徐志鵬

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以FANUC數(shù)控加工中心為例，無(wú)擋塊方式回零，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行故障分析和診斷。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 數(shù)控機(jī)床;機(jī)床原點(diǎn);故障診斷;回零

[中圖分類(lèi)號(hào)]? TG659? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）09-0104-02

數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的機(jī)床。它將與加工零件有關(guān)的信息（工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸參數(shù)、切削加工的工藝參數(shù)以及各種輔助操作等加工信息）用規(guī)定的文字、數(shù)字和符號(hào)組成的代碼，按一定的格式編寫(xiě)成加工程序單，然后通過(guò)控制介質(zhì)輸入數(shù)控裝置中，由數(shù)控裝置經(jīng)過(guò)分析處理后，發(fā)出各種與加工程序相對(duì)應(yīng)的信號(hào)和指令進(jìn)行自動(dòng)加工。

數(shù)控機(jī)床（圖1）是當(dāng)下生產(chǎn)中不可或缺的制造業(yè)的核心設(shè)備，以不同結(jié)構(gòu)可以分為：數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心、四軸機(jī)床、五軸機(jī)床等。每個(gè)機(jī)床都有各自的專(zhuān)項(xiàng)功能，根據(jù)實(shí)際情況需求，進(jìn)行設(shè)備選擇和使用。不論在學(xué)校還是在企業(yè)，數(shù)控車(chē)、數(shù)控銑的加工技術(shù)已經(jīng)很成熟了。但數(shù)控機(jī)床在平均工作時(shí)間過(guò)久或者使用壽命過(guò)長(zhǎng)，又或者因?yàn)樵O(shè)備所處的環(huán)境情況比較惡劣，這時(shí)便會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如參考點(diǎn)丟失的情況，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)床無(wú)法正常工作，耽誤工作進(jìn)度。接下來(lái)，我們以數(shù)控加工中心機(jī)床為例，來(lái)探討無(wú)擋塊回零方式出現(xiàn)的一些故障問(wèn)題及解決方案。

一、分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況

數(shù)控機(jī)床在實(shí)際操作中，一般是先開(kāi)主電源，這樣數(shù)控機(jī)床就具備了開(kāi)機(jī)條件，啟動(dòng)一個(gè)帶鑰匙按鈕數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床同時(shí)都上電，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的CRT上顯示出信息，同時(shí)檢查機(jī)床的液壓，氣動(dòng)、各進(jìn)蛤軸及其他輔助設(shè)備的連接狀態(tài)。然后機(jī)床加工前需要先建立機(jī)床各坐標(biāo)的移動(dòng)基準(zhǔn)即回到參考點(diǎn)操作。對(duì)安全加工操作的機(jī)床，應(yīng)首先執(zhí)行這一步，等建立好參考點(diǎn)之后，再進(jìn)行對(duì)刀操作，接下來(lái)才可以進(jìn)行加工程序的編制和運(yùn)行。不過(guò)不同的機(jī)床有不同的配置，有些機(jī)床是增量式編碼器，有些是絕對(duì)式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)言之，增量式編碼器在檢測(cè)過(guò)程中，脈沖數(shù)不斷增加，只有找到參考點(diǎn)才可以清零，重新開(kāi)始新的任務(wù)，而絕對(duì)式編碼器不需要回參考點(diǎn)。

一般增量式編碼器都需要回零操作，方便計(jì)算加工數(shù)據(jù)。在數(shù)控機(jī)床中，回零分為兩類(lèi)，一種是有擋塊回零方式，另一種無(wú)擋塊回零方式。但根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系的原則，一般選取各個(gè)軸的正方向末端為參考點(diǎn)的位置。無(wú)擋塊回零方式是數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給軸正方向沒(méi)有實(shí)際碰撞式的原點(diǎn)開(kāi)關(guān)。采用伺服電機(jī)的Z相脈沖作為原點(diǎn)。有擋塊回零方式是在進(jìn)給軸的正方向有實(shí)際碰撞式原點(diǎn)開(kāi)關(guān)，該點(diǎn)的信號(hào)可以是采用數(shù)控機(jī)床自帶的減速信號(hào)X9.0—X9.4，也可以另外使用其他信號(hào)作為原點(diǎn)減速信號(hào)。這里介紹無(wú)擋塊回零。

當(dāng)數(shù)控機(jī)床無(wú)法完成回零的情況，機(jī)床就無(wú)法正常運(yùn)行，影響加工的工作時(shí)間。所以回零至關(guān)重要。發(fā)生故障的原因有以下幾種情況：

1.驅(qū)動(dòng)器上的記憶電池失電。

2.無(wú)擋塊回零方式的參數(shù)丟失。

3.伺服電機(jī)編碼器出現(xiàn)故障。

4.軟限位的設(shè)置。

二、正確處理故障

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，要分析問(wèn)題所在的原因，針對(duì)以上故障發(fā)生的情況，做出以下處理方式。

故障一：驅(qū)動(dòng)器上的記憶電池電壓偏低，出現(xiàn)電池電壓低報(bào)警，并且數(shù)控機(jī)床無(wú)法正常完成回零的操作，這個(gè)時(shí)候要在數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)的情況下，拆卸下驅(qū)動(dòng)器上的電池盒，取出電池并使用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)電壓值，如果電池電壓過(guò)低，說(shuō)明電池電壓無(wú)法滿(mǎn)足正常工作的需求。接下來(lái)需要進(jìn)行新電池更換，首先選取電壓為9V的電池，可以采用6節(jié)1.5V的干電池串聯(lián)，也可以選擇9V的鋰電池，確定好電池的正負(fù)極性之后并正確安裝。在這里要強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是必須在開(kāi)機(jī)通電的情況下完成，否則伺服驅(qū)動(dòng)器上的電池記錄的脈沖位置就會(huì)丟失，也就造成原點(diǎn)的丟失。一旦丟失原點(diǎn)，則需要重新找尋新的回零的位置，還需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。當(dāng)然還有一種換電池的方法，在數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)機(jī)許久之后，然后斷開(kāi)系統(tǒng)電源，此時(shí)有10分鐘的時(shí)間來(lái)更換電池。但如果錯(cuò)過(guò)這10分鐘，那么驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)也會(huì)丟失。所以一般建議通電情況下更換電池，這樣相對(duì)比較安全。

故障二：無(wú)擋塊回零的方式需要設(shè)置以下參數(shù)，1002#1設(shè)置為1，即所有軸選擇無(wú)擋塊回零方式，也可以單獨(dú)每個(gè)軸進(jìn)行設(shè)置，如參數(shù)1005#1對(duì)應(yīng)的軸設(shè)置1，即該軸選擇無(wú)擋塊回零方式。在設(shè)置選擇無(wú)擋塊回零方式參數(shù)之后，需要進(jìn)行找尋原點(diǎn)的手動(dòng)操作，通過(guò)手輪或者手動(dòng)JOG的方式來(lái)移動(dòng)每個(gè)軸，根據(jù)笛卡爾右手坐標(biāo)系（如圖2）的原則，對(duì)應(yīng)的軸的正向設(shè)置為原點(diǎn)位置，手動(dòng)找到位置之后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，首先進(jìn)行1815#5的設(shè)置1（絕對(duì)值編碼器有效），需要將每個(gè)軸都要進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)需要關(guān)機(jī)重啟，再進(jìn)行1815#4設(shè)置為1（設(shè)定值與機(jī)械位置一致）。完成此類(lèi)操作之后，也需要進(jìn)行關(guān)機(jī)重啟，所設(shè)置的參數(shù)才會(huì)生效。在設(shè)置無(wú)擋塊回零方式中，需要兩次關(guān)機(jī)重啟，不然參數(shù)無(wú)法生效。

故障三：當(dāng)電池?zé)o報(bào)警，參數(shù)也正確設(shè)置的情況下，需要檢查編碼器的問(wèn)題，編碼器內(nèi)有9根細(xì)小的信號(hào)線(xiàn)和電源線(xiàn)，容易彎曲折斷。編碼器故障一般不容易發(fā)現(xiàn)，即使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，速度也正常顯示，但位置數(shù)據(jù)反饋線(xiàn)也會(huì)單獨(dú)出現(xiàn)問(wèn)題，這個(gè)時(shí)候一般采取替換法來(lái)檢查編碼器的好壞，需要注意的是插拔編碼器需要在斷電的情況下進(jìn)行操作，否則會(huì)有燒壞設(shè)備的危險(xiǎn)。編碼器確認(rèn)正確連接之后，開(kāi)機(jī)需要重新設(shè)置參數(shù)1815#4#5的值，參數(shù)正確設(shè)置之后，需要手動(dòng)重新設(shè)置參考點(diǎn)位置，再檢驗(yàn)回零是否正常。

故障四：軟限位是數(shù)控機(jī)床中保護(hù)進(jìn)給軸行程安全的，防止沖撞出軌道，造成設(shè)備損壞的安全措施。軟限位一般需要在確定原點(diǎn)之后，才可以設(shè)定，否則是無(wú)法正確設(shè)定的。正向軟限位參數(shù)是1320，負(fù)向軟限位參數(shù)是1321，可以填寫(xiě)字節(jié)型數(shù)據(jù)。在設(shè)定原點(diǎn)之前，需要將參數(shù)1320和1321分別設(shè)定為+999999和

-999999，這樣進(jìn)給軸才可以最大限度地去設(shè)定原點(diǎn)，也就是為了更好地?cái)U(kuò)大機(jī)床的加工范圍。當(dāng)原點(diǎn)確定之后，再設(shè)置軟限位的值。但如果錯(cuò)誤地將1320設(shè)置為負(fù)值，1321設(shè)置為正值，那么數(shù)控機(jī)床便會(huì)一直出現(xiàn)軟限位報(bào)警。軟限位設(shè)置之后，可以通過(guò)手動(dòng)回零，也可以自動(dòng)回零來(lái)校驗(yàn)回零是否正常。如果還是出現(xiàn)回零報(bào)警，說(shuō)明設(shè)置的限位范圍沒(méi)有包含原點(diǎn)在內(nèi)，這樣的話(huà)，還是需要調(diào)節(jié)軟限位的范圍，繼續(xù)增大范圍，將軟限位設(shè)置在原點(diǎn)之外，這樣才可以進(jìn)行正常的回零。

三、總結(jié)實(shí)踐原因

要努力掌握數(shù)控技術(shù)，根據(jù)數(shù)控維修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看要多看、多問(wèn)、多記、多思、多練（五多），逐步提高技術(shù)水準(zhǔn)和維修能力，才能適應(yīng)各種較復(fù)雜的局面，解決困難的問(wèn)題，修好數(shù)控機(jī)床。

1.要多看，要了解數(shù)控系統(tǒng)的原理;要了解數(shù)控系統(tǒng)的報(bào)警及排除方法;要了解NC、PLC機(jī)床參數(shù)設(shè)定的含義。

2.要多問(wèn)，發(fā)生故障后，要向操作者師傅詢(xún)問(wèn)故障的全過(guò)程，不要不問(wèn)，或者隨便問(wèn)一下就好了，這樣往往得不到正確的現(xiàn)場(chǎng)資料會(huì)造成錯(cuò)誤的判斷，使問(wèn)題復(fù)雜化了，要記錄有關(guān)的各種參數(shù)。

3.要多記，重點(diǎn)記錄機(jī)床調(diào)整好后各種有關(guān)參數(shù)，比如NC機(jī)床基礎(chǔ)參數(shù)。

4.要多思，要開(kāi)闊視野，往往有時(shí)修理不夠冷靜，沒(méi)有很好地分析，鉆牛角尖。

5.要多練，要敢于動(dòng)手，善于動(dòng)手，對(duì)維修人員來(lái)說(shuō)，要膽大心細(xì)，要敢于動(dòng)手，只會(huì)講，不動(dòng)手，是修不好數(shù)控機(jī)床的。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)候，首先應(yīng)該查閱資料，然后分析找出故障的原因所在，有針對(duì)性地實(shí)施解決問(wèn)題的方法，切勿在不明原因的情況下，隨意拆卸，這樣反而造成問(wèn)題的復(fù)雜性。

有些故障是連鎖反應(yīng)，所以在排查的時(shí)候，不能武斷定義為某種原因的故障現(xiàn)象，要列出所有可能出現(xiàn)的故障原因，再進(jìn)行逐一分析，處理故障的時(shí)候要以安全為前提，記錄每次故障的原因和現(xiàn)象，可以更快地提高故障排查能力。

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