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项目5数控机床典型故障维修一、学习目标二、工作任务模块1机床回参考点故障及排除模块2数控机床主轴相关故障处理模块3数控机床进给系统相关故障处理模块4数控车床自动换刀装置控制及常见故障分析模块5加工中心刀库控制及常见故障分析学习目标终极目标:会对数控机床出现的典型故障进行分析与维修。促成目标:(1)会排除机床回参考点相关故障。(2)会排除主轴相关故障。(3)会排除进给系统相关故障。(4)会排除车床刀架相关故障。(5)会排除加工中心刀库相关故障。返回工作任务排除数控机床出现的相关故障。返回模块1机床回参考点故障及排除一、学习目标终极目标:会排除数控机床回参考点相关故障。促成目标:(1)会排除机床回不去参考点的故障。(2)会排除机床回参考点不准的故障。二、工作任务排除机床不能回参考点的故障。三、相关实践知识(一)回参考点过程异常，找不到参考点，机床硬限位超程报警下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(1)机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关或接线故障。(2)机床回零动作正常，但系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障，可以使用交换法来检验。(二)回参考点过程正常，但参考点不准确这类故障主要与以下因素有关:减速挡块偏移、栅格偏移量参数设定不当、参考计数器容量参数设定不当、位置环增益设定过大、编码器或轴板不良。(1)参考点减速挡块位置调整不当。(2)参考点减速挡块长度不当。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(3)电机与丝杠之间连接不良。(4)电网电压不稳定，脉冲编码器电源电压太低。(5)零位脉冲信号干扰，零漂过大。(6)还有可能是系统参数设定不当引起。四、相关理论知识(一)参考点的作用机床参考点(MachineReferencePosition)是给机床各个进给轴预先设置的一个位置，绝大多数数控机床开机后的第一动作一般都是手动操作回参考点。如果用户不想每次开机都回参考点，可以选配带绝对值上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除编码器的伺服电机，由于系统断电后位置检测装置靠电池来维持机床坐标值实际位置的记忆，所以开机时不需要进行返回参考点操作。目前，大多数数控机床位置检测装置都采用增量式的旋转编码器或增量式光栅尺作为反馈元件，系统断电后，工件坐标系的值就失去了记忆，尽管靠电池能维持机械坐标值，但那只是机床断电前的位置，而非机床的实际位置;机床在上电后，不能确定在当前机床坐标系中的实际位置，所以必须进行回参考点操作，用来确定初始位置，即机床坐标系原点。参考点是建立机床坐标系的基准，在机床坐标系建立起来以后，坐标轴的反向间隙补偿、丝杠螺距误差、软限位才能生效，零点偏移才有意义，所以参考点对于机床是必不可少的。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(二)回参考点方式一般返回参考点按检测元件检测原点信号方式的不同有栅点法和磁开关法两种。栅点法中，按检测元件的不同，可分为以绝对脉冲编码器和增量脉冲编码器方式回零。具体是在机床本体上装有一个减速开关和减速挡块，当减速挡块压下减速开关时，伺服电机减速以接近原点的速度运行，当减速挡块离开减速开关时，数控系统检测到的第一个零点信号就是原点。这种方法的特点是在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法则是在机床本体上装有一个磁铁和磁感应开关，当磁感应开关检测到原点信号时，伺服电机停止运行，该停止点即为原点。这种方法的特点是结构简单，但原点不确定。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除还可以分为有自动识别返回参考点方向和不自动识别返回参考点方向两种。●1.自动识别返回参考点方向当开关设置在轴的一端，靠近这端的限位开关时，系统设置为自动识别返回参考点方向;只要按系统指定的键，系统就会自动识别返回参考点方向，寻找参考点通常有以下两种过程。1)压上零点开关后寻找零点脉冲(1)如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后，回原点轴向预定的方向快速移动，当减速挡块压上零点开关后，回原点轴减速到系统设定的较慢的速度向前继续运动，当减速开关释放后，数控系统开始检测编码器的栅点或零上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除脉冲，直到系统检测到第一个栅点或零脉冲后，电机停止转动，当前位置即为机床参考点。(2)如果回原点轴压在零点开关上，回原点轴运动方向与上述预定的方向相反，离开零点开关后，减速到零，再反方向运动，压上零点开关后，准备接收第一个零点脉冲，确定机床参考点。2)脱离零点开关后寻找零点脉冲(1)如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后，回原点轴向预定的方向快速移动，当减速挡块压上零点开关后，回原点轴减速到零，然后向反方向以较慢的速度继续运动，当又脱离零点开关后，数控系统检测到第一个栅点或零上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除脉冲后，当前位置即被确定为机床参考点。(2)如果返回参考点时，回原点轴压在零点开关上，回原点轴运动方向与上述预定的方向相反，离开零点开关后，PLC发出减速信号，使数控系统检测到第一个栅点或零脉冲时，确定为机床参考点。●2.不自动识别返回参考点方向此时通常开关设置在轴的中部，这时返回参考点方向通常有以下两种过程。(1)如果返回参考点时，回原点轴压在零点开关上，按下机床上相应的键后，因为回原点轴在参考点上，所以回原点轴马上加速到参考点，当离开零点开关后，开始接收零点脉冲，上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除当接收零脉冲时，确定参考点。(2)如果回原点轴在零点开关前面，按相应的启动键后，回原点轴向预定的方向快速移动，当压上零点开关后，回原点轴减速到慢速，当脱离零点开关后，开始接收零点脉冲，当接收零点脉冲时，确定参考点。总之在不同的数控系统中，回参考点的方法虽然有所不同，但绝大部分系统回参考点的动作过程如下:(1)在手动方式(JOG)下，选择“回参考点”操作方式，然后按对应轴的方向键。(2)坐标轴以机床参数设定的“回参考点快速”速度，向参考点移动。当“参考点减速”挡块压上后，参考点减速信号上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(*DEC)生效，电动机减速至机床参数设定的“参考点搜索速度”。(3)越过参考点减速挡块后，*DEC信号恢复，坐标轴继续以搜索速度运动。(4)在参考点减速挡块放开后，位置检测装置的第一个“零脉冲”到达后即开始计数，当到达机床参数设置的“参考点偏移量”后，坐标轴停止运动，回参考点运动结束。(三)FANUC系统回参考点相关参数图5-1-1所示为FANUC机床回参考点时过程示意图。与回参考点相关的参数如下:上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除No.1002.0(JAX)=0，回零时同时只控制1轴;=1，回零时同时控制3轴。No.1002.1(DLZ)-0，全轴有挡块回参考点;=1，全轴无挡块回参考点的方式。No.1005.1(DLZ)-0，各轴有挡块回参考点;=1，各轴无挡块回参考点的方式。No.1006.5(ZMLx)-0，各轴按正方向返回参考点;=1，各轴按负方向返回参考点。No.1240，各轴参考点的坐标值。No.1425，各轴回参考点时碰到减速回零开关后的速度，图中v2。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除No.1428，各轴回参考点速度，图中速度v1，具体返回参考点时的速度如表5-1-1所示。No.1420，各轴快速移动速度。No.1423，各轴手动连续进给(JOG进给)时的进给速度。No.1424，各轴的手动快速移动速度。No.1815.4(APZ)=0，绝对脉冲编码器的原点未建立;=1，原点已建立。No.1815.5(APC)=0，不使用绝对脉冲编码器作为位置检测器;=1，使用绝对脉冲编码器作为位置检测器。No.1850，各轴的栅格偏移量。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除No.3003.5(*DEC)=0，低电平时减速;=1，高电平时减速。No.3006.0(GDC)=0，返回参考点减速信号*DEC使用地址X0009;=1,使用的地址*DEC信号地址为G196(X0009无效)。回零减速的动作若要通过地址X1009(或X9)时，不需编写PMC的梯形图程序;如果是通过地址(0196时，X的地址可随意选，但这时还需编写PMC程序，如图5-1-2所示。梯形图中的信号地址含义如下:X20.6：+X按钮开关;X20.7:-X按钮开关;X21.0;+Z按钮开关;X21.1:-Z按钮开关;G120.7:系统回零;上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除F148.0;X轴回零结束;F148.1;Z轴回零结束;F149.1:系统复位。(四)SIEMENS机床回参考点相关参数图5-1-3所示为SIEMENS机床回参考点时示意图。与回参考点相关的参数如下:MD34000~MD34100，是802D的参考点相关参数。回参考点相关参数如表5-1-2所示。如图5-1-3所示，回参考点的过程是:按住正向点动键(MD34010默认设定)，轴以“寻找参考点开关”的速度MD34020按正方向向参考点开关移动，当参考点开关闭合后，坐标减速至静止，然后按“寻找零脉冲”的速度上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除MD34040,反向退离参考点开关，从当参考点开关断开时，开始等待编码器的零脉冲。当零脉冲出现时，系统记录位置，并开始减速至“定位”速度MD34070，并以该速度移动至“参考点移动距离”MD34080(默认值-2mm，参考点到达，系统将“参考点设定位置”MD34100作为机床坐标系在参考点处的位置。(五)回参考点故障维修实例根据工作经验，在不同型号不同系统的一数控机床上，出现回参考点故障主要有以下5种类型:出现超程并报警;回不到参考点，参考点指示灯不亮;回参考点的位置不稳定;回参考点整螺距偏移;回参考点时报警，并有报警信息。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除●例1某大型数控车床有时回参考点不准确。原因分析:该机床系统采用SINUMERIK810系统，当用X轴回参考点时，启动刀架向X轴参考点移动，遇到减速开关后，X轴反向移动，找不到参考点。为证实X位置编码器是否有零脉冲发至数控系统，暂时修改810T系统MD4000参数值，将X轴设为S轴，再观测卞轴数据显示画面，在X轴转动时其实际值是否从零逐渐变大。经观测其值总为零，所以可确定是X位置编码器有故障，换为2500脉冲/转的编码器，将机床参数MD3640从8000改为10000后，故障解决。●例2某数控铣床回参考点时，Y轴先正方向快速运动，再反向微动，然后再反向慢速移动，碰到限位开关而停。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除原因分析:反向和减速均正常，说明CNC系统及参考点开关正常。示波器观察零标志脉冲信号。若无，则零标志脉冲信号丢失所致，正常则CNC测量时可见组件通道(用交换法)。●例3某机床回参考点时有减速过程，但是找不到零点。原因分析:有减速过程，说明减速信号已到达系统，说明减速开关及相关电路正常，考虑编码器是否有故障，用示波器观察编码器波形，不能找到零脉冲，所以肯定是编码器故障;将编码器拆开发现编码器内有油污，将油污擦拭干净后，再进行测量，发现零脉冲，装到机床上开机后，回参考点正常，故障排除。●例4某数控铣床，重开机时，Y轴方向定位位置发生偏移。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除原因分析:该数控铣床的系统采用SIEMENS802D系统，且发生整螺距偏移;对参考点减速挡块进行检查后，发现减速挡块安装位置正确，也没有松动现象，重复回参考点多次，发现Y方向的定位位置都正确，所以排除减速挡块安装有故障的可能性;仔细检查发现在行程开关上有较多的细铁屑等颗粒物，判断故障可能是由此引起的;清除细铁屑等颗粒物，在减速开关上增加防护装置后，机床恢复正常。●例5某数控铣床，首次开机时，回参考点过程