數控機床參數在故障應急維修中的應用

余建夏

（中國紡織機械股份有限公司 上海）

數控機床參數是用于設定數控機床及輔助設備的規格、內容和加工操作所必需的一些數據。在機床制造廠家的制造過程中和最終用戶的使用過程中，通過參數設置，來實現對伺服驅動、加工條件、機床坐標、操作功能、數據傳送等方面的設定和調用。應急維修是機床發生故障時，沒有合適的備件，修理需要一定的時間，而生產任務緊，通過更改機床參數來應急維修一些機床故障，就是維持機床的工作狀態，保證機床上急需加工零件的生產任務完成后，在備件具備條件下修復機床。更改機床參數必須對該參數有詳細的了解，知道更改該參數會產生什么樣的結果，受哪個參數的制約以及對其它參數有無影響，要更改參數必須對更改過程有一個全面的了解，然后用正確的數據更改到對應的參數表中，并詳細記錄。在不知道參數意義前不容許更改參數，以免發生意外。下面列舉幾個筆者更改參數的應急維修機床故障實例，供同行參考。

1.數控車床X軸光柵尺故障

GE FANUC 21i-T系統的X軸帶光柵尺全閉環和Z軸半閉環的進口數控車床，故障現象是X軸慢速運行時無報警，但是X軸G0快速移動時出現411號報警，經過初步分析，411號報警是X軸的指令值與反饋值的差超過了1828號參數設定的極限值。根據維修經驗，因X軸全閉環，首先懷疑光柵尺故障，采取全閉環改半閉環進行判斷，修改方法如下。

在急停狀態下接通NC電源。使參數寫入有效，在設定畫面是PWE=1。3.將參數X軸1815#1設為0使用電機內置編碼器作為位置反饋（半閉環方式）。進入伺服參數畫面，伺服參數見表1。

將INITIAL SET BIT（初始化設定位）改為00000000。修改N/M參數。因X軸是螺距8 mm的直連絲杠，根據檢測單位為1μm，電機每轉所需的位置脈沖數為8000，計算可得N/M=電機每轉所需的位置脈沖數/1000000=1/125，將（N/M）M改為125。將POSITION PULSE NO（位置反饋脈沖數）改為12500。因絲杠是8 mm的直連絲杠，REF.COUNTER（參考計數器容量）改為8000。

上述參數修改完成后，關電重新開機，全閉環改半閉環完成，即修改參數臨時用位置半閉環代替原全閉環（即內藏式脈沖編碼器臨時代替光柵尺）。通過用手輪移動X軸，確認半閉環正常。再進行X軸快速移動試驗，機床無報警，說明了X軸光柵尺故障。因無光柵尺備件，生產任務緊，正在加工的零件的精度不是很高，應急使用X軸半閉環的機床，滿足這批零件加工任務完成。后來我們打開光柵尺保護罩，發現光柵尺面上有油污，清除油污重新安裝光柵尺恢復原參數，機床正常修復。要注意的是，在修改之前應將原全閉環參數記錄保存。

表1 伺服參數

2.手輪故障

手輪是主要用于數控機床的對刀點和工件零點的微調。FANUC-0M立式加工中心的手輪因操作工操作不當損壞了，當時沒有備件，維修需要較長時間，而生產任務緊，要求手輪修理期間機床仍工作。修改參數，將參數900#3改為0，暫不用手輪，同時要求操作工小心使用JOG來替代，修好手輪后再將參數900#3改為1，恢復機床正常使用。

3.龍門式加工中心機床主軸故障

FANUC-15M數控系統的龍門式加工中心機床在執行S500M03程序指令時主軸不轉，并且沒有報警，手動MDI輸入主軸轉動指令S100M03或M04主軸也無反應。用機床PMC梯形圖進行診斷（圖1），發現如下梯形圖有疑問：

圖1 FANUC-15M部分梯形圖

梯形圖狀態：X009.2（SST1）=0，K002.3（KS.SP）=0，F229.2（SSTA）=1，R008.0 （RIGID TAP STOP DELAY）=1，G26.0（SP STP）=0。當主軸不轉，SP STP（G26.0）輸出應為 1，但現狀 STP（G26.0）為0。再手動MDI輸入主軸停M05指令，觀察梯形圖STP（G26.0）仍為0。進一步分析得知X009.2（SST1）的信號是來自主軸驅動器單元，當主軸不轉時X009.2（SST1）應為1，而X009.2（SST1）=0 可能是零速信號故障，而 F229.1（SSTA）=1，說明數控系統CNC輸出主軸零速度信號正常。

依據梯形圖可得出，如將K002.3（KS.SP）設置為1，那么SP STP（G26.0）=1。因當時這臺機床在加工急需的零件，就將PMC參數的保持繼電器K002.3數據由0更改為1，從梯形圖看到K002.3（KS.SP）=1，SP STP（G26.0）=1，關機后重新開機，手動MDI輸入主軸轉動指令S100M03，機床主軸運轉無異常，逐步提高主軸轉速，主軸運行平穩正常，機床恢復了運行，保證急需零件生產任務的完成。后來與機床制造廠家聯系，他們也認為遇到上述故障，可將K002.3（KS.SP）設置為1，先恢復機床運行，有時間再查找X009.2（SST1）不正常的原因。

4.老機床輥動導軌軸承老化引起報警

1臺20年前從美國引進的T40臥式加工中心，數控系統是美國ACRAMATIC 950，機床在快速運行中頻繁出現機床X軸光柵開環報警。根據維修經驗，判斷為輥動導軌軸承磨損引起老化故障，因機床加工零件任務緊，沒有備件，維修需幾天的時間，企業生產部門希望機床這批零件加工后再修。分析后，修改軸定義參數表（表2）。

表2 軸定義參數表

因RECORD NUMBER 1的第1行是X軸的數據，將第1行的RAPD RATE 12000改為8000，FEED RATE 12000改為8000，也就是將 X 軸快速移動（G0）12 m/min改成8 m/min，最大切削進給速度12 000 mm/min改成8000 mm/min，修改后機床在快速移動中沒有出現報警，急需加工的這批零件完成后，檢查X軸的輥動導軌軸承發現許多滾針磨損，采購的輥動導軌軸承備件到貨后進行了更換，恢復原有參數數據，機床恢復了正常運行。

5.機床定位精度不高的故障

1臺FANUC-0M系統的半閉環立式加工中心機床，操作工在首件零件加工調試中，鏜孔孔距尺寸X方向超差并且不穩定，觀察零件調試加工過程，根據維修經驗判斷X軸存在較大間隙，通過千分表對X軸測定，測得X軸反向間隙為0.045 mm。由于零件加工任務很急，對參數0535的X軸數據進行修改，縮小了反向間隙，同時建議操作工在調試加工和加工程序中X軸采用單方向定位方式鏜孔，減小反向間隙引起誤差，使這批零件加工較順利完成。零件加工完成后，拆下X軸防護罩，用手握住絲杠，來回轉動，感覺有間隙。檢查了聯軸器間隙、調整X軸絲杠間隙，更換軸向軸承，盡量消除X軸傳動鏈間隙，然后用激光干涉儀對機床X軸精度進行檢測，對X軸的反向間隙和螺距誤差進行補償，重新設置了X軸螺距誤差補償點和反向間隙數據，使機床定位精度恢復正常。

6.斗笠式刀庫換刀故障

1臺FANUC-0i系統，斗笠式刀庫的立式加工中心機床，在加工零件在換刀時出現掉刀現象。斗笠式刀庫自動換刀動作由刀庫的進退、刀盤的旋轉、主軸的準確定位、Z軸上下移動及刀桿松開和夾緊5步動作配合完成。反復仔細觀察換刀過程，發現主軸箱的主軸下端面與刀環上端面的距離偏大。因機床加工急需零件，修理時間很緊，采取了嘗試調整換刀位置坐標數據，首先用標準刀柄測主軸松刀和抓刀時刀柄的位移量ΔK，然后在刀庫上裝上無拉釘的標準刀柄，使刀庫擺到主軸位，手搖主軸箱慢慢下降，使主軸鍵進入刀柄鍵槽，直到主軸端面離刀環上端面的間隙為ΔK/2為止，記錄此時的Z軸機械坐標數據即為換刀位置坐標值。根據記錄換刀位置修改Z軸的第二參考點位置參數，操作步驟：①選擇MDI方式。②按[SETTING]鍵，進入參數設定畫面。③按光標鍵使光標移到寫參數開關（PWE）處，使其置“1”，打開參數寫保護開關。④按[SYSTEM]鍵查找參數No.1241，把記錄的換刀位置值寫入No.1241參數Z軸數據中。⑤再進入參數設定畫面，將寫參數開關（PWE）置“0”。完成Z軸換刀位置的調整后，機床連續換刀，掉刀現象消除，機床急需零件加工完成后，重新查找故障原因，發現由于長期頻繁換刀，斗笠式刀庫的支架有一些下沉和傾斜，使換刀位置發生了變化，重新調整刀庫支架水平和位置，按照上述步驟再一次精調了換刀位置，使換刀動作平穩正常。

7.機床回參考點出現超程報警

FANUC-0M立式加工中心機床，操作工開機回參考點的情況是開機前工作臺在X軸位于參考點附近，工作臺在JOG模式移離參考點一段距離，在回參考點模式出現超程報警，觀察CRT上X軸機械坐標位置信息顯示0.511，系軟限位超程報警，手動回參考點的過程還未完成。再一次回參考點時觀察減速開關在輸入PMC信號DGN16.5的狀態從“1”到“0”，并有減速現象，但沒有完成DGN16.3的狀態從“0”到“1”。根據上述故障現象，將機床CNC參數No.700設定為99999999，回參考點正常，然后將No.700重新設為500。因當天生產任務緊，叮囑操作工重新校準設置X軸的工件坐標系原點（G54），消除回參考點位置變化使加工零件原點變化而引起零件加工的誤差，應急維修滿足了當天急需生產任務完成。后來檢查發現，回參考點減速擋塊上螺絲松動，使減速擋塊位置移動變化引起的故障，調整減速擋塊位置，緊固減速擋塊上螺絲，反復試驗機床回參考點都正常，機床恢復正常運行。

參數是數控機床中非常重要的數據，其設置恰當與否將直接影響到機床的工作性能與加工精度。數控機床維修中，有時會遇到有些機床故障會因沒有合適的備件，修理需要一定的時間的情況，而企業因生產任務緊，希望故障機床上急需零件加工完成后再維修機床。上述例子說明，有些故障可以通過更改參數進行應急維修，使機床能暫時繼續工作完成急需零件的加工任務，然后在備件具備條件下修復機床，恢復機床正常工作狀態。