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② SIEMENS810D數控機床報警產生流程,及故障分析。
(一)常規診斷法
對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查,通常包括:(1)檢查電源的規格(包括電壓、頻率、相序、容量等)是否符合要求;(2)CNC、伺服驅動、主軸驅動、電機、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠;(3)CNC、伺服驅動等裝置內的印製電路板是否安裝牢固,接插部位是否有松動;(4)CNC、伺服驅動、主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確;(5)液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求;(6)電器元件、機械部件是否有明顯的損壞。
(二)狀態診斷法
通過監測執行元件的工作狀態判定故障原因。在現代數控系統中,伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件主要參數的動、靜態檢測,及數控系統全部輸入輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態,也可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。
(三)動作診斷法
通過觀察、監視機床的實際動作,判斷動作不良部位,並由此來追溯故障源。
(四)系統自診斷法
這是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟體,對系統內部的關鍵硬體以及系統的控制軟體進行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機自診斷、在線監控和離線測試三個方面的內容。
數控機床常見故障及排除方法
一、 操作數控機床的直線軸的正負方向時，直線軸都向一個方向移動
在數控機床的維修中，無論數控機床採用什麼品牌的數控系統，很多維修人員都遇到過如下一種故障，即數控機床的直線軸，無論開正、負方向，直線軸都向沿著撞壞機械的方向運動。以數控車床的X軸為例，具體說明一下。數控車床的X軸運動至+X方向的限位附近時，無論你按+X還是-X方向，X軸都向著+X方向運動。
出現這種故障時，一般顯示單元沒有報警，原因是由於機床X軸慣性等原因，X軸的位置處於+X軸的軟限位與硬限位之間。
解決此類故障的方法是：將X軸的正、副軟限位修改為大於硬限位的數值（如X軸的正負硬限位坐標為100，-800，可將軟限位暫時設定為1000，-1000），用手動將X軸開向偏離X軸故障方向的方向（如上述舉例所示的-X方向），感覺X軸的坐標處於+X和-X之間時，重新設置X軸的軟限位，並回參考點後，故障即消除。
二、光柵尺作為數控機床的直線軸的位置檢測元件時常見的幾種故障
1、直線軸在回參考點中，找不到零脈沖。在表現形式上就是該軸在回參考點時一直運行直到撞到該軸的限位。
這種故障發生的原因一般是讀數頭或光柵尺骯了。
解決此類故障的方法是：把讀數頭卸下來用無水乙醇沖洗干凈，用絲綢布沾上無水乙醇把帶有刻度部分清潔干凈即可。
2、數控機床的直線軸在運行中出現報警。
數控機床在運行中，如果採用西門子840D或德國力士樂數控系統的某個直線軸，出現報警「硬體編碼器錯誤」；如果採用西班牙FAGOR數控系統的某個直線軸，出現報警「跟隨誤差超界」。這時候一般是作為機床直線軸的位置檢測元件的光柵尺出故障了。
這種情況下，由於震動或其它原因，一般是機床在使用中使讀數頭與光柵刻度尺的距離遠了，數控系統誤認為光柵尺壞了。處理該故障的方法是按光柵尺說明書的要求調整讀數頭與光柵尺的距離。讀數頭與光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右，最好別超過2mm.。
出現上述故障的另外一種原因是光柵尺的安裝位置不合適，如安裝在油池附近，油氣等將光柵尺污染，這時候就要把光柵尺的「定尺」和「動尺」分別進行清潔，然後再安裝之後進行光柵尺的調試才可使用。
還有一種故障情況也會出現上述報警，那就是由於讀數頭的位置安裝不合適，造成讀數頭損壞，更有甚者，光柵尺定尺內出現鋁合金碎屑，光柵刻線出現損壞，造成光柵尺定尺的徹底報廢。
3、數控機床的直線軸出現暴走
當數控機床的直線軸安裝有光柵尺時，如果該直線軸出現暴走，一般情況下是該直線軸的位置檢測元件————光柵尺被污染，需要對光柵尺的光柵或讀數頭進行保潔才可消除故障。
在多年的數控機床維修中，我們發現光柵尺作為數控系統的位置檢測元件，在機床的機械部分良好的情況下，可以提高機床直線軸的定位精度。除此之外，光柵尺還可以檢測機床機械部分存在的隱患或問題，下面就幾個維修案例進一步說明。
4、HG3018美國CAPCO磨床機床顫抖
從美國CAPCO公司進口的HG3018軋輥數控磨床，採用德國BOSCH CC220數控系統， X軸為全閉環控制方式，位移檢測元件採用德國海德漢玻璃光柵尺。當機床操作者無意中拿木條輕輕擊打機床砂輪架外殼體時，人站在工作台上，感覺機床產生劇烈的顫動。
從這個現象看，該故障的產生，肯定帶有機床本身的一些動作，絕對不是純粹的機床某個零部件鬆了，人拿木頭條輕輕「砸」機床外殼導致的結果。經查證，是X軸的滾珠絲杠背冒松造成的：當人拿木條輕輕砸機床砂輪架外殼時，因為X軸的驅動依靠滾珠絲杠來實現，很輕便，由於X軸滾珠絲杠背冒松動，故砂輪架會有一個微小的移動。這時候，數控系統檢測到在沒有發出X軸移動信號的情況下，X軸移動了，肯定是「非法的」，這時候數控系統會發出與砂輪架移動方向反向的「給定」信號，使砂輪架反向移動。由於滾珠絲杠背冒的松動，X軸反向移動時會走過頭，此時砂輪架在數控系統的指揮下，又向與之前移動方向反向移動。。。。。如此往復，造成砂輪架的震動。
在長期對數控機床的維修中，我們發現，光柵尺不僅僅作為位置環的檢測元件，還能成為機床直線軸的「監督」元件。當機械存在故障隱患時，如果該軸採用光柵尺控制，該故障隱患會通過光柵尺將隱患「放大」，以故障的形式表現出來。沒有採用光柵尺的機床，出現機械故障隱患時，往往不容易表現出來，直至故障隱患擴大化，變成硬性故障。
5、C61200數控車床加工軋輥輥身時出現X軸前後竄動
我公司從武重購買的C61200車床經過數控化改造後，採用西班牙FAGOR 8055TC數控系統。該機床有一天在加工軋輥時，由於軋輥的輥身比較偏，正常情況下，軋輥輥身應該是圓柱形，但由於澆注原因，該軋輥輥身各部直徑尺寸不一，呈現橢圓形。致使當機床的刀具吃上輥身尺寸較大的地方時，在無X軸移動指令的情況下，X軸自行往遠離軋輥的方向移動。當刀具接觸上軋輥輥身尺寸比較「瘦」的地方時，X軸自行向靠近軋輥的方向移動，造成X軸的前後竄動.
其原因如下：我們首先對該機床的數控系統進行檢查，發現X軸在加上「使能」信號的情況下，其交流伺服電機加上了自鎖力。當把X軸的位置檢測元件屏蔽掉後，改成半閉環，再進行吃刀加工，發現之前的X軸前後竄動的現象消失了。 看到這種現象後，有人判斷認為是光柵尺出了問題，而我認為恰恰是X軸光柵尺完好無損，才可以發現機械存在的隱患。通過檢查X軸滾珠絲杠，發現是滾珠絲杠的背帽鬆了。正因為X軸滾珠絲杠的背帽鬆了，在軋輥旋轉中，由於輥身是橢圓形，在刀具接觸上軋輥輥身尺寸比較大的地方時，由於軋輥輥身對X軸有一個「向遠離軋輥直徑方向的頂力」，X軸被「頂」向遠離軋輥直徑的方向，此時X軸的移動不是機床數控指令所致。但用於檢測X軸的位置的光柵尺發現在沒有數控系統發出指令的情況下，X軸向「+X」方向（遠離軋輥輥身直徑的方向）移動，光柵尺的作用是，通過檢測直線軸在數控指令的作用下，該直線軸移動是否准確，如果該直線軸移動不準確，通過數控系統的干預，使該直線軸定位至准確位置。因此當刀具接觸上軋輥輥身尺寸比較「瘦」的地方時，刀具與軋輥輥身有了一定間隙，通過光柵尺的作用，使X軸向靠近軋輥直徑的方向移動，定位至由數控系統發出的X軸坐標位置。這樣軋輥每轉一周，在X軸沒有數控指令移動的情況下，X軸就出現「遠離軋輥直徑方向」和「靠近軋輥直徑方向」的交替移動。故加工偏輥時，X軸由於滾珠絲杠背帽的松動使其產生來回竄動。
6、 齊重RT125數控車床移動Z軸時出現震動
我們從齊重購買的RT125數控車床，有一天在移動Z軸時出現震動，我們原認為是光柵尺出了問題，後來經檢查發現該車床的導軌上表面被鐵屑劃出痕跡所致。
驗證自己判斷故障產生的原因是否正確的方法是，將該軸的控制方式改為半閉環即將光柵尺屏蔽掉，這種震動即可消失或減輕了很多。此時有人會說那就乾脆屏蔽掉光柵尺後使機床工作吧。這只是臨時措施，該軸屏蔽掉光柵尺後的加工精度肯定比以前要降低很多。
在十幾年的數控機床維修中，我們遇到了無數的和光柵尺有關聯的故障，基本上都是機械本身出現了問題。這說明光柵尺還可以把數控機床潛在的機械存在的問題檢測出來，並以故障的形式表現出來。
7、 數控機床直線軸採用全閉環時出現故障而採用半閉環時「貌似」故障消除的現象
數控機床的某個直線軸採用全閉環時出現電機抖動、軸震盪等現象，而將位置檢測元件屏蔽掉，這種不正常的現象消失，一般情況下，處理該類故障的方法如下：
首先檢查位置檢測元件，如光柵尺及讀數頭是否清潔，讀數頭的安裝位置是否合理，排除掉位置檢測元件不正常的因素。
如果能保證位置檢測元件良好的情況下，一般情況下就是該直線軸的機械傳動鏈出現了問題，此時應檢查直線軸的機械傳動鏈是否有部件松動現象、機械部件是否有磨損、機械傳動鏈的相關潤滑是否良好。
三、 與伺服電機編碼器相關的故障
編碼器作為伺服電機的速度反饋元件，無論該直線軸是否有位置檢測元件，只要伺服電機的編碼器或其線路有虛接的地方，都會使該直線軸暴走。有時候檢查編碼器線虛接也不是很容易的事：插頭的針是否有短的，插頭各針腳是否有歪斜的，插頭焊接的信號線及電源線是否有接觸不良的，在校線中一定要用數字萬用表。下面以一個具體例子說明一下校線的不易及注意事項。
四、 數控車床床頭箱異響
新購青海重型機床廠的CK84140軋輥車床，主軸箱有兩個檔位，機床操作人員反應，在使用高速檔時，主軸箱內有齒輪擊打的聲音。當時機械修理技師要拆主軸箱大蓋，我讓他暫停。我認為，如果真像機床操作人員說的那樣，只有在主軸一個檔位時，旋轉主軸，主軸箱內發出擊打齒輪的異響，那肯定是機械的原因造成的。我需要核對機床操作人員反饋來的信息是否正確。結果發現，在主軸兩個檔位的低速段，旋轉主軸，主軸箱內都發出齒輪擊打的聲音。操作者沒有正確反應信息，原因是主軸處於慢檔的低速段時，轉速范圍很短，一不留神，用電位器調速就調過去了。
既然主軸在兩個檔位的低速段，旋轉主軸，主軸箱內出現異響，首先要核對主軸電機在這個速度段，旋轉是否平穩。該主軸控制系統採用西門子6SE70變頻器，在變頻器的顯示器上，用只讀參數r19診斷主軸電機的轉速發現，主軸轉速在這個速度段運行不平穩。經過對主軸調速系統的調試和帶載優化，主軸速度平穩了，就不會出現由於主軸電機運行不平穩從而出現齒輪在轉動中，嚙合齒輪之間不能勻速轉動，出現的齒輪擊打聲。
五、 數控磨床磨削錐面產品異常
數控磨床在磨削錐面產品或修正錐面砂輪時，需要X、Z軸聯動時，有時會出現：Z軸一個方向運動時，吃刀大；Z軸往另一個方向運動時，吃刀很小或吃刀斷斷續續。這種現象在磨削錐面產品時，Z軸在往復運動中，吃刀大的一個方向，磨削的火花大，吃刀小的一個方向，磨削的火花很小。若在修復錐面砂輪時，出現上述現象，可從金剛石筆與砂輪接觸的「沙沙」聲的大小判斷。
遇到這種情況，說明數控磨床的磨削程序雖然按照砂輪或產品的指定的錐面編制，但X、Z軸的聯動速度沒有在同一時間內達到十分「合拍」。為什麼按照指定的磨削路徑編制數控加工程序，而未能達到理想境界呢？這種沒有機床報警的故障很難處理，處理方法如下：
1、 檢查數控磨床的尾座上砂輪修整用的金剛石筆座在尾座上把合的是否牢靠及金剛石筆是否松動。
2、 無論數控磨床採用的數控系統是西門子系列還是發格、博世力士樂及發那科系列等，一般情況下，調整X、Z軸的軸參數中的「比例系數」參數至同一數值。此時上述磨削中，Z軸在往復磨削中，由於X、Z軸的響應特性一樣，兩軸聯動效果會很好。
六、 數控磨床磨削產品出現振紋及螺旋紋等的原因
數控磨床在磨削產品時，若磨削的產品表面出現振紋或螺旋紋，其原因是可能是多種多樣的，可依據如下情況查找：
1、 金剛石筆是否松動
如果修正砂輪的金剛石筆出現松動，修整的砂輪表面自然會凹凸不平，磨削的產品出現表面質量是在所難免的。
2、 砂輪主軸和工件主軸轉速是否平穩
檢查砂輪主軸和工件主軸的轉速是否平穩：在診斷主軸轉速的時候，，讓所查看的主軸給定至一個速度，可以從主軸控制器的診斷參數中查看其是否在變化，變化的多少是多少。也可以用轉速儀測速。如果主軸轉速不穩，磨削的工件表面就會出現楞狀。
3、 砂輪主軸及工件主軸電機的散熱風機是否有震動
主電機的散熱風機有震動直接影響磨削產品的表面質量。
4、 磨頭的檢查
測磨頭的徑跳和軸向竄動，若超標，就要採取技術措施。若磨頭的徑跳超出標准值，在無法更換磨頭的情況下，可以將磨頭主軸油的粘度提高，來緩解磨頭的劣勢對磨削產品的影響。
5、 床頭箱撥爪及自位板
在磨削的工件旋轉中，如果床頭箱的撥爪與磨削的工件有相對位移；如果床頭箱的自位板在工件旋轉中間歇地滑動，磨削的工件的表面質量會受到很大的影響。
七、 數控機床手脈常見故障
手持單元是數控機床必不可少的手動操作部件，其可以很方便機床操作人員對刀。在多年的數控機床維修中，經常遇到的手持單元故障及方便操作人員使用機床時需要注意的事項如下：
1、 數控機床直線軸的自行移動
如果採用西門子數控系統的數控機床在手動界面下，在機床操作人員不施加指令的情況下，出現直線軸的緩慢移動；如果採用FAGOR數控系統的數控機床在手動界面下，在機床操作人員不施加指令的情況下，出現直線軸的快速移動。此時手持單元處於X軸激活狀態，X軸就出現非法移動，如果手持單元的Z軸處於激活狀態，Z軸就出現非法的移動。此時故障的根源是手持單元的0伏線松動或虛接所致。
2、用手持單元操作時，出現軸的選擇軸混亂
如果用手持單元選擇手動操作機床時，如果選擇X軸，在X軸運行中偶爾出現X軸不運行而其它軸（比如Z軸）運行，一般情況下，手持單元及手持單元至操作站的手脈插頭間的導線不會出現問題，真正的故障源在操作站與電櫃之間的手持單元的相關線路出現了導線外皮裸露。
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