CK0625數控車床伺服軸滾珠絲杠螺母脫落故障的維修及改進

李 虹

(沈陽航空職業技術學院，遼寧 沈陽 110043)

CK0625數控車床在使用中由于操作者在手動操作X軸時，造成了軸負向超程，在解除超程的過程中，誤按了X軸負向按鈕，致使該軸繼續向超程方向移動，而導致了滾珠絲杠螺母副運行進入空程而使滾珠脫落，這是機床生產廠家設計上的不完善造成的，因此需要對其原有設計進行改進，才能從根本上解決問題。

一、原設計思路

為了防止滾珠絲杠螺母副進入絲杠的空程范圍（即“下炕”）而引起滾珠旋出脫落，數控機床的生產廠家采用超程保護的形式進行防范，設計的梯形圖如圖1所示。這種思路的缺點是，當操作者按錯軸方向鍵時，就會引起軸繼續向超程方向移動而引發事故。表1是圖1中超程檢測信號的接口地址說明。

圖中X8.4為急停按鈕的接口地址；X12.7為超程釋放按鈕的接口地址；G8.4為數控系統急停信號（*ESP）的接口地址。

表1 超程檢測開關的文字符號及接口地址

二、技術改進

和所有的數控系統一樣，CK0625數控車床所配備的FANUC 0i mate-TC數控系統，具有非常完善的超程檢測功能，即可通過系統的超程檢測信號進行檢測，可原機床生產廠家卻沒有充分利用系統自帶的這種超程檢測功能，下面對這種功能作簡單介紹。

1.超程檢測信號概述

FANUC系統的超程檢測信號（軸超程信號）及接口地址為：*+L1～*+L4〈G114〉和*-L1～*-L4〈G116〉。這些信號表明控制軸是否已到達行程極限，每個控制軸的每個方向都具有該信號。信號名的+/-表明方向，數字與控制軸相對應（如圖2所示）。

刀具移動超出了機床限位開關設定的行程終點時，限位開關動作，刀具減速并停止，且顯示“超程”報警。

（1）系統對信號的反應

信號為“0”時，控制單元動作如下。

①自動操作時，即便只有一個軸超程信號變為“0”，所有的軸都減速停止，產生報警且運行停止。

②手動操作時，僅移動信號為“0”的軸減速停止，停止后的軸可向反方向移動。

③一旦軸超程信號變為“0”，其移動方向被存儲。即便信號變為“1”，在報警清除前，該軸也不能再沿超程方向運動。

（2）超程釋放

通過手動操作，將刀具移至安全區，然后按復位鍵清除報警。

2.實施改進的方案

利用系統的上述功能，尤其是第③項功能，對原梯形圖中有關超程檢測的程序進行重新設計、改進，使其能有效防止滾珠絲杠螺母脫落，改進后的部分梯形圖如圖3所示，它是在圖1所示梯形圖的基礎上，又新設計了四條程序。

由于充分利用了數控系統（CNC） 的G114和G116軸超程信號的功能，則超程后，在選擇錯了方向鍵的時候，超程軸將不會移動，這樣就從根本上防范了滾珠絲杠螺母脫落（“下炕”）的危險 （圖3）。

程序修改后，經過開機后的反復超程驗證，均能達到防止滾珠絲杠螺母脫落的效果，說明此次的技術改進很成功。

[1]蔣建強.數控機床故障診斷與維修[M].北京：電子工業出版社，2007.