進口加工中心原點位置丟失問題追蹤解析

陳志江，丁偉文，符志晶

中車戚墅堰機車車輛工藝研究所股份有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

公司進口的臥式加工中心是一臺臥式四軸聯動加工中心，主要用于齒輪箱的鏜孔及端面的加工，其加工精度高達0.001mm。設備的高精度和穩定性決定了齒輪箱的加工質量。該進口臥式加工中心的數控系統是Mazatrol Fusion 320，且硬件與軟件都有別于其他機床廠家的數控系統，故維修難度比較高。一旦設備出現原點位置丟失報警時將無法繼續加工，設備處于癱瘓狀態，從而導致齒輪箱的組裝停滯，產品交付時間面臨延期，影響公司的信譽。通過自主攻關解決這一難題，快速恢復設備的正常加工已經刻不容緩。下面將從故障原因分析、故障問題解決思路及解決過程總結出一套針對此故障的快速維修流程[1]。

2 故障原因分析

進口臥式加工中心關機8天后起動，機床顯示器上顯示010號X軸原點位置丟失的報警，同時X軸驅動放大器上循環顯示21-01號報警。機床無法執行任何動作，處于癱瘓狀態。該故障第一次發生，維修人員沒有足夠的經驗能夠在第一時間解決，從而延誤了設備的生產進度，公司將面臨半生產狀態，產品交付時間面臨延期。

驅動放大器上循環顯示21-01號報警，發生此類報警，說明參考點數據丟失。由于機床位置測量采用的是全閉環測量系統，所以原點檢測裝置必定是海德漢磁柵，也就不用考慮是電動機編碼器的問題。根據圖樣分析故障發生可能有以下原因。

1）關機之前X軸伺服驅動數據保持電池電壓低下，導致X軸原點位置數據丟失。X軸反饋信號接線如圖1所示。

圖1 X軸反饋信號接線

2）回原點接近開關或者連接導線故障。

3）讀數頭和尺身受污染、磨損。

4）讀數頭到信號采集轉換模塊的導線有斷點；信號采集轉換模塊到伺服驅動器的導線有斷點。

5）驅動內部印刷電路故障，丟失而且無法保存原點數據[2]。

3 故障處理

3.1 故障問題解決思路

根據以上可能發生故障的原因，可以由簡入難逐個測試排除，找到故障產生的真正原因[3]。

1）檢查X軸驅動電池電壓。

2）回原點接近開關故障表現形式為回原點狀態下出現該報警。檢查回原點接近開關狀態是否異常。如果X軸在回原點時無法檢測到此接近開關信號，X軸將無法進入回原點格柵，也就無法完成回原點。

3）屏蔽X軸磁柵尺的檢測功能，即全閉環改為半閉環。此步驟完成后可以判斷磁柵、信號采集模塊、伺服驅動和相關連接導線是否完好。如果屏蔽后報警消失，則說明以上元器件至少有一個存在問題。如果現場急著生產，半閉環也是可以滿足生產需求的，當然也需要重新設置原點。后期加工任務不繁忙時再執行以下步驟。

4）縮小故障范圍后，測量相關連接導線是否存在斷路或者短路。

5）導線如果完好，則分別采用互換法判斷磁柵尺、信號采集模塊和伺服驅動中的故障器件。

3.2 故障解決過程

1）在開機情況下拆下X軸驅動電池，使用萬用表直流擋測量電壓，觀察電壓是否有3.6V，如果在3.6V以下則及時更換。

2）檢查回原點接近開關，首先調整并且緊固接近開關。然后將鐵片靠近接近開關讀數頭，觀察其后部LED燈是否由暗變亮，如果未變亮則先測量導線連接是否完好，再更換接近開關。

3）屏蔽磁柵測量系統，重設X軸原點。步驟如下。①輸入密碼。在屏幕右下角空白處輸入密碼1131。注意輸密碼時要謹慎，切勿輸錯，確認準確后再按下INPUT按鍵（只有輸入密碼才會顯示SV參數條）。②修改參數。修改參數N10，進入參數界面找到前綴為N的參數條，找到參數N10，將原值5改為8。修改參數SV7，進入參數界面切換到SV參數條，找到參數SV7，將原值0改為1。修改參數SV17，找到參數SV17，將原值8改為0。修改參數N19，找到參數SV19，將原值32改為1000。修改參數N25，找到參數SV25，將原值82C6改為22C6。參數設置好后保存參數，重新起動機床。③機床回原點工作原理。不管是磁柵還是電動機編碼器，它們回零的信號都是回零接近開關發出的。編碼器的格柵信號（脈沖）為3mm一次（N10內參數），當開關信號為1時，必須檢測到一次格柵信號，機床繼續運行開關信號變為0后，機床繼續運行到下一次格柵信號的距離，此處為電氣原點（一般OFF點為格柵間距的25%～75%）。機械原點也就是我們說的換刀點的值，是在電氣原點的基礎上加上N11參數內的數值得出的。④執行X/Y軸回零。起動設備，執行X軸、Y軸回原點動作。⑤調刀位。調整物理換刀位，X軸、Y軸回原點后，手動在主軸和換刀機械臂上裝上三件套刀具中的兩套。安裝好后執行手動換刀步驟，機械手轉動來抓主軸上的刀，手搖X軸，直至三件套完成組合，記錄下當前X軸數值。⑥調整回零接近開關，記下的數值如果差得較多，則可以調整回零接近開關或者讀數頭的位置，跟現在原點位置相差1mm以內再設置。⑦設參數。設置X軸換刀位參數N11。將測量的X軸數值補進參數N11內（原數值加上或者減掉測量數值）。⑧調試。X軸原點設置完成后，保存參數，重啟設備。設備開啟后，執行各軸回零操作，然后執行換刀程序，檢查換刀是否順暢，如果有異響或者卡頓，就需要重復執行步驟⑤～⑦。

4 結束語

目前公司有這種系列進口臥式數控加工中心數臺，在發生運動軸原點丟失的伺服報警時，都可以直接套用此方法解決故障，大大提升了維修效率，降低了機床的停機率。對平時的維修過程進行總結、歸納，往往會達到意想不到的效果。