參數調整在數控機床維修中的作用

董紹凱

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 引言

參數在機床正常運行的過程中起到至關重要的作用，它的設置直接影響著數控機床能否正常使用。如果參數設置不當而發生故障，則會導致數控機床停止運行，這對產品的加工會造成一定影響，并且會帶來較大的經濟損失。因此要盡可能快速、準確地將故障排除。通過參數調整通常能夠快速診斷機床故障，在最短的時間內完成數控機床的維修，最大限度地減小由于數控機床故障而停產帶來的經濟損失。

2 數控機床維修前期分析

數控機床維修的前期準備工作主要有兩方面內容：第一需要掌握整個機床的機械機構，并且要了解組成機床的每個部件的工作原理；第二要了解機床設備在工作過程中的動作順序以及機床設備的操作規范，并且需要在故障現場了解報警狀況。維修過程中應通過對機床動作過程的仔細分析，根據機床故障診斷手冊，利用系統的狀況顯示功能和系統的軟件報警功能，排查數控機床的開關量信號能否輸入到數控系統、數控系統能否將信號傳送到機床并且使其產生相應動作，注意信號的輸入與輸出的邏輯關系以及元件的信息流向。

故障產生的原因分為軟件和硬件兩類，軟件故障一般是由于PLC 在邏輯控制程序中發出的信息數據出現傳遞故障而造成的；硬件故障一般采用置換法，即對重要電氣件、線路板等集成塊采取整體替代。

3 數控機床維修與參數調整

在維修機床時，通過觀察參數可以了解機床電機狀態和機床的運動情況，可以通過適當修改參數來達到數控機床維修的目的。為了防止機床操作者對參數誤修改而引起數控機床故障，因此通常對參數要采取密碼等方式進行鎖定。本文主要以西門子系統和其他系統為例來說明參數調整在數控機床維修中的作用。

3.1 優化伺服電機的性能

伺服電機發生故障后經過維修導致電機機械特性發生變化，或是伺服電機使用過久導致其內部的元件發生老化，這兩種情況都有可能導致伺服電機在后續的使用過程中出現伺服誤差過大和不正常的振動現象。如果情況嚴重，還會對數控機床的滾珠絲杠傳動系統產生影響，從而導致數控機床加工性能變差。相對于上面的情況，可以適當增大或減小位置環伺服增益系數32200 POSCTRL_GAIN［n］（n=0-5）的值。應該注意位置環伺服增益系數的值不能一直減小，否則會發生25040軸停止監控報警的狀況。在進行以上參數的設置時，可輔助調整32300MAX_AX_ACCEL的值，即軸加速度參數的值。

例如旋壓機RL70/130，X2軸在運行中出現軸X2 停止監控報警情況而導致系統停止運行。檢查液壓系統和機械機構沒有發現故障，這就有可能是伺服增益系數不合適，需要對參數進行調整，最后通過對機床X2軸參數1547 修改，消除了故障。

3.2 伺服軸虛擬化設置

在FANUC 數控機床伺服系統中，當伺服模塊組中有一個單元出現故障時，都會引起所有單元的VRDY_OFF（伺服準備就緒跳掉），有時比較難判斷出故障點，這時就需要將某根軸虛擬化設置，也就是所謂的屏蔽。數控系統不再向該伺服放大器發指令，同時也不再讀這個軸的反饋數據。屏蔽該軸的信號后，其他伺服放大器可以正常吸合，即VRDY 置位，對應于其他軸可以正常工作。

通過調整以下參數可以實現伺服軸虛擬化：忽略伺服上電順序（No.1800），抑制軸數據傳輸（NO.2009）。

1800#I1=1 位置控制就緒信號PRDY 接通之前，速度控制信號VRDY 先接通時：0 對應出現伺服報警；1 對應不出現伺服報警。

2009#0=1軸抑制參數。0 對應于軸抑制無效；1 對應于軸抑制有效。

3.3 增大數控機床的監控值

數控系統對數控機床所有軸運轉過程中的運行狀態進行監控，數控機床所發出的指令值應與實際值的偏差符合系統允許的誤差要求，如果偏差值超過了數控機床所允許的范圍，機床就會發出報警信號，并且停止運行。有時偏差很大引起報警，發生這種狀況時首先要仔細排查，確認是否是由于機械故障而引起。還有一種情況也可能引起系統報警，即由于機床使用年限過久而不能保證機床精度，最終使得參數的監控范圍偏小，對于這種情況要根據具體參數監控范圍來適當擴大監控值，以保證機床能夠繼續工作而不發生警報。對于西門子系統來說，上述的報警信號主要包括25050（輪廓監控）、25080（定位監控）、25040（靜止誤差監控）報警。

圖1 XH716 鏈條式刀庫工作原理

例如立式加工中心XH716的換刀故障。系統在換刀一次結束后，接著進行了第二次換刀，這導致刀套和機械手之間發生相互干涉，并且產生25040 主軸靜止誤差監控和700016 機械手電機過載的警報信號。通過檢查得知輸入信號E11.1=1和數據位DB33.DBX60.7=0，可以得知報警產生的原因是由于主軸停止運轉時它的位置角度值的誤差超過了參數的控制值。解決上述問題的方法是把36030 靜止位置允差由1°改為2°，把主軸的粗略準停36000 由1°改為2°，把主軸的精確準停36010 由0.5°改為1°。通過以上的參數設置和修改，解決了XH716的換刀故障問題。

3.4 改變電機運轉方向

對于普通三相異步電動機，如果需要改變電機運轉方向，可以通過改變輸入電源的相序來實現。對于數控機床的伺服電機來說，可以通過修改參數來實現伺服電機轉向的變化，即修改參數32100 AX_MOTION_DIR的值。對于數控機床的A軸和C軸，通常編程人員為了減少對加工程序的修改，習慣將軸順時針轉動設定為正向轉動。此時可以通過修改32100的值來實現上述要求，即把1改為-1，或將-1 改為1，就可以變更伺服電機的轉向。

例如對于立式加工中心XH716，如果需要某軸改變其運轉方向，可通過以上方法來實現。

3.5 限定機床工作范圍

數控機床通常通過兩種類型的開關來限定它的工作范圍，一種是軟限位開關，還有一種即硬件限位開關。

西門子系統中可以將軟限位分為以下四種：第一負向軟限位36100 POS_LIMIT_MINUS；第二負向軟限位36120 POS_LIMIT_MINUS2；第一正向軟限位36110 POS_LIMIT_PLUS；第二正向軟限位36130 POS_LIMIT_PLUS2。一般僅采用第一負向軟限位和第一正向軟限位來限定軸的運動范圍。如果軸運行到了軟限位設定的值，此時數控機床系統就會發出報警10621 Channel laxis X rests on software limit switch+（或-）。解除警報的方法是將該軸向相反方向開動。

4 結語

隨著數控機床的使用日益廣泛，其故障診斷和維修已成為一個重要課題。由于數控機床的復雜程度高于傳統機床，所以一般該機床出現故障會造成很大損失，在進行數控機床維修時利用參數的調整進行故障診斷，往往會達到事半功倍的效果，所以參數設置在數控機床維修中有很重要作用。

［1］雒補清.論參數調整在數控機床中的作用［C］//2012 年十三省區市機械工程學會學術年會論文集，2012.

［2］楊雪翠，王慶明.參數在FANUC 數控機床伺服系統維修中的應用［C］//第六屆全國設備管理學術會議文集，2011.

［3］王亞玲，胡輝，魏紅根.數控機床維修實例［J］.制造技術與機床，2010（1）：131-132.

［4］王曉源.數控機床維修技巧［C］//2012 第五屆全國數控裝備使用、維修與改造經驗交流會論文集，2012.