HTC-250M車銑加工中心X軸下墜故障分析

■ 昌河飛機工業（集團）有限責任公司 （江西景德鎮 333002） 林超青

1.HTC-250M車銑加工中心故障現象

一臺HTC-250M車銑加工中心在使用過程中頻繁發生X軸下墜現象，機床有時剛剛上電就出現X軸下墜現象，有時在移動過程中出現X軸下墜現象，或者機床上電后坐標軸沒有運動也會出現X軸下墜現象，導致機床停機無法使用。機床發生故障時出現了比較混亂的報警信息，主要報警信息分別有：①410 SERVO ALARM: X AXIS EXCESS ERR。②416 soft disconnect。③445 unmatch feedback parameter。④421 hardware disconnect。

2.HTC-250M車銑加工中心故障分析判斷及處理的思路和方法

機床頻繁出現X軸下墜現象，并出現410報警，該報警的主要原因是機床坐標軸的停止位置偏差值或坐標軸移動時位置偏差值超過參數1828、1829的設定值。對于這種情況，原參數中1828的設定值是20000，后來把參數值設定為50000，再次進行測試，依然沒有任何變化，因此可以排除是參數設置原因造成的故障。

引起410報警的可能因素：①機床在停止時遭到撞擊，導致電動機編碼器位置與光柵尺位置反饋不一致，使位置偏差超過1828參數，產生報警。②機床的伺服或電動機性能不好，在運動時電動機無法驅動坐標軸而導致報警。③機床的絲杠或其他傳動環節出現問題。④電動機的報閘出現問題。⑤電動機的編碼器或編碼器的電纜出現問題。⑥機床坐標軸的光柵尺或讀數頭出現問題，導致位置環和速度環的位置偏差超出允許偏差。

對于第1種情況，經過現場查看和了解，機床沒有發生撞擊意外事故，操作正常，因此撞擊原因可以排除。

對于第2種原因，可以把機床改成半閉環進行檢測，如果改成半閉環，系統將不會檢測光柵尺的位置讀數，位置反饋依靠電動機編碼器，如果伺服或電動機性能不好，機床在運動時故障將會重現。

機床改成半閉環后操作機床，發現機床沒有任何報警，運行正常，因此可以排除伺服或電動機出現故障的可能性，而這一測試同樣可以排除第4和第5種可能的原因，因為如果故障是由第4和第5種原因造成，機床半閉環狀態下也不能運轉。

同時在半閉環和全閉環測試過程中又出現416 soft disconnect報警，而416報警是由于光柵尺的線接觸不良等原因出現的軟故障，根據半閉環測試結果和新出現的416報警，因此對光柵尺和讀數頭的線進行檢查和測量，結果沒有發現問題。

在機床發生故障時發現，雖然機床X軸下墜，但是顯示器上X軸的坐標值沒有變化。在反復測試過程中還出現過一次完全相反的情況，機床沒有任何動作和下墜，但是X軸的坐標值卻一直在變化，坐標值的跳動值達到200mm。發生這兩種現象時都是在全閉環的情況下，在全閉環時，由于坐標值的變化是由光柵尺位置變化、光柵尺讀數頭讀數造成的，但是機床的故障現象完全相反，原因就是光柵尺讀數頭誤讀數或不讀數造成，因此，可以確定機床X軸下墜的原因是由X軸的光柵尺系統出現問題導致，與機床的伺服或電動機無關。

在拆下光柵尺和讀數頭進行檢查時發現，光柵尺和讀數頭都比較臟，這是由于該光柵尺采用壓縮空氣防護，而廠房的壓縮空氣含有大量的水，導致光柵尺和讀數頭受污染而出現問題。在對光柵尺和讀數頭進行清潔后，重新上電，結果機床直接出現421 hardware disconnect，無法上電，因此可以確定光柵尺和讀數頭出現硬件故障。于是把光柵尺和讀數頭送廠家進行測試。光柵尺制造商測試結果反饋表明，讀數頭損壞。

把修理完成后的光柵尺和讀數頭安裝到機床后，機床上電測試，結果機床又發生410和416報警。由于可以排除伺服、電動機、光柵尺和讀數頭損壞（因為光柵尺和讀數頭已修復），導致故障發生的可能原因只有光柵尺和讀數頭安裝不良，于是對光柵尺和讀數頭反復安裝和調整，但是機床始終只能低速用手輪移動，機床一進行回零就會報警，同時出現445 unmatch feedback parameter報警，而有時即使機床不移動也會出現410報警。于是懷疑機床的報閘出現問題，時好時壞，于是把機床報閘電纜移除，機床沒有任何報警，因此可以排除報閘原因。

由于光柵尺和讀數頭返廠維修，返回時制造商做過測試，測試結果表明光柵尺和讀數頭已經修理完好。而機床的報警表明，故障還是由于光柵尺和讀數頭引起，而且如果把光柵尺兩端的固定螺釘去掉，使光柵尺處于自由狀態，然后安裝工裝固定讀數頭和光柵尺，這時機床就不會有任何報警，于是可以確定，故障是由于光柵尺和讀數頭安裝不良導致，光柵尺和讀數頭安裝不良，兩者平行度不好，造成讀數不準確，只能低速運行，高速運行時，誤差增大，超過1828參數設定的偏差值，數控系統就發出報警信號，機床急停。由于在安裝和調試時，只對光柵尺和讀數頭安裝板進行調整，而送修時光柵尺和讀數頭、安裝板一起送修，所以制造商做測試和維修時可能拆卸過讀數頭、安裝板，在安裝時光柵尺和讀數頭、安裝板不匹配造成。于是用光柵尺安裝定位工裝固定讀數頭和光柵尺，調整讀數頭與讀數頭安裝板的固定螺釘。調整完畢后上電測試，機床報警消除，回零和程序運行正常，機床故障排除。

3.結語

機床出現報警時，特別是出現比較混亂的報警時，一定要從原理上進行分析和判斷，列出可能導致問題出現的各種原因，然后對可能的原因進行逐一排查和測試，最終確定故障原因，才能解決故障，消除報警，使機床恢復正常運行。