加工中心

　　數(shù)控行業(yè) | 干貨分享

　　由于機床數(shù)控系統(tǒng)加工中心種類繁多、設備形態(tài)結(jié)構(gòu)各異、設計方式多種多樣、故障現(xiàn)象千差萬別，維護好數(shù)控設備是具有相當難度的工作。在掌握了機械結(jié)構(gòu)及電氣控制原理的同時,必須合理分析，靈活運用，善于總結(jié),才能起到事半功倍的收效。立足于原理，由易到難地去縮小故障范圍并排除。為了保障機床地運行安全,機床的直線軸通常設置有軟限位(參數(shù)設定限位)和硬限位(行程開關(guān)限位)兩道保護“防線”。限位問題是數(shù)控機床常見故障之一,相關(guān)資料提及較少。以下就導致“限位報警”的主要原因作一些分析和說明。

　　一、相關(guān)控制電路斷路或限位開關(guān)損壞

　　此原因引起“限位報警”發(fā)生率相對較高，由于外部元器件受環(huán)境影響較大，如機械碰撞、積塵、腐蝕、摩擦等因素的影響，易于導致相關(guān)限位開關(guān)本身損壞及控制電路斷路，同時產(chǎn)生“限位報警”信息。也遇見超程開關(guān)壓合后不能復位的情況。這類故障的處理比較直接，把損壞的開關(guān)、導線修復好或更換即可。導線斷路或接觸不良時需仔細地校線和觀察，如：一臺XK755數(shù)控銑床，采用FANUC 0-M數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，突然出現(xiàn)“X+、X-、Y+、Y-硬限位”報警，而實際上機床在正常的加工范圍內(nèi)。根據(jù)上述現(xiàn)象，估計線路接觸不良或斷路可能性最大，測量電器柜中接線排上供給限位電路的24V電壓，壓值正常。按照線路走向逐一查找，在用手旋動床體右側(cè)的一個線路接頭時，發(fā)現(xiàn)屏幕上報警瞬間消失，在松手間報警復現(xiàn)。于是，拆下該接頭，仔細檢查發(fā)現(xiàn)里面焊接的兩根導線已經(jīng)脫落，在用手向里面旋動的過程中可以讓導線斷路的兩端碰觸，所以有上述變化現(xiàn)象。重新焊接好接頭后，機床恢復正常。

　　二、操作不規(guī)范，誤動作或機床失控

　　其中，主要以引起硬限位報警為主，一般來說，通過直接補救措施方能進行恢復，利用機床本身的超程解除功能或短接法是日常維護的慣用方法。為了贏得寶貴的生產(chǎn)時間，在處理過程中我們應緊緊抓住設備及系統(tǒng)的個體特點，尋找具可靠性的捷徑，靈活快速地解決問題。

　　1、根據(jù)機床結(jié)構(gòu)特點進行處理

　　絕大多數(shù)機床都設置有“超程解除”觸點，一旦出現(xiàn)“硬限位”報警，在確認硬限位開關(guān)被壓合后，使該觸點閉合并在手動方式下向相反方向移出限位位置，即解除報警;也有少數(shù)沒有設置該按鈕，此時應在相應的點上采取等效短接措施，即強制滿足條件，然后將機床移出限位位置。

　　如：一臺進口的HX-151型立式五坐標加工中心。出現(xiàn)“X軸硬限位”報警，該加工中心未設置“超程解除”按鈕。由于機床結(jié)構(gòu)原因，X+向的限位開關(guān)安裝位置“隱蔽”，必須移開踏板并拆掉護板，需要花費大量時間和精力，延誤生產(chǎn)。因此，采取在電器柜中接線排上短接相應端號等電勢點的辦法，即短接該機床接線排上的3230和3232兩點(也可直接在PLC的輸入點A305.3和A306.6間短接)，并將機床移回行程范圍以內(nèi)，故障排除。

　　2、抓住數(shù)控系統(tǒng)功能局限及特性

　　在日常維護中，我們也碰到由于受數(shù)控系統(tǒng)設計軟件的限制出現(xiàn)比較特殊的情況。對于該類問題的處理，必須全面掌握某個數(shù)控系統(tǒng)的個體特點及性能。在探索、總結(jié)的同時，要作好記錄，有條件應接受一些必要的技術(shù)培訓。

　　(1)由于操作不當,機床面板左下角顯示為Y向“硬限位”，+Y行程開關(guān)已被壓合，且硬限位紅色指示燈亮。在手動方式下，無法向相反方向移出限位位置。

　　處理方法及原因：采取慣用的移出和短接方法不能排除故障，因報警未清除，在手動或手輪方式下對Y軸移動操作已無效。在沒有找出其它可能原因的情況下，懷疑到數(shù)控系統(tǒng)問題，然而，此時數(shù)控系統(tǒng)并無任何死機或紊亂的征兆，且其它各軸都能正常運動。決定將+Y行程限位開關(guān)短接，關(guān)斷機床電源并稍等片刻，然后重新啟動機床，發(fā)現(xiàn)報警信息消失，紅色指示燈熄滅，再將機床移出限位位置，最后取消短接線，一切恢復正常，事實上，經(jīng)過故障多次發(fā)生時的處理情況，我們認識到本故障是由于該數(shù)控系統(tǒng)對上一坐標位置在通電的情況下具有保持記憶的功能。

　　處理方法：針對上述現(xiàn)象，首先判斷為坐標值已出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出，超出了機床記憶的限位值，在累積越來越大的情況下，必須使坐標數(shù)據(jù)全部清零處理。

　　該系統(tǒng)機械坐標清零步驟如下：

　　在主頁面下進入“監(jiān)控“菜單;

　　頁面內(nèi)容部分無任何類容顯示，不用理會(被隱藏)，進入第二項“從機監(jiān)控”;

　　接下來按第三項“F3”，此時可見各軸機床坐標都為零，報警已經(jīng)清除。特別注意，機床必須重新回參考點建立機床坐標系，出現(xiàn)該情況是由于數(shù)控系統(tǒng)功能程序的限制。在處理時應結(jié)合上面第(1)點的特征。

　　三、回參考點過程失敗，引起限位

　　比較高檔的數(shù)控系統(tǒng)通常都可以利用方便靈活的參數(shù)修正功能來維護機床，如果機床實際位置未超過限位位置而出現(xiàn)限位報警，首先應細心查看是否因行程的參數(shù)丟失或改變的可能。針對參數(shù)，最典型的事例是某些機床在回參考點時易出現(xiàn)軟限位報警，而機床實際位置離參考點有一定距離。此時，在機床硬限位功能完好的情況下，根據(jù)機床報警時的停止點離基準點標記位移大小適當將軟限位參數(shù)值修改大(有時需設定到最大值或取消，應視其情況)，待機床重新回參考點正常后需將軟限位設定還原。另外，在更換一些牽涉到行程的設備后(如電機、軸聯(lián)結(jié)、絲杠等)，其間隙、位移易發(fā)生一定變動，也有可能出現(xiàn)回參考點失敗，同時產(chǎn)生“限位報警”。

　　如：一臺寧江機床有限公司制造的THM6350臥式加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 0i-MA。在回參考點過程中，Y軸出現(xiàn)報警信息為“507 OVER TRAVEL +X”，有減速過程，反復操作不能回參考點，并出現(xiàn)同樣的報警信息，該加工中心采用的擋塊方式回參考點。

　　分析與處理：可以看出，該故障的根本原因不是硬限位本身。那么是否在減速后歸基準點標記脈沖不出現(xiàn)。如果是這樣，有兩種可能：一是光柵在歸基準點過程中沒有發(fā)現(xiàn)歸基準點脈沖信號，或歸基準點標記失效，或由基準點標記選擇的歸基準點脈沖在傳輸或處理過程中丟失，或測量系統(tǒng)硬件故障對歸基準點脈沖信號無鑒別或處理能力。二是減速開關(guān)與歸基準點標記位置錯位，減速開關(guān)復位后，沒有出現(xiàn)基準點標記。對相關(guān)參數(shù)逐一檢查無改變和丟失的情況。用手直接壓下各開關(guān)，在PMC地址X1009. 0 中確減速信號由“0”變?yōu)椤?”，說明功能完好，根據(jù)故障現(xiàn)象，超程信號也完好，重點應檢查基準點信號，排除因信號丟失或元器件損壞的可能。其減速開關(guān)、參考點開關(guān)的距離已經(jīng)由廠家標準設定，參考計數(shù)器容量和標準一致，一般在維護過程中不做變動或修改。先不忙采用跟蹤法去確定上面分析的第一點可能原因，先遵循由易到難的原則去考慮問題?？词欠裼捎诨鶞庶c標記的識別能力已經(jīng)下降或喪失所致。決定將參數(shù)1425(碰減速擋塊后FL速度)的X值由原來的200修改成100，為保證各軸運動平衡，將其它軸的FL速度同時設定為100 ，試回參考點，機床恢復正常，這種設想得到了驗證。因此，造成該故障的原因是由于基準點標記識別能力已經(jīng)降低，導致機床回參考點失敗直到壓合硬限位。

　　四、機床參數(shù)受外界干擾發(fā)生改變或丟失

　　這一方面，主要以軟限位參數(shù)為常見。車間電源質(zhì)量差、加工環(huán)境惡劣、雷電、屏蔽措施不到位等外部因素非常容易導致數(shù)控機床的各種參數(shù)發(fā)生變化或丟失。在把參數(shù)恢復的同時，必須查清引起故障的直接原因，采取補救措施。

　　一臺臥式加工中心,采用FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng),在加工過程中出現(xiàn)“501 OVER TRAVEL –X”,即負向超程,機床機械坐標的數(shù)顯值遠遠超出設定值-99999999～+99999999的范圍(單位:μm)，而實際機床在行程范圍內(nèi)。

　　處理方法:由上述現(xiàn)象看出，機床數(shù)顯數(shù)據(jù)因干擾發(fā)生了變化且超出軟限位設定范圍。進入?yún)?shù)畫面修改參數(shù)1320、1321(Y軸存儲式行程檢測負方向邊界的坐標值)。接下來，將參數(shù)1320設定為小于參數(shù)1321,行程認為是無窮大,不進行存儲式行程檢測1的檢測。關(guān)機重新啟動機床并回參考點,然后將1320和1321的參數(shù)恢復為修改前的坐標值。另一方面,必須找到引起數(shù)據(jù)變化的直接原因,并即時排除，以防止故障再次發(fā)生造成更嚴重的后果。本次故障最后確認是受到雷電的干擾所致。

　　五、坐標系和數(shù)控程序的影響

　　加工程序的編制必須嚴格考慮機床的加工范圍,在加工過程中，一旦刀具進入禁止區(qū)域，便出現(xiàn)行程(軟行程和硬行程)限位報警。一種情況是程序坐標值因操作不當被改大(通過軟件嚴格模擬對程序過濾式檢查不存在)，另一方面是因機床的加工坐標系(G54～G59)參數(shù)設置不當，在走相對坐標時,超出行程范圍。

　　如：一臺VMC1000C立式加工中心，設置好加工坐標系和各補償參數(shù)后，機床一運行程序便出現(xiàn)“OVER TRAVEL –Y”報警,即Y軸負向硬限位。同時，未執(zhí)行換刀語句(M06)便直接執(zhí)行到插補語句，且刀具路徑不對。

　　處理過程:顯然,此處硬限位報警只是一種提示,在確認了系統(tǒng)參數(shù)和加工程序無任何異常后,決定進一步確認位置環(huán)是否完好?？者\行以G54為加工坐標系的另一段數(shù)控程序,機床工作正常,排除了位置環(huán)存在故障的可能。故障范圍縮小到了加工坐標系上。將G58上設置的坐標值設置到G54上,同時將原來程序中G54修改成G58,試加工修改加工坐標系后的程序一切正常。到此，基本判定為G58存在問題,通常情況下G54～G59建立坐標系功能出現(xiàn)故障為數(shù)不多。根據(jù)由易到難的原則,首先認為是G58中設置的坐標系沒有被系統(tǒng)接受,而是記憶成為另外的數(shù)據(jù),從路徑不對這一點可以看出。于是我們采用清除數(shù)據(jù)、重新輸入的辦法,試運行機床恢復正常,證明判定是正確的。本次故障是由于不規(guī)范的輸入數(shù)據(jù),使機床坐標系數(shù)據(jù)受影響,導致機床出現(xiàn)超程報警。

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