張曉光，李瑩瑩

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 工程實訓(xùn)中心，天津 300222；2.高盛專修學(xué)校，天津 300000）

西門子數(shù)控機床回參考點故障分析與排除

張曉光1，李瑩瑩2

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 工程實訓(xùn)中心，天津 300222；2.高盛專修學(xué)校，天津 300000）

數(shù)控機床的參考點是作為機床確立坐標系的重要依據(jù)，一旦參考點的確立發(fā)生故障，就會使加工零件坐標系的建立出現(xiàn)故障，影響加工速度和機床運行效率。研究西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)回參考點的工作原理和工作方式，并根據(jù)現(xiàn)場故障現(xiàn)象實例分析和排除設(shè)備故障，從而提高排故的速度和機床運行效率。

西門子840D SL；數(shù)控機床；參考點；故障實例

西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)的機床可以實現(xiàn)增量式編碼器返回參考點和絕對值編碼器返回參考點兩種方式進行返回參考點。采用絕對值編碼器為位置檢測元件，由于絕對編碼器內(nèi)部有電源可供數(shù)據(jù)保存，因此斷電后再次上電無需進行回零操作。機床坐標系不發(fā)生改變；而采用增量式編碼器作為位置檢測元件，自身不帶有電源部分，數(shù)據(jù)在斷電后丟失，因此斷定后再次上電要進行返回坐標系參考點操作；否則機床坐標系發(fā)生偏移，與原有機床坐標的零點不相同，影響零件加工。本研究針對數(shù)控機床回參考點由增量式編碼器引起的機床故障進行檢測、分析和排除。

1 機床返回參考點的工作原理

圖1 返回參考點示意圖

西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)在重新上電后，機床要重新返回參考點：首先在機床操作面板上選擇回零模式，點擊各個移動軸的正向后，機床開始向正方向移動進行返回參考點任務(wù)，當機床軸在遇到減速擋塊時，工作臺上的行程開關(guān)被觸發(fā)（如圖1所示），將電氣信號傳輸給PLC，PLC經(jīng)過信號處理傳輸?shù)轿鏖T子840D SL數(shù)控系統(tǒng)的NUC中，數(shù)控系統(tǒng)的NUC依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定值控制進給電動機動作，完成后期機床的回零過程，在回零完成后機床坐標原點顯示為零同時坐標點有機床回零完成的標識。

2 機床返回參考點的工作方式

西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)返回參考點分為三段過程：

第一段過程機床尋找減速擋塊，在面板上選擇回參考點功能，當機床參數(shù)MD11300=1，需要一直按住軸移動方向按鍵進行回零操作，當機床參數(shù)MD11300=0，點動軸移動按鍵機床自動開始尋找減速擋塊。在第一段過程中機床軸移動的方向由機床參數(shù)MD34010設(shè)定，速度由機床參數(shù)MD34020設(shè)定，在機床運動中碰到減速擋塊后，經(jīng)PLC處理后的電氣信號傳送到數(shù)控系統(tǒng)的NCU中DB31.DBX12.7內(nèi)，機床回參考點進入第二階段。

第二階段過程機床尋找增量編碼器中Z相脈沖，當機床參數(shù)MD34050=0時數(shù)控系統(tǒng)的NCU接收減速擋塊的下降沿信號同時機床移動方向為機床參數(shù)MD34010運動時的相反方向，速度由機床參數(shù)MD34040設(shè)定，以這種方式運動尋找第一個Z向脈沖；當機床參數(shù)MD34050=1數(shù)控系統(tǒng)的NCU接收減速擋塊的上升沿信號同時機床移動方向為機床參數(shù)MD34010相反方向快速離開減速擋塊后，再次沿機床參數(shù)MD34010的方向觸碰擋塊后尋找第一個零脈沖，尋找到零脈沖后進入第三階段，在尋找零脈沖過程中距離不能超過機床參數(shù)MD34060的設(shè)定值，否則出現(xiàn)2004號報警參考位置丟失。

第三階段尋找參考點，機床速度在機床參數(shù)MD34070中設(shè)定，機床移動距離由機床參數(shù)MD34080與機床參數(shù)MD34090之和確定，在回參考點完成后，機床參考點確立。如圖2所示。

圖2 機床回參考點方式

3 西門子840D SL回參考點故障分析和實例講解

數(shù)控機床出現(xiàn)故障無法回參考點，有一下三種常見現(xiàn)象：

（1）機床正常開機，回零模式和手動模式下進給機構(gòu)不移動。在回零和手動模式下進給機構(gòu)都不移動，說明數(shù)控機床伺服進給單元出現(xiàn)故障，首先應(yīng)查看PLC中I/O點信號是否正常，主要查看進給系統(tǒng)限位信號，然后應(yīng)參看給進系統(tǒng)中參數(shù)設(shè)定值，重點參考機床控制伺服使能以及反饋相關(guān)參數(shù)：MD30130、MD30200以及MD30240。

（2）機床手動模式正常，在回零模式中運行時機床直接撞擊硬限位超程報警。在回零模式中運行時機床直接撞擊硬限位超程報警，如圖3所示，首先查看PLC中I36.4擋塊減速點信號，如果沒有信號，將問題轉(zhuǎn)化為機械擋塊安裝位置松動或機床外圍電路故障，判斷機械擋塊位置松動可利用手動控制行程開關(guān)動作查看PLC中的信號，有信號表明機械位置松動，沒有信號表明機床外圍電路出現(xiàn)故障；如果有減速點信號再查看數(shù)控系統(tǒng)中參數(shù)設(shè)置是否正確，如機床參數(shù)MD34050=1，機床參數(shù)MD34080+機床參數(shù)MD34090的值應(yīng)小于機床減速擋塊到限位擋塊的距離。

圖3 PLC近參考點信號

（3）機床手動模式正常，在回零模式下運行時機床報警參考點丟失，無法定位。在回零模式下運行時機床報警參考點丟失，無法定位，應(yīng)先確定伺服進給電機反饋線是否正常,Z向脈沖通過系統(tǒng)監(jiān)控能否找到，然后查看報警號，如報警號20000，增大尋找零脈沖距離機床參數(shù)MD34030中的數(shù)值；報警號20006，減小尋找零脈沖速度機床參數(shù)MD34040中數(shù)值過大或者增大速度公差機床參數(shù)MD35150。

故障實例：德國DMG數(shù)控車床采用西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)，X軸和Z軸回零編碼器都采用的是增量式，減速擋塊和導(dǎo)軌安裝在一起，行程開關(guān)和工作臺一起移動。故障現(xiàn)象為Z軸回零出現(xiàn)隨機性偏差，每次參考點位置不同。通過實例故障現(xiàn)象描述，首先可確定本機床采用840D SL數(shù)控系統(tǒng),其中，X軸和Z軸回零編碼器都采用的是增量式，回零過程能夠正常完成，只是每次參考點的位置有差異，因此初步可斷定，回零系統(tǒng)外圍電路設(shè)定正常，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定正確，發(fā)現(xiàn)機床參考點每次定位距離相差不大，查看傳動系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器松動，導(dǎo)致絲杠間歇運動，更換聯(lián)軸器后問題解決。

4 結(jié)語

機床能正常的進行回參考點動作是機床操作加工基礎(chǔ)，雖然回參考點的故障現(xiàn)象多變，但是都可以根據(jù)回參考點的工作原理以及現(xiàn)場檢測的各類信號分析和判斷故障點的位置，從而進行故障的排除。

［1］陳先鋒.SIEMENS數(shù)控技術(shù)應(yīng)用工程師-SINUMERIK 840/810D數(shù)控系統(tǒng)功能應(yīng)用與維修調(diào)整教程［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2010.

［2］王洪波.圖解SINUMERIK840/810D系統(tǒng)調(diào)試與維修技巧［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

［3］張寶成.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用與維修實例講解［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

［4］SIEMENS.SINUMERIK840D SL簡明調(diào)試指南.

［5］胡國清.西門子SINUMERIK840Dsl/840Disl數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用工程師手冊［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2013.

［6］張?zhí)┤A.SINUMERIK 840Dsl數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試與應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2015.

Fault Analysis and Elimination of SIEMENS CNC Machine Tool Reference Point

ZHANG Xiao-guang1，LI Ying-ying2
（1.Engineering Training Center，Tianjin Vocational and Technical Teachers College，Tianjin 300222，China；2.Goldman school，Tianjin 300000，China）

CNC machine tool reference point is important for the establishment of the machine coordinate system.Once the reference point establishment fails，it will make the machining coordinate system failure and affect the processing speed and efficiency of machine tool.This paper studies the working principle and working mode of the reference point of the SIEMENS 840D SL numerical control system，and analyzes and eliminates the equipment fault according to the fault phenomena in the field.

SIEMENS 840D SL；NC machine tool；reference point；fault example

TG659

A

2095-980X（2017）01-0015-02

2016-12-17

張曉光（1987-），男，天津人，大學(xué)本科，助理實驗師，主要研究方向:數(shù)控維修。