數控機床回參考點故障診斷及處理策略

孫銀娟

摘 要：本文就某加工中心數控機床會參考點故障診斷實例對數控機床回參考點常見故障診斷以及處理策略做出探究，提出若干數控機床回參考點故障處理的新思路，以望能夠提升我國數控機床會參考點故障診斷及處理水平。

關鍵詞：數控機床;回參考點;故障診斷;處理策略

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0060-02

0 引言

機床廠家為機床各個進給軸預先設置一個位置，通常這個位置都會被設置在機床各個坐標軸的正極限位置，這個位置就是所謂的機床參考點。機床的參考點是進行機床調整的基準點，數控機床重要的功能之一就是開機之后回參考點的操作，若數控機床發生回參考點故障，零件加工的品質以及數控機床的運行效率將會受到直接影響。因此，對于數控機床中回參考點故障進行深入的研究，了解回參考點故障的原因以及現象，并對數控機床回參考點故障的排除方式進行研究能夠顯著的提升數控機床的運行效率以及零件加工品質，具有十分重要的現實意義。本文總結出常見的故障類型，針對性的提出了若干排除數控機床回參考點故障的幾種策略，并用真實數控機床回參考點故障維修實例進行驗證，以望能夠切實提升數控機床的運行效率以及零件加工質量。

1 數控機床回參考點常見的故障類型以及其產生原因

對于以往眾多數控機床出現的回參考點故障進行分析，我們可以總結出數控機床常見的故障類型如下[1]：

（1）數控機床進行手動會參考點的過程中，無法準確找出范考點或者參考點出現超程報警時，則應當考慮是否是因為回參考點位置調整不當;導軌平行度、導軌與壓板面平行度和導軌與絲杠的平行度超差幾何精度超差類機床故障;機床電氣原件故障，如有油漬污染出現于光柵尺上;數控系統控制檢測放大的線路板出現故障;減速開關長時間使用出現短路或者是損壞。（2）數控機床出現回參考點位置不準確，隨機發生變化則應當考慮是否是因為數控機床某部位脈編碼器反饋信號線被屏蔽引發的干擾;數控機床供電電壓不穩定或者是數控機床某部位脈沖編碼器自身出現故障;伺服系統調節不良或者是零脈沖不良;鋼珠絲杠間隙增大或者是聯軸器出現松動等機械方面故障。（3）當數控機床出現回參考點位置不準確，發生單個或者多個螺距偏移或者是原點位置偏移的故障時，應當優先考慮是否是因為減速擋塊過短，減速開關與減速擋塊安裝不合理導致減速信號與零脈沖信號之間距離過近;零脈沖不良;參考點減速信號不良;機械安裝未到位，減速擋塊固定不夠牢固產生位移引起零脈沖初始點發生位移等原因導致。

2 數控機床回參考點故障的解決策略

經過分析我們能夠發現，導致數控機床出現回參考點故障的原因多種多樣。但是對其進行針對處理的過程中，我們依然要遵循先機械后電氣的原則，采取正確的方法與步驟，就能夠實現快速確定故障，診斷故障以及排除故障，確保數控機床穩定的運行[2]。當數控機床出現回參考點故障時應當按照以下的步驟去解決故障：

（1）當數控機床出現故障的時候不能著急進行維修，要對故障現象進行了解，掌握故障信息之后在進行故障診斷排除。維修人員應當及時查看故障記錄，向現場的工作人員了解故障發生時數控機床的具體情況，在了解故障出現全過程，并且對數控機床進行通電，確保其不存在安全隱患的基礎上通電進行觀察，進一步分析故障原因。（2）結合回參考點的相關原理知識對相關的故障進行分析，認真總結故障記錄中記載的故障記錄以及維修幾率，對故障的大致原因以及位置進行初步判定，制定最初的故障排除方案。（3）要根據設定的故障排除方案借助相關的設備對數控機床進行逐級的檢測，對故障部位進行定位，根據實際情況采取最合理的故障排除方式，將數控機床回參考點故障盡快排除，盡快是數控機場恢復運行。（4）要對故障的維修資料進行整理，不僅僅可以提升維修經驗，還能夠提升維修人員業務水平，為日后數控機床回參考點故障的修理提供參考。

3 數控機床回參考點故障維修實例

3.1 案例一：Y軸可以進行回參考點操作，找不到相應參考點

某加工中心數控機床操作人員在日常開機進行回參考點操作的過程中發現，該數控機床的y軸參考點雖然可以進行回參考點的動作，但是參考點不能有直接找到，要想停止操作只有等與y軸限位開關，數控機床自身的系統現實該機床會參考點錯誤報警。工作人員發現這一問題及時向維修人員反應，經過維修人員的排查對故障進行分析得出如下結論：由于該加工中心采用的是FANUC的操作系統，對故障進行檢查和分析可知，數控機床的y軸依然能進行回參考點的操作說明基本上可以排除數控機床的系統以及伺服系統故障;因此應當對于回參考點相關的電氣元件進行檢查，維修人員發現并沒有松動的現象出現在電子元件的安裝部位，安裝一切正常，但是觀察I/O接口的狀態指示，發現沒有參考脈沖信號送入參考脈沖輸入口，因此，維修人員懷疑是傳輸線以及脈沖編碼器存在故障。經過對傳輸線以及脈沖編碼器的仔細檢測，發現導致數控機床出現回參考點故障的原因就是因為電氣元件脈沖編碼器損壞，不能發出脈沖信號。維修人員及時的更換了脈沖編碼器，則故障解除，數控機床恢復正常的回參考點操作[3]。

3.2 案例二：z軸尺寸超差，毫無規律，系統無任何現實

在某加工中心數控機床操作人員進行日常工作的過程中發現，數控機床加工尺寸z軸的方向不太穩定，呈現出沒有規律的尺寸超差，同時系統界面并無任何顯示與反應，數控機床加工出的很多零件都屬于報廢品，造成了很大的經濟損失。操作人員發現數控機床出現故障第一時間反應給維修人員，維修人員對數控機床進行檢測時，經過對現場操作人員的詢問，得知該數控機床在進行回參考點時整個過程區域正常，但是呈現出不穩定的加工尺寸和沒有規律的故障現象，因此可以初步排除伺服控制部分以及機械傳動部分出現故障，這種故障是一種隨機性的故障，并不是由于系統原因，而是因為不穩定因素作用對數控機床產生作用并出現故障。維修人員對數控機床進行了進一步的檢查發現，初步估計的伺服系統的穩定性以及控制系統的控制脈沖也的確正常。維修人員懷疑該數控機床中出現的不穩定因素應當是機械部分的某一個原件松動以及電子元件工作性能的穩定性受到了影響。為了充分數控機床故障診斷時先機械后電機的診斷原則，維修人員對機械控制結構進行了優先檢查，直接發現有松動的螺絲鉚釘出現在開關軸部壓塊上面，進而導致在進行機械加工的過程中壓塊位置毫無規律的進行移動，整個回參考點開始出現隨機性的移動，z軸位移尺寸超過了預設的尺寸，帶故障運行時所加工的所有零點都處于報廢狀態。維修人員對壓塊位置進行重新的調整與緊固之后，z軸運行回歸正常，故障消除[4]。

3.3 案例三：某工廠數控機床出現偶發性回參考點不準確故障

對這種故障進行深入的分析可以得知：由于該數控機床采用的是840D的操作系統，在進行回參考點操作的過程中，z軸能夠正常操作，但是x軸的啟動刀架向x軸參考點進行移動的過程時遇到減速開關出現反向位移的情況。維修人員懷疑該數控機床的x軸位置的脈沖編碼器不能及時的將脈沖信號發送至數控系統中，為了證實這個猜想，維修人員暫時將840D系統中的10000參數值進行調整，1600號參數中&MD_ALARM_MASK_POWER_ON中的第8位就是編碼器監測標志位，將設x軸為Y軸，觀察系統主軸上界面顯示發現x軸在進行轉動的過程中數值一直在不斷變大，但是系統中參數值總顯示為零。因此，維修人員確定是x軸位置上的脈沖編碼器不能及時發送脈沖信號致系統中，猜想完全正確。維修人員將編碼器換成3500Hz/r的編碼器，在將數控機床的參數調回原來數值，數控機床中的故障直接消失。

3.4 案例四：回參考點過程中系統報警

某數控車床在進行回參考點操作的過程中，數控機床操作人員發現該840D系統數控機床，當數控機床回參考點操作是z軸出現超程的情況下，系統監控頁面出現，但是由于機床出現300508報警。數控機床操作人員及時向維修人員進行反應，并將故障發生過程的情況詳細的向維修人員進行了講述，維修人員隨后對數控機床進行故障維修。結合現場操作人員的講解以及故障顯示，數控機床x軸參參考點能夠進行正常的動作，但是z軸在進行回參考點的過程中當觸碰到零點開關之后，有明顯的減速現象，但是運動在觸碰到限位開外之前都保持繼續，因此數控機床的系統畫面顯示超程故障報警。由于300508報警大多數情況下都是因為伺服、驅動電機等相關位置的報警。因此維修人員首先判斷該故障并不是發生在數控機床的零點開關中，產生故障的部位應當是數控機床的機械部分，其中檢測元件故障的可能性較高。維修人員使用相關的示波器進行檢查，可以發現原件編碼器并不會出現零點脈沖，以此可以斷定是因為數控機的編碼器出現了故障導致數控機床出現回參考點超程故障。維修人員對伺服電機的內置編碼器進行了更換，數控機床隨即恢復正常。

3.5 案例五：回參考點位置不標準故障

當某數控機床在進行回參考點操作的過程中，數控機床每次的回歸實際位置都不一樣，出現一個柵點或者是一個螺距的位置漂移，同樣這種情況并不固定，整個數控機床的情況時好時壞，發生回參考點位置不確定故障也沒有固定的規律。當操作人員向維修人員進行反應的時候，維修人員先對故障大體情況進行了解，得知數控機床每次回零的實際位置不同，并且位置大多數都是一個柵點或者是一個螺距。因此，維修人員懷疑是因為減速擋塊或者是減速開關的安裝不合理的這種機械故障所導致的回零故障，同時不排除因為回參考點開關不良或者是參數變化這種電氣原因而導致的回零位置不標準狀況。因此，維修人員在開展維修的過程中遵循先機械后電氣的原則進行檢測，先將減速擋板與減速開關的位置進行轉換，在檢查減速仿版的長度，發現減速擋板長度并不符合要求，因此維修人員對減速擋板進行更換，數控機床故障消除。

4 結語

總之，對于數控機床而言，開機后的基本操作就是回參考點操作，這也是數控機床經常發生的故障之一，能夠導致數控機床回參考點故障的原因有很多。因此，在排除數控機床回參考點故障的過程中應當采取合理爭取的方法，嚴格遵循排除故障的基本原則，實現快速化的故障排除，為數控機床的運行效率做出保障。

參考文獻

[1] 雷楠南.FANUC0iD系統數控機床回參考點故障診斷與排除[J].濟源職業技術學院學報，2017（4）：20-24.

[2] 蔣立.FANUC CNC上使用距離編碼角度編碼器的旋轉軸SV參數計算方法[J].現代制造技術與裝備，2018（3）：70.

[3] 朱東旭，李笑宇.數控機床電氣系統的故障診斷與維修策略研究[J].山東工業技術，2017（20）：157.

[4] 張亮，侯玉新.淺談數控機床加工精度異常故障的診斷和處理方法[J].軍民兩用技術與產品，2017（2）164.