數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)故障診斷與維修概要

1、第 32卷第 7期 2010-7【129】0 引言數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)是建立機(jī)床坐標(biāo)系的前 提,配置相對編碼器的數(shù)控機(jī)床開機(jī)后的第一動 作一般都是進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作。若回參考點(diǎn)出 現(xiàn)故障將無法進(jìn)行程序加工 ,回參考點(diǎn)的位置不 準(zhǔn)確將影響到零件的加工精度 ,甚至出現(xiàn)撞車等 惡性事故。所以分析和排除回參考點(diǎn)故障就顯得 尤為重要。1 數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)原理1.1 機(jī)床為什么要返回參考點(diǎn)數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置如果采用絕對編碼器 時,由于系統(tǒng)斷電后位置檢測裝置靠電池來維持 坐標(biāo)值實(shí)際位置的記憶 ,所以機(jī)床開機(jī)時 ,不需 要進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作。而目前 ,大多數(shù)數(shù)控機(jī) 床采用相對編碼器作為位置檢測裝置 ,系統(tǒng)斷

2、電 后 ,工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值就失去記憶 ,機(jī)械坐標(biāo) 值盡管靠電池維持坐標(biāo)值的記憶 ,但只是記憶機(jī) 床斷電前的坐標(biāo)值而不是機(jī)床的實(shí)際位置 ,所以 機(jī)床首次啟動系統(tǒng)后 ,要進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作 , 使系統(tǒng)的位置計(jì)數(shù)與脈沖編碼器的零位脈沖同 步,從而通過參考點(diǎn)來確定機(jī)床的原點(diǎn)位置 ,以 建立機(jī)床坐標(biāo)系。另一方面可以消除絲杠間隙的 累計(jì)誤差及絲杠螺距誤差補(bǔ)償對加工的影響。 1.2 機(jī)床返回參考點(diǎn)的幾種方式 1.2.1 回參考點(diǎn)的零脈沖方式回參考點(diǎn)時 ,軸先以快移速度 V1 向參考點(diǎn)方向 移動 ,碰到減速開關(guān)后減速 ,以較低速度 V2 繼續(xù)前 移,超越擋塊后檢測第一個零脈沖。當(dāng)軸接收到第一 個零脈沖時 ,

3、 軸即制動到速度為零 ,然后再以 V2 速度數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)故障診斷與維修Malfunction diagnosis and maintenance of cnc machine tool return reference point侯曉方 HOU Xiao-fang(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 西安 710300摘 要:結(jié)合數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的工作原理 ,對返回參考點(diǎn)過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)分析 ,針對不同的故障原因 ,提出相應(yīng)的診斷和維修方法。關(guān)鍵詞 :數(shù)控 ;參考點(diǎn) ;故障 ;維修中圖分類號 :TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B文章編號 :1009-0134(201007-0129-03D

4、oi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.07.41前移參考點(diǎn)偏移量而停止于參考點(diǎn),如圖 1 所示。圖 1 回參考點(diǎn)的零脈沖方式1.2.2 回參考點(diǎn)的 “ -+”方式回參考點(diǎn)時 ,軸先以快移速度 V1 向參考點(diǎn)方 向移動 ,碰到減速開關(guān)后速度制動到零 ,然后反 向以速度 V2 慢速移動 ,當(dāng)反向釋放擋塊后檢測第 一個零脈沖 ,當(dāng)軸接收到第一個零脈沖時 ,軸即 制動到速度為零 ,再前移參考點(diǎn)偏移量而停止于 參考點(diǎn) ,如圖 2所示。1.2.3 回參考點(diǎn)的 “ -+”方式回參考點(diǎn)時 ,軸先以快移速度 V1 向參考點(diǎn)方 向移動 ,碰到減速開關(guān)后制動到速度為零 ,再反 向微動直

5、至釋放減速開關(guān) ,然后又沿原方向微動 撞上減速開關(guān) ,并且以速度 V2 慢速前移并超越減 速擋塊后檢測第一個零脈沖 ,當(dāng)軸接收到第一個 零脈沖時 ,軸即制動到速度為零 ,再前移參考點(diǎn) 偏移量而停止于參考點(diǎn) ,如圖 3 所示。收稿日期 :2010-03-24作者簡介 :侯曉方 (1975-,男 , 講師 ,碩士 ,研究方向?yàn)閿?shù)控維修技術(shù)。【130】 第 32卷 第 7 期2010-7圖 2 回參考點(diǎn)的 “+”方式圖 3 回參考點(diǎn)的 “+-”方式2 回參考點(diǎn)常見故障診斷與維修2.1 機(jī)床回不了參考點(diǎn)1 減速信號故障 減速開關(guān)損壞、短路、減 速開關(guān)電源斷線等都會造成不能產(chǎn)生減速信號 , 故障現(xiàn)象為返

6、回參考點(diǎn)時以快速移動速度向參考 點(diǎn)方向移動直至超程。此時要檢查減速開關(guān)是否 是否損壞 ,減速信號線向 PLC 傳遞過程中是否斷 線,以及減速開關(guān)上電源是否正常。2 減速擋塊位置不正確 如果減速擋塊距離 限位開關(guān)距離過短 ,會造成減速后來不及檢測零 位脈沖就超程的故障 ,故障現(xiàn)象為有減速過程 , 但直到超程仍不能找到參考點(diǎn)。此時要調(diào)整減速 擋塊使其處在合適的位置。3 零位脈沖不良引起故障 零位脈沖不良導(dǎo) 致回零時找不到零位脈沖 ,原因可能是編碼器及 接線故障或系統(tǒng)軸控制板故障。故障現(xiàn)象為以快 速移動速度向參考點(diǎn)方向移動 ,碰到減速開關(guān)后 減速 ,以低速移動直至超程報(bào)警。此時 ,在排除 減速擋塊位

7、置無誤的前提下 ,檢查接線、板卡、 編碼器清洗或更換。4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯誤例如 Fanuc系統(tǒng)坐標(biāo)軸的位置跟隨誤差的設(shè)置必須保證在 128m以上 , 這樣坐標(biāo)軸在參考點(diǎn)減速擋塊壓上到脫離的區(qū)間 里,至少能檢測到一個脈沖編碼器的零位脈沖輸 入,即在參考點(diǎn)減速行程內(nèi) ,必須保證伺服電機(jī) 或編碼器轉(zhuǎn)動 1 轉(zhuǎn)以上。5 線路板故障 數(shù)控系統(tǒng)檢測放大的線路板出錯。6 機(jī)械誤差 包括導(dǎo)軌平行度、導(dǎo)軌與壓板 面平行度、導(dǎo)軌與絲杠的平行度超差等 ,此時要 重新調(diào)整機(jī)床。2.2 多次返回參考點(diǎn)重復(fù)位置精度很差1 零脈沖信號受到干擾 檢查編碼器反饋電 纜屏蔽線連接是否正確 ,數(shù)控機(jī)床接地是否良 好,脈沖編碼器的電

8、纜是否布置合理等。2 編碼器的供電電壓太低 檢查脈沖編碼器 的電源電壓是否在規(guī)定值范圍內(nèi) ,如果過低進(jìn)一 步檢查電源。3 伺服電機(jī)與絲杠的聯(lián)軸器松動 觀察伺服 電機(jī)與絲杠間的聯(lián)軸器是否松動 ,如果電機(jī)與絲 杠之間還有齒輪傳動、帶傳動等結(jié)構(gòu) ,則檢查齒 輪與軸之間是否松動并緊固之。4 電動機(jī)扭矩過低或由于伺服調(diào)節(jié)不良,引 起跟蹤誤差過大。5 零脈沖不良 可以借助示波器觀察編碼器 的輸出脈沖是否正常 ,如不正常則對編碼器進(jìn)行 清洗或更換。6 傳動鏈間隙增大 包括滾珠絲杠螺母副間 隙、傳動齒輪間隙、絲杠支撐間隙等。數(shù)控機(jī)床 上的這些機(jī)械結(jié)構(gòu)都有消隙措施 ,比如絲杠螺母 副的雙螺母墊片式、雙螺母螺紋式

9、、雙螺母齒差 式消隙等。調(diào)整這些機(jī)構(gòu) ,使之間隙消除。 2.3 回參考點(diǎn)發(fā)生整螺距偏移1 參考點(diǎn)單螺距偏移 減速開關(guān)和減速擋塊 安裝位置不合理 ,使得減速信號與零位脈沖信號 距離過近 ,這時會發(fā)生單個螺距偏移。這時要調(diào) 整減速開關(guān)或減速擋塊的位置 ,使機(jī)床軸開始減速 的位置大概處在一個柵距或一個螺距的中間位置。2 參考點(diǎn)發(fā)生多個螺距偏差 出現(xiàn)這種故障 現(xiàn)象的原因有 :減速信號不良 ;減速擋塊松動引 起尋找零位脈沖的初始點(diǎn)發(fā)生漂移 ;零位脈沖不 良。診斷時檢查減速信號是否有效 ,接觸是否良 好;檢查減速擋塊并緊固 ;清洗或更換碼盤。第 32卷第 7期 2010-7【131】3 維修實(shí)例1 一臺加

10、工中心在返回參考點(diǎn)時,Z 軸返回 不成功 ,超程報(bào)警。診斷與排障過程 :首先觀察各軸返回參考點(diǎn) 的狀態(tài) ,在返回參考點(diǎn)方式下 ,發(fā)現(xiàn)X、 Y 軸都能 夠正常返回 ,再選擇 Z 軸回零 ,觀察到 Z 軸在回零 的時候 ,壓到減速開關(guān)后并不減速 ,直至壓到硬 限位開關(guān)超程報(bào)警。直接將限位開關(guān)壓下 ,觀察 機(jī)床 PLC 信號狀態(tài) ,發(fā)現(xiàn) Z 軸的減速信號沒有變 化,可以初步判斷可能是機(jī)床的減速開關(guān)故障或 者是減速信號線斷線。用萬用表逐步測量 ,最終發(fā)現(xiàn) 減速開關(guān)信號線斷線 ,用備用線換之 ,故障排除。2 某配備 FANUC 0 系統(tǒng)的數(shù)控車床 ,Z 軸回 參考點(diǎn)動作正常 ,但參考點(diǎn)位置隨機(jī)變化 ,每

11、次 停留的空間位置都不同。診斷與排障過程 :由于機(jī)床回參考點(diǎn)動作無 誤 ,說明機(jī)床回參考點(diǎn)功能正常。進(jìn)一步檢查發(fā) 現(xiàn),參考點(diǎn)位置雖然每次都變化 ,但都在減速開關(guān) 釋放后的位置附近 ,因此初步判斷故障的原因可能 由于脈沖編碼器的零脈沖不良或絲杠與電機(jī)的連接 不良。為縮小故障范圍 ,采用故障隔離的方法 ,脫 開電機(jī)與絲杠間的聯(lián)軸器 ,通過手動壓參考點(diǎn)減速 開關(guān) ,進(jìn)行回參考點(diǎn)試驗(yàn)多次后發(fā)現(xiàn) ,每次回參考 點(diǎn)完成后 ,電機(jī)總是停在某一固定的角度 ,由此可 以證明碼盤的零脈沖正常 ,問題應(yīng)該在電機(jī)與絲杠 的連接上。仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn) ,絲杠與聯(lián)軸器間的彈 性脹套配合間隙過大 ,產(chǎn)生連接松動 ,修整脹套 ,

12、 重新安裝后故障排除。3 某配備 FANUC 0M 系統(tǒng)的數(shù)控銑床 ,在批量 加工零件時 ,某天加工的零件產(chǎn)生批量報(bào)廢。診斷與排障過程 :經(jīng)過對工件測量 ,發(fā)現(xiàn)零件的全部尺寸相對位置正確,但 Y 軸的全部坐標(biāo)都相差 8mm,而 Y 軸絲杠的螺距正是 8mm。初步判斷 是 Y 軸返回參考點(diǎn)出現(xiàn)整螺距偏移引起的故障。大部分系統(tǒng)參考點(diǎn)設(shè)定于減速擋塊釋放后的第一個 零脈沖的位置 ,減速擋塊釋放時 ,編碼器恰巧在 零脈沖附近 ,由于減速開關(guān)動作的隨機(jī)性誤差 , 可能使第一個零脈沖錯失 ,接收的零脈沖信號就 是第二個了 ,此時參考點(diǎn)位置就發(fā)生一個絲杠螺 距的誤差。重新調(diào)整了參考點(diǎn)減速擋塊位置 ,使 減速擋

13、塊釋放點(diǎn)與零脈沖位置相差半個螺距左右 , 機(jī)床恢復(fù)正常 ,全部零件加工符合精度要求。4 結(jié)束語綜上所述 ,數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障歸納起來 不外乎三種情況 :一是機(jī)床回參考點(diǎn)失敗 ;二是 機(jī)床回參考點(diǎn)出現(xiàn)停止位置的隨機(jī)漂移 ;三是機(jī) 床回參考點(diǎn)的位置發(fā)生整螺距的偏移。第一種情 況會有報(bào)警發(fā)生 ,危害性不大 ,而第二、三種情 況因?yàn)闆]有報(bào)警容易造成零件的成批報(bào)廢 ,應(yīng)引 起足夠警惕。維修人員應(yīng)熟知回參考點(diǎn)的控制原 理以及常用檢測工具的使用 ,根據(jù)故障現(xiàn)象的分 析,羅列成因 ,確定合理的診斷與檢測步驟 ,以 便迅速排除故障。 參考文獻(xiàn) :1 龔仲華 .數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修 500 例M. 北京 :機(jī)

14、械工業(yè)出版社 ,2004.2 徐衡 .數(shù)控機(jī)床維修 M 沈陽 :遼寧科學(xué)技術(shù)工業(yè)出版社 ,2005.3 朱仕學(xué) .數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障診斷與維修 M. 北京 :清華大學(xué)出版社 ,2007.4 周蘭 ,陳少艾 .數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修 M. 北京 :人民郵電出版社 ,2007.5 BEIJING FANUC Oi A MAINTENANCEMANUALZ.置動作 ,并將數(shù)據(jù)通過 CAN 總線發(fā)送到上位機(jī)。5 結(jié)束語本文詳細(xì)闡述了一種基于 LINUX+ARM 的新 型生物發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)。相對與傳統(tǒng)的 PLC+觸摸 屏來說大大節(jié)約開發(fā)成本 ,設(shè)計(jì)靈活多樣 ,可移 植性強(qiáng)。但由于 LINUX 的實(shí)時性不是很好。因此 對硬件電路的設(shè)計(jì)要求較高。在有充裕的研發(fā)投入的條件下 ,可以考慮實(shí)時性 ,圖形界面更好的 WINCE 操作系統(tǒng)。參考文獻(xiàn) :1 馬忠梅 ,等.ARM&Linux 嵌入式系統(tǒng)教