數控行業 | 干貨分享

　　由于機床數控系統加工中心種類繁多、設備形態結構各異、設計方式多種多樣、故障現象千差萬別，維護好數控設備是具有相當難度的工作。在掌握了機械結構及電氣控制原理的同時,必須合理分析，靈活運用，善于總結,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(參數設定限位)和硬限位(行程開關限位)兩道保護“防線”。限位問題是數控機床常見故障之一,相關資料提及較少。以下就導致“限位報警”的主要原因作一些分析和說明。

　　一、相關控制電路斷路或限位開關損壞

　　此原因引起“限位報警”發生率相對較高，由于外部元器件受環境影響較大，如機械碰撞、積塵、腐蝕、摩擦等因素的影響，易于導致相關限位開關本身損壞及控制電路斷路，同時產生“限位報警”信息。也遇見超程開關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、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數控銑床，采用FANUC 0-M數控系統。在加工過程中，突然出現“X+、X-、Y+、Y-硬限位”報警，而實際上機床在正常的加工范圍內。根據上述現象，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的一個線路接頭時，發現屏幕上報警瞬間消失，在松手間報警復現。于是，拆下該接頭，仔細檢查發現里面焊接的兩根導線已經脫落，在用手向里面旋動的過程中可以讓導線斷路的兩端碰觸，所以有上述變化現象。重新焊接好接頭后，機床恢復正常。

　　二、操作不規范，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時間，在處理過程中我們應緊緊抓住設備及系統的個體特點，尋找具可靠性的捷徑，靈活快速地解決問題。

　　1、根據機床結構特點進行處理

　　絕大多數機床都設置有“超程解除”觸點，一旦出現“硬限位”報警，在確認硬限位開關被壓合后，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“X軸硬限位”報警，該加工中心未設置“超程解除”按鈕。由于機床結構原因，X+向的限位開關安裝位置“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。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，故障排除。

　　2、抓住數控系統功能局限及特性

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

　　(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，懷疑到數控系統問題，然而，此時數控系統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行程限位開關短接，關斷機床電源并稍等片刻，然后重新啟動機床，發現報警信息消失，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，經過故障多次發生時的處理情況，我們認識到本故障是由于該數控系統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：針對上述現象，首先判斷為坐標值已出現數據溢出，超出了機床記憶的限位值，在累積越來越大的情況下，必須使坐標數據全部清零處理。

　　該系統機械坐標清零步驟如下：

　　在主頁面下進入“監控“菜單;

　　頁面內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，出現該情況是由于數控系統功能程序的限制。在處理時應結合上面第(1)點的特征。

　　三、回參考點過程失敗，引起限位

　　比較高檔的數控系統通常都可以利用方便靈活的參數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限位報警，首先應細心查看是否因行程的參數丟失或改變的可能。針對參數，最典型的事例是某些機床在回參考點時易出現軟限位報警，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、軸聯結、絲杠等)，其間隙、位移易發生一定變動，也有可能出現回參考點失敗，同時產生“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，數控系統為FANUC 0i-MA。在回參考點過程中，Y軸出現報警信息為“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。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現歸基準點脈沖信號，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。二是減速開關與歸基準點標記位置錯位，減速開關復位后，沒有出現基準點標記。對相關參數逐一檢查無改變和丟失的情況。用手直接壓下各開關，在PMC地址X1009. 0 中確減速信號由“0”變為“1”，說明功能完好，根據故障現象，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、參考點開關的距離已經由廠家標準設定，參考計數器容量和標準一致，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。看是否由于基準點標記的識別能力已經下降或喪失所致。決定將參數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降低，導致機床回參考點失敗直到壓合硬限位。

　　四、機床參數受外界干擾發生改變或丟失

　　這一方面，主要以軟限位參數為常見。車間電源質量差、加工環境惡劣、雷電、屏蔽措施不到位等外部因素非常容易導致數控機床的各種參數發生變化或丟失。在把參數恢復的同時，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數控系統,在加工過程中出現“501 OVER TRAVEL –X”,即負向超程,機床機械坐標的數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。

　　處理方法:由上述現象看出，機床數顯數據因干擾發生了變化且超出軟限位設定范圍。進入參數畫面修改參數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1320設定為小于參數1321,行程認為是無窮大,不進行存儲式行程檢測1的檢測。關機重新啟動機床并回參考點,然后將1320和1321的參數恢復為修改前的坐標值。另一方面,必須找到引起數據變化的直接原因,并即時排除，以防止故障再次發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域，便出現行程(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后，機床一運行程序便出現“OVER TRAVEL –Y”報警,即Y軸負向硬限位。同時，未執行換刀語句(M06)便直接執行到插補語句，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,在確認了系統參數和加工程序無任何異常后,決定進一步確認位置環是否完好。空運行以G54為加工坐標系的另一段數控程序,機床工作正常,排除了位置環存在故障的可能。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故障為數不多。根據由易到難的原則,首先認為是G58中設置的坐標系沒有被系統接受,而是記憶成為另外的數據,從路徑不對這一點可以看出。于是我們采用清除數據、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范的輸入數據,使機床坐標系數據受影響,導致機床出現超程報警。

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