参数设置在数控机床故障诊断中的应用.pdf

2 0 1 0年 9月 第 3 8卷 第 l 8 期 机床与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAUL I CS S e p ．2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 8 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 8 ． 0 4 1 参数设置在数控机床故障诊断中的应用 韩京海 ，郭 燕 1 ．南京交通职业技术学院机 电系，江苏南京 2 1 1 1 8 8 ；2 ．南京化工职业技术学院，江苏南京 2 1 0 0 4 8 摘要介绍数控机床产生参数故障的原因，结合具体实例，分析参数设置在数控机床故障维修中的重要性及其应用 ， 提供数控机床参数故障的维修思路和方法。 关键词数控机床；参数；故障诊断 中图分类号T H1 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 8 1 1 2 2 数控系统 的机床参数 是经过理论计算并通过一系 列试 验 、调整而获得的重要数据 。参数通常存放在数 控系统 的存储 器 R A M 中，一 旦 电池 电量不 足或 受到外界干扰或数控系统 长期不通 电，可能导致部 分 参数丢失或变化，使机床无法正常工作。特别是在数 控机床长期 闲置不用的情况下 ，参数丢失的现象经 常 发生 。因此 ，检查和恢复机床参数 ，是维修 中行之有 效 的方法之一。另 外 ，数控 机床经 过长期运行 之后 ， 由于机械运动部件磨损、电器元器件性能变化等原 因，也需要 对有关参数重新调整 。 1 数控机床参数故障的维修思路 参数是数控机床中非 常重要 的数据 ，它的设置恰 当与否将直接影响到机床的工作性能与加工精度。机 床厂家在制造机床 、最终用户在使用的过程 中 ，通过 参数 的设定 ，来实现对伺服驱动 、加 工条件 、机床坐 标、操作功能、数据传输等方面的设定和调用。 在新机床、新工艺、新材料、新加工程序调试阶 段参数设置的失配 ，或者人为不合理的参数修改，可 能造成系统不能动作 、失控、加工误差大等故 障现 象，同时出现多种报警或者一些有报警但不显示的故 障现象。如果参数设定错误，将对机床及数控系统的 运行 产生不 良影响 。所以更改参数之前 ，一定要清楚 地了解该参数 的意义及其对应的功能。 一 般在下面几种故障情况下，先查参数可大大提 高维修效率 。 1 多种报警同时并存。可能是 电磁干扰或操 作失误所 致 ，即干 扰性参 数混 乱 多 种故 障实 际并 存 的可能性很小 。 2 长期闲置机床的停机故障。电池失电造成 参数丢失／ 混乱／ 变化 ，属于失 电性参数混乱 。 3 突然停电后机床的停机故障。电池失 电， 属于失电性参数 混乱 。 4 调试后使用的机床出现的报警停机 ，可报 警 却不提示故 障，属于参数失配。 5 新工序 工件 材料 或加工 条件 改变后 出现故 障。可能需要修整有关参数，属于参数失配。 6 长期运行的老机床 的各种超差故障 可用 修整参数方法来补偿器件或传动件误差 、伺服电机 温升 、高频振动与噪声 。 7 “ 无缘无故 ”出现不正 常现象 ，可能是参 数 被人为修改过 ，属于人 为性参数混乱 。 2 参数类故障维修实例 1 软件限位设定不当引起的故障维修 某数控铣床的控制系统为 F A N U C 0 M，具体故障 现象 在进行回零操作 返 回参考点 时，机床在 正方向移动很小一段距离就产生正向超程报警，按复 位按钮不能消除。停电后再送电，机床准备正常，但 进行 回零操作还 是报警 。 故障分析与检查。从现象上来看好像是通电后机 床所处的位置就是机床零点，再向正向移动就产生软 件超程保护，所以只能向负方向运动。很明显该故障 是由C N C参数失控造成的，所以只要修改 C N C参数 即可 。 故障处理。机床通电后首先修改参数，对 F A N U C 0 M系统而言， 将第 1 4 3与第 1 4 4号参数的设置量改为 9 9 9 9 9 9 9 9 ，然后进行正确的回零操作，回零完毕后， 将上述参数改为原设定量即可。 对 于其他 的数控系统 ，只要找到对应 的参数 ，用 上述方法修改也是可 以的。 2 参考点发生整螺距偏移的故障维修 某数控铣床 使用 F A N U C 0 i 系统在调整了减 速挡块后 ，有时 出现 回零 位 置不一 致 的 现象 。经 观 察 ，发现机床在返回参考点过程中有减速 ，也有制动 到零的过程，但停止位置常常前移或后移一个丝杠螺 距 即相当编码器一转的机床位移量的偏差 。 对于大部分系统，参考点一般设定于参考点减速 收稿 日期 2 0 0 9 0 81 7 作者简介韩京海 1 9 7 8 一 ，男，工学硕士， 讲师，主要从事产品概念设计 、数控技术等研究工作。电话1 3 9 1 2 9 0 7 3 0 7 ， E m a i l h 0 9 2 2 1 2 6 ． c o in 。 第 1 8期 韩京海 等参数设置在数控机床故障诊断中的应用 1 1 3 挡铁放 开后 的第 一个编 程器 的 “ 零 脉 冲”上 ；若 参 考点减速挡块放开 时刻 ，编码器恰 巧在 零脉 冲附近 ， 由于减速开关动作的随机性误差 ，可能使参考点位置 发生一个整螺距的偏移。这一故障在使用小螺距滚珠 丝杠的场合特别容易发生 。在这种情况下 ，可重新改 变减速挡块位置或修改参数 ，使栅格信号产生的时刻 离减速信号从断到通的时刻远一点，可避免该故障发 生。通 过修 改参数 N O ． 1 8 5 0 栅 格偏 移 量 很 快将 问题解决。该机床经以上处理后 ，故障排除，机床恢 复正 常，全部零件加工正确。 3 主轴驱动 系统故障维修 一 台 配 套 F A N U C O T 的二 手 数 控 车 床 ，采 用 F A N U C S 系列 主轴驱 动器 ，开机后 ，不 论输 入 S M 0 3或 S M 0 4指 令 ，主轴 仅做 低速旋 转 ，转 速无 法达 到指令值 。 分析与处理过程 。在数控机床上 ，主轴转速 的控 制，一般是数控系统根据不同的 s 代码 ，输出不同的 主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速。 在该机床上，检查主轴驱动器无报警，且主轴出现低 速旋转 ，可以基本确认主轴驱动器无故障。而且测 量 主轴模拟量输入、主轴转向信号输入正确，因此排除 了系统不 良 、主轴输入模拟量的极性 与主轴 的转 向输 入信号不一致的可能性。 考虑到该机床为二手机床 ，机床的主轴出厂设定 参数已经遗失 ，在主轴调试前已经进行了参数的初始 化处理，因此主轴驱动器参数设定不当的可能性较 大。对照 主轴驱动器的实际连接 ，检查主轴参数 ，发 现该主轴中驱动器在未使用外部 “ 主轴倍率”调整 电位器的情况下，主轴驱动器参数上却设定 了外部 “ 主轴 倍 率 ” 生 效 ，因 此 主 轴 转 速 倍 率 被 固定 在 “ 0 ” ，引起了上述故障。修改参数后 ，主轴工作恢复 正常，故障排除。 4 刀补值无法输入的故障维修 某数控铣床 使用 F A N U C 0 i 系统 ，在程序编 辑 、数据输入的过程 中 ，发 现刀 补值无 法输入 系统 。 虽然刀具补 偿是 数 控 系统 的选 择功 能 ，但 通常情况 下， 几乎全部机床上都应具备此功能。对于F A N U C O i 系 统，在具备此功能的情况下，刀补值无法输入与参数 N O ． 3 2 9 0 ． 0 、N O ． 3 2 9 4 、N O ． 3 2 9 5 有关 。当 N O ． 3 2 9 0 ． 0 1 时，N O ． 3 2 94、N O ． 3 2 9 5设定的刀补号不能输入刀补值 ； 当 N O ． 3 2 9 0 ． 0 0时，可输刀补。在该机床上 ， 经检查 ， 发现参数 N O ． 3 2 9 0 ． 01 ，而要输入 的刀 补号也正处 于 N O ． 3 2 94、N O ． 3 2 9 5 设定的刀补号范围，将参数N O ． 3 2 0 ． 0 置0 后， 故障消除。 5 坐标显示值变化但坐标轴不运动的故障维 修 某配套 F U N A C O M 的立式 加 工 中心 ，在 手 动操 作时发现 ，坐标显 示值 变 化 ，但 实际 坐标 轴 没有 运 动 ，系统无报警显示 。 分析及 处理过程 。为 了迅速判别坐标轴不运动的 原因 ，首先检查移动坐标轴时 ，电动机是否转 动。经 观察 ，发现该机床各轴伺服电动机均未转动。考虑到 F A N U C O M 为闭环 系统 ，对于这种结构 ，出现坐标显 示值变化、但伺服电动机不转、且系统无报警显示现 象，其原因一般均为 “ 机床锁住”信号生效而引起 的 。经进一 步 检查 发 现 ，该 机 床 的 ML K G 1 1 7 ． 1 为 ⋯ 1 ’ ，使机床进入了 “ 锁住”状态 ，取消该信号 后机 床即可正常工作 。 6 位置环增益设定不当引起的故障维修 某配套 F A N U C 6 M 的卧式 加 工 中心 ，在 回参 考 点时发生 A L M 0 9 1 报警 。 分析及处理 过程 。F A N U C 6 M 中 “ A L M 0 9 1 ” 的 含义是 “ 脉冲编码 器同步出错 ” ，在 F A N U C 6 M 中可 能的原因有以下两个方 面 ① 编码器 “ 零脉 冲”不 良。 ②回参考点时位置跟随误差值小于 1 2 8 m。 维修 时 对 回 参 考 点 的 跟 随 误 差 诊 断 参 数 D G N 8 0 0 进行了检查 ，发现此值 回参考点时为 8 3 m左右，小于规定的 1 2 8 m值。进一步检查机床 参数的设定 ，发现该轴 位置环增 益 P R M 0 9 0 设 置 为 3 0 S 一 1 ，回参 考点减 速速 度为 1 5 0 m m ／ m i n 。根 据机床的实际情况 ，该机床属于大型机床，工作台负 载重 ，其快进速度、加速度等设定都较低 ，因此引起 该故 障的原 因可能是位置环增益设置过大。根据德 国 机床生产厂家的推荐，参照同类机床的数据 ，并经计 算校验后得 出对 于该机床，位置环增益 应在 1 6 ． 6 7 S 一 1 左右 。维修 时将位 置环增 益 P R M 0 9 0 设置为 1 6 ． 6 7 S 一 1 后 ，机 床恢复 正常 ；测试 3轴 的 动态特性 ，也满足机床动特性 的要求 。 3结束语 综上所述，数控机床的参数设置在机床的维修维 护 中有着广泛应用。用户如果 能充分地 了解这些参数 的含义和作用 ，就会 给数控机床 的故 障诊断和维修带 来很大的方便 ，会大大地减少故障诊断的时间，提高 机床的使用率。但需要注意的是 ，如果要更改参数 ， 必须首先要对该参数有详细的了解，看该参数的变更 会产生什么样的结果，受哪个参数的制约以及对其他 参数有无影响 ，并 做下记 录 ，以便对不 同参数所产生 的结果进行对比，选择其中最佳者设定到对应的参数 表中 ；其次在修改参数前 ，要做好参数备份。 参考文献 【 1 】蒋洪平． 数控设备故障诊断与维修[ M] ． 北京 北京理工 大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 2 】F A N U C S e r i e s 1 6 ／ 1 8 ／ 1 6 i ／ 1 8 i MO D E L C参数手册[ M] ． F AN UC L T D ， 2 0 0 0． 【 3 】王侃夫． 数控机床故障诊断及维护[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 5 ．