董紹凱

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 引言

參數(shù)在機(jī)床正常運(yùn)行的過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，它的設(shè)置直接影響著數(shù)控機(jī)床能否正常使用。如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床停止運(yùn)行，這對(duì)產(chǎn)品的加工會(huì)造成一定影響，并且會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此要盡可能快速、準(zhǔn)確地將故障排除。通過(guò)參數(shù)調(diào)整通常能夠快速診斷機(jī)床故障，在最短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)控機(jī)床的維修，最大限度地減小由于數(shù)控機(jī)床故障而停產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

2 數(shù)控機(jī)床維修前期分析

數(shù)控機(jī)床維修的前期準(zhǔn)備工作主要有兩方面內(nèi)容：第一需要掌握整個(gè)機(jī)床的機(jī)械機(jī)構(gòu)，并且要了解組成機(jī)床的每個(gè)部件的工作原理；第二要了解機(jī)床設(shè)備在工作過(guò)程中的動(dòng)作順序以及機(jī)床設(shè)備的操作規(guī)范，并且需要在故障現(xiàn)場(chǎng)了解報(bào)警狀況。維修過(guò)程中應(yīng)通過(guò)對(duì)機(jī)床動(dòng)作過(guò)程的仔細(xì)分析，根據(jù)機(jī)床故障診斷手冊(cè)，利用系統(tǒng)的狀況顯示功能和系統(tǒng)的軟件報(bào)警功能，排查數(shù)控機(jī)床的開(kāi)關(guān)量信號(hào)能否輸入到數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)能否將信號(hào)傳送到機(jī)床并且使其產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，注意信號(hào)的輸入與輸出的邏輯關(guān)系以及元件的信息流向。

故障產(chǎn)生的原因分為軟件和硬件兩類，軟件故障一般是由于PLC 在邏輯控制程序中發(fā)出的信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)傳遞故障而造成的；硬件故障一般采用置換法，即對(duì)重要電氣件、線路板等集成塊采取整體替代。

3 數(shù)控機(jī)床維修與參數(shù)調(diào)整

在維修機(jī)床時(shí)，通過(guò)觀察參數(shù)可以了解機(jī)床電機(jī)狀態(tài)和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況，可以通過(guò)適當(dāng)修改參數(shù)來(lái)達(dá)到數(shù)控機(jī)床維修的目的。為了防止機(jī)床操作者對(duì)參數(shù)誤修改而引起數(shù)控機(jī)床故障，因此通常對(duì)參數(shù)要采取密碼等方式進(jìn)行鎖定。本文主要以西門子系統(tǒng)和其他系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明參數(shù)調(diào)整在數(shù)控機(jī)床維修中的作用。

3.1 優(yōu)化伺服電機(jī)的性能

伺服電機(jī)發(fā)生故障后經(jīng)過(guò)維修導(dǎo)致電機(jī)機(jī)械特性發(fā)生變化，或是伺服電機(jī)使用過(guò)久導(dǎo)致其內(nèi)部的元件發(fā)生老化，這兩種情況都有可能導(dǎo)致伺服電機(jī)在后續(xù)的使用過(guò)程中出現(xiàn)伺服誤差過(guò)大和不正常的振動(dòng)現(xiàn)象。如果情況嚴(yán)重，還會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床加工性能變差。相對(duì)于上面的情況，可以適當(dāng)增大或減小位置環(huán)伺服增益系數(shù)32200 POSCTRL_GAIN［n］（n=0-5）的值。應(yīng)該注意位置環(huán)伺服增益系數(shù)的值不能一直減小，否則會(huì)發(fā)生25040軸停止監(jiān)控報(bào)警的狀況。在進(jìn)行以上參數(shù)的設(shè)置時(shí)，可輔助調(diào)整32300MAX_AX_ACCEL的值，即軸加速度參數(shù)的值。

例如旋壓機(jī)RL70/130，X2軸在運(yùn)行中出現(xiàn)軸X2 停止監(jiān)控報(bào)警情況而導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)行。檢查液壓系統(tǒng)和機(jī)械機(jī)構(gòu)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障，這就有可能是伺服增益系數(shù)不合適，需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最后通過(guò)對(duì)機(jī)床X2軸參數(shù)1547 修改，消除了故障。

3.2 伺服軸虛擬化設(shè)置

在FANUC 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中，當(dāng)伺服模塊組中有一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)引起所有單元的VRDY_OFF（伺服準(zhǔn)備就緒跳掉），有時(shí)比較難判斷出故障點(diǎn)，這時(shí)就需要將某根軸虛擬化設(shè)置，也就是所謂的屏蔽。數(shù)控系統(tǒng)不再向該伺服放大器發(fā)指令，同時(shí)也不再讀這個(gè)軸的反饋數(shù)據(jù)。屏蔽該軸的信號(hào)后，其他伺服放大器可以正常吸合，即VRDY 置位，對(duì)應(yīng)于其他軸可以正常工作。

通過(guò)調(diào)整以下參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)伺服軸虛擬化：忽略伺服上電順序（No.1800），抑制軸數(shù)據(jù)傳輸（NO.2009）。

1800#I1=1 位置控制就緒信號(hào)PRDY 接通之前，速度控制信號(hào)VRDY 先接通時(shí)：0 對(duì)應(yīng)出現(xiàn)伺服報(bào)警；1 對(duì)應(yīng)不出現(xiàn)伺服報(bào)警。

2009#0=1軸抑制參數(shù)。0 對(duì)應(yīng)于軸抑制無(wú)效；1 對(duì)應(yīng)于軸抑制有效。

3.3 增大數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控值

數(shù)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床所有軸運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，數(shù)控機(jī)床所發(fā)出的指令值應(yīng)與實(shí)際值的偏差符合系統(tǒng)允許的誤差要求，如果偏差值超過(guò)了數(shù)控機(jī)床所允許的范圍，機(jī)床就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且停止運(yùn)行。有時(shí)偏差很大引起報(bào)警，發(fā)生這種狀況時(shí)首先要仔細(xì)排查，確認(rèn)是否是由于機(jī)械故障而引起。還有一種情況也可能引起系統(tǒng)報(bào)警，即由于機(jī)床使用年限過(guò)久而不能保證機(jī)床精度，最終使得參數(shù)的監(jiān)控范圍偏小，對(duì)于這種情況要根據(jù)具體參數(shù)監(jiān)控范圍來(lái)適當(dāng)擴(kuò)大監(jiān)控值，以保證機(jī)床能夠繼續(xù)工作而不發(fā)生警報(bào)。對(duì)于西門子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，上述的報(bào)警信號(hào)主要包括25050（輪廓監(jiān)控）、25080（定位監(jiān)控）、25040（靜止誤差監(jiān)控）報(bào)警。

圖1 XH716 鏈條式刀庫(kù)工作原理

例如立式加工中心XH716的換刀故障。系統(tǒng)在換刀一次結(jié)束后，接著進(jìn)行了第二次換刀，這導(dǎo)致刀套和機(jī)械手之間發(fā)生相互干涉，并且產(chǎn)生25040 主軸靜止誤差監(jiān)控和700016 機(jī)械手電機(jī)過(guò)載的警報(bào)信號(hào)。通過(guò)檢查得知輸入信號(hào)E11.1=1和數(shù)據(jù)位DB33.DBX60.7=0，可以得知報(bào)警產(chǎn)生的原因是由于主軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)它的位置角度值的誤差超過(guò)了參數(shù)的控制值。解決上述問(wèn)題的方法是把36030 靜止位置允差由1°改為2°，把主軸的粗略準(zhǔn)停36000 由1°改為2°，把主軸的精確準(zhǔn)停36010 由0.5°改為1°。通過(guò)以上的參數(shù)設(shè)置和修改，解決了XH716的換刀故障問(wèn)題。

3.4 改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向

對(duì)于普通三相異步電動(dòng)機(jī)，如果需要改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向，可以通過(guò)改變輸入電源的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)修改參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)向的變化，即修改參數(shù)32100 AX_MOTION_DIR的值。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的A軸和C軸，通常編程人員為了減少對(duì)加工程序的修改，習(xí)慣將軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定為正向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)可以通過(guò)修改32100的值來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求，即把1改為-1，或?qū)?1 改為1，就可以變更伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

例如對(duì)于立式加工中心XH716，如果需要某軸改變其運(yùn)轉(zhuǎn)方向，可通過(guò)以上方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.5 限定機(jī)床工作范圍

數(shù)控機(jī)床通常通過(guò)兩種類型的開(kāi)關(guān)來(lái)限定它的工作范圍，一種是軟限位開(kāi)關(guān)，還有一種即硬件限位開(kāi)關(guān)。

西門子系統(tǒng)中可以將軟限位分為以下四種：第一負(fù)向軟限位36100 POS_LIMIT_MINUS；第二負(fù)向軟限位36120 POS_LIMIT_MINUS2；第一正向軟限位36110 POS_LIMIT_PLUS；第二正向軟限位36130 POS_LIMIT_PLUS2。一般僅采用第一負(fù)向軟限位和第一正向軟限位來(lái)限定軸的運(yùn)動(dòng)范圍。如果軸運(yùn)行到了軟限位設(shè)定的值，此時(shí)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警10621 Channel laxis X rests on software limit switch+（或-）。解除警報(bào)的方法是將該軸向相反方向開(kāi)動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)控機(jī)床的使用日益廣泛，其故障診斷和維修已成為一個(gè)重要課題。由于數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜程度高于傳統(tǒng)機(jī)床，所以一般該機(jī)床出現(xiàn)故障會(huì)造成很大損失，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修時(shí)利用參數(shù)的調(diào)整進(jìn)行故障診斷，往往會(huì)達(dá)到事半功倍的效果，所以參數(shù)設(shè)置在數(shù)控機(jī)床維修中有很重要作用。

［1］雒補(bǔ)清.論參數(shù)調(diào)整在數(shù)控機(jī)床中的作用［C］//2012 年十三省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012.

［2］楊雪翠，王慶明.參數(shù)在FANUC 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)維修中的應(yīng)用［C］//第六屆全國(guó)設(shè)備管理學(xué)術(shù)會(huì)議文集，2011.

［3］王亞玲，胡輝，魏紅根.數(shù)控機(jī)床維修實(shí)例［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2010（1）：131-132.

［4］王曉源.數(shù)控機(jī)床維修技巧［C］//2012 第五屆全國(guó)數(shù)控裝備使用、維修與改造經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2012.