：一台采用SIEMENS 840D系统的加工中心Y轴光栅零点丢失，机床不能建立参考点。

故障分析： 数控机床在自动加工之前必须进行返回参考点的动作以保证其工件原点不出现偏差，因此采用增量式编码检测元件的机床在进行开关机操作后必须完成返回参考点的操作步骤否则不能进行下一步的操作。针对这一故障现象，有以下几个方法可以解决：

1）、直接将机床参数Md 20700：未返回参考点NC启动被禁止设置为“0”，保持机床24小时开机状态，通过操作人员只进行工件原点的偏执来进行加工。该方法对操作人员要求高，如有不慎会造成工件损伤甚至设备事故风险性大，不提倡这种排除方法。

2）通过修改PLC程序及相关系统参数，对机床Y轴采用半闭环的控制方法来解决。这种方法需要安装机械挡块，修改机床参数Md 30200（编码器个数）由“2”改为“1”，将PLC参数db32.dbx1.5为“1”激活第一测量循环；重新设计机床PLC程序和相关电路并连接线路。该方法工程量较大，同时由于采用了半闭环控制方式，丝杠的制造误差及电机丝杠经过联轴节传动额误差都会对机床精度造成影响，不推荐这种方法。

3）、修改机床建立参考点的方式并修改相关零点偏置，辅以机械挡块的方式来完成机床参考点及工件原点建立，等待新的备件采购回来后再恢复相关参数。这种方法可靠性可靠、机床精度有保证并且操作简便。在机床上电后按照正常操作来完成机床其它坐标参考点的建立，在对Y轴进行参考点建立之前需要将其手动定为至事先在机床床面上安装的位置挡块处，按下Y轴正方向键机床参考点就会建立，并且显示参数Md 34100中设定的坐标值。

排故方法：相比较采用了第三种法案来解决这一故障现象，具体方法如下：

通过修改参数Md 34200（返回参考点方式）由“1”改为“0”：增量方式且立即建立参考点，Md 34110（返回参考点顺序）由“3”改为“0“：不参与一键自动返回参考点方式。执行Y轴参考点的建立动作后机床会显示已经建立参考点并且显示当前坐标值为“0”。由于此时机床会随机在当前位置建立参考点因此在执行上述过程之前应该在床面安全位置处做一个类似回零挡块作用的标记来保证原点建立的正确性。同时根据刀库换刀时Y轴的实际位置进行回零后的偏置量，有两个参数能实现这一目的，参数Md 34090（参考偏置）：机床会在建立零点后在按照该参数值运行一段距离后停止并且显示当前坐标值为“0”；参数Md 34100（参考点位置）：建立参考点后机床显示坐标值为该参数值。在初次回零后通过机械测量的方法来确定换刀时Y轴的位置，记录并其坐标再经过计算将正确值写入34100，上述故障排除。

参考文献：[1]Fanuc 0 维修说明书Beiing-Fanuc Ltd，1999

[2] SINUMERIK 840D 简明调试指南，2002