由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)種類繁多、設(shè)備形態(tài)結(jié)構(gòu)各異、設(shè)計(jì)方式多種多樣、故障現(xiàn)象千差萬別,維護(hù)好數(shù)控設(shè)備是具有相當(dāng)難度的工作。在掌握了機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣控制原理的同時,必須合理分析,靈活運(yùn)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(jī)床地運(yùn)行安全,機(jī)床的直線軸通常設(shè)置有軟限位(參數(shù)設(shè)定限位)和硬限位(行程開關(guān)限位)兩道保護(hù)“防線”。限位問題是數(shù)控機(jī)床常見故障之一,相關(guān)資料提及較少。以下就導(dǎo)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(jī)械碰撞、積塵、腐蝕、摩擦等因素的影響,易于導(dǎo)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(fù)位的情況。這類故障的處理比較直接,把損壞的開關(guān)、導(dǎo)線修復(fù)好或更換即可。導(dǎo)線斷路或接觸不良時需仔細(xì)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(shí)際上機(jī)床在正常的加工范圍內(nèi)。根據(jù)上述現(xiàn)象,估計(jì)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(fù)現(xiàn)。于是,拆下該接頭,仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)里面焊接的兩根導(dǎo)線已經(jīng)脫落,在用手向里面旋動的過程中可以讓導(dǎo)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(jī)床恢復(fù)正常。
二、操作不規(guī)范,誤動作或機(jī)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(bǔ)救措施方能進(jìn)行恢復(fù),利用機(jī)床本身的超程解除功能或短接法是日常維護(hù)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(yīng)緊緊抓住設(shè)備及系統(tǒng)的個體特點(diǎn),尋找具可靠性的捷徑,靈活快速地解決問題。
1、根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行處理
絕大多數(shù)機(jī)床都設(shè)置有“超程解除”觸點(diǎn),一旦出現(xiàn)“硬限位”報警,在確認(rèn)硬限位開關(guān)被壓合后,使該觸點(diǎn)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(shè)置該按鈕,此時應(yīng)在相應(yīng)的點(diǎn)上采取等效短接措施,即強(qiáng)制滿足條件,然后將機(jī)床移出限位位置。
如:一臺進(jìn)口的HX-151型立式五坐標(biāo)加工中心。出現(xiàn)“X軸硬限位”報警,該加工中心未設(shè)置“超程解除”按鈕。由于機(jī)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(hù)板,需要花費(fèi)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(yīng)端號等電勢點(diǎn)的辦法,即短接該機(jī)床接線排上的3230和3232兩點(diǎn)(也可直接在PLC的輸入點(diǎn)A305.3和A306.6間短接),并將機(jī)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(hù)中,我們也碰到由于受數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)及性能。在探索、總結(jié)的同時,要作好記錄,有條件應(yīng)接受一些必要的技術(shù)培訓(xùn)。
如:由我廠技術(shù)人員自行設(shè)計(jì)的葉片噴丸經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,控制X、Y、Z、A四軸(其中A軸為旋轉(zhuǎn)軸),數(shù)控系統(tǒng)為西南自動化研究所開發(fā)的圣維(Swai)M2000,采用開環(huán)控制方式。出現(xiàn)以下兩例具代表性的故障現(xiàn)象:
(1)由于操作不當(dāng),機(jī)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(jī)或紊亂的征兆,且其它各軸都能正常運(yùn)動。決定將+Y行程限位開關(guān)短接,關(guān)斷機(jī)床電源并稍等片刻,然后重新啟動機(jī)床,發(fā)現(xiàn)報警信息消失,紅色指示燈熄滅,再將機(jī)床移出限位位置,最后取消短接線,一切恢復(fù)正常,事實(shí)上,經(jīng)過故障多次發(fā)生時的處理情況,我們認(rèn)識到本故障是由于該數(shù)控系統(tǒng)對上一坐標(biāo)位置在通電的情況下具有保持記憶的功能。
(2)機(jī)床操作面板CRT左下角報警信息顯示為“硬限位“,硬限位紅色指示燈并未亮,機(jī)床實(shí)際位置離硬限位開關(guān)還有很遠(yuǎn)的距離。同時,機(jī)床坐標(biāo)數(shù)顯值接近99999999的最大值,該軸向無法移動。
處理方法:針對上述現(xiàn)象,首先判斷為坐標(biāo)值已出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出,超出了機(jī)床記憶的限位值,在累積越來越大的情況下,必須使坐標(biāo)數(shù)據(jù)全部清零處理。
該系統(tǒng)機(jī)械坐標(biāo)清零步驟如下:
①在主頁面下進(jìn)入“監(jiān)控“菜單;
②頁面內(nèi)容部分無任何類容顯示,不用理會(被隱藏),進(jìn)入第二項(xiàng)“從機(jī)監(jiān)控”;
③接下來按第三項(xiàng)“F3”,此時可見各軸機(jī)床坐標(biāo)都為零,報警已經(jīng)清除。特別注意,機(jī)床必須重新回參考點(diǎn)建立機(jī)床坐標(biāo)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(yīng)結(jié)合上面第(1)點(diǎn)的特征。
三、回參考點(diǎn)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(hù)機(jī)床,如果機(jī)床實(shí)際位置未超過限位位置而出現(xiàn)限位報警,首先應(yīng)細(xì)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(jī)床在回參考點(diǎn)時易出現(xiàn)軟限位報警,而機(jī)床實(shí)際位置離參考點(diǎn)有一定距離。此時,在機(jī)床硬限位功能完好的情況下,根據(jù)機(jī)床報警時的停止點(diǎn)離基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記位移大小適當(dāng)將軟限位參數(shù)值修改大(有時需設(shè)定到最大值或取消,應(yīng)視其情況),待機(jī)床重新回參考點(diǎn)正常后需將軟限位設(shè)定還原。另外,在更換一些牽涉到行程的設(shè)備后(如電機(jī)、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(diǎn)失敗,同時產(chǎn)生“限位報警”。
如:一臺THM6350臥式加工中心,數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 0i-MA。在回參考點(diǎn)過程中,Y軸出現(xiàn)報警信息為“507 OVER TRAVEL +X”,有減速過程,反復(fù)操作不能回參考點(diǎn),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(diǎn)。
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(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)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(zhǔn)點(diǎn)過程中沒有發(fā)現(xiàn)歸基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號,或歸基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記失效,或由基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記選擇的歸基準(zhǔn)點(diǎn)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(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號無鑒別或處理能力。二是減速開關(guān)與歸基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記位置錯位,減速開關(guān)復(fù)位后,沒有出現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)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)?amp;ldquo;1”,說明功能完好,根據(jù)故障現(xiàn)象,超程信號也完好,重點(diǎn)應(yīng)檢查基準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)開關(guān)的距離已經(jīng)由廠家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定,參考計(jì)數(shù)器容量和標(biāo)準(zhǔn)一致,一般在維護(hù)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(diǎn)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?zhǔn)點(diǎn)標(biāo)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(yùn)動平衡,將其它軸的FL速度同時設(shè)定為100 ,試回參考點(diǎn),機(jī)床恢復(fù)正常,這種設(shè)想得到了驗(yàn)證。因此,造成該故障的原因是由于基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記識別能力已經(jīng)降低,導(dǎo)致機(jī)床回參考點(diǎn)失敗直到壓合硬限位。
四、機(jī)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(dǎo)致數(shù)控機(jī)床的各種參數(shù)發(fā)生變化或丟失。在把參數(shù)恢復(fù)的同時,必須查清引起故障的直接原因,采取補(bǔ)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(fù)向超程,機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)的數(shù)顯值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)定值-99999999~+99999999的范圍(單位:μm),而實(shí)際機(jī)床在行程范圍內(nèi)。
處理方法:由上述現(xiàn)象看出,機(jī)床數(shù)顯數(shù)據(jù)因干擾發(fā)生了變化且超出軟限位設(shè)定范圍。進(jìn)入?yún)?shù)畫面修改參數(shù)1320、1321(Y軸存儲式行程檢測負(fù)方向邊界的坐標(biāo)值)。接下來,將參數(shù)1320設(shè)定為小于參數(shù)1321,行程認(rèn)為是無窮大,不進(jìn)行存儲式行程檢測1的檢測。關(guān)機(jī)重新啟動機(jī)床并回參考點(diǎn),然后將1320和1321的參數(shù)恢復(fù)為修改前的坐標(biāo)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(yán)重的后果。本次故障最后確認(rèn)是受到雷電的干擾所致。
五、坐標(biāo)系和數(shù)控程序的影響
加工程序的編制必須嚴(yán)格考慮機(jī)床的加工范圍,在加工過程中,一旦刀具進(jìn)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(biāo)值因操作不當(dāng)被改大(通過軟件嚴(yán)格模擬對程序過濾式檢查不存在),另一方面是因機(jī)床的加工坐標(biāo)系(G54~G59)參數(shù)設(shè)置不當(dāng),在走相對坐標(biāo)時,超出行程范圍。
如:一臺VMC1000C立式加工中心,設(shè)置好加工坐標(biāo)系和各補(bǔ)償參數(shù)后,機(jī)床一運(yùn)行程序便出現(xiàn)“OVER TRAVEL –Y”報警,即Y軸負(fù)向硬限位。同時,未執(zhí)行換刀語句(M06)便直接執(zhí)行到插補(bǔ)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(rèn)了系統(tǒng)參數(shù)和加工程序無任何異常后,決定進(jìn)一步確認(rèn)位置環(huán)是否完好??者\(yùn)行以G54為加工坐標(biāo)系的另一段數(shù)控程序,機(jī)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(biāo)系上。將G58上設(shè)置的坐標(biāo)值設(shè)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(biāo)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(biāo)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(rèn)為是G58中設(shè)置的坐標(biāo)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(diǎn)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(yùn)行機(jī)床恢復(fù)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(jī)床坐標(biāo)系數(shù)據(jù)受影響,導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)超程報警。