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1、数控机床故障诊断与维修数控机床故障诊断与维修1项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除项目分析项目实施知识拓展项目作业项目导入项 目 导 航2项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除学 习 目 标* 知识目标 1.熟悉数控机床回参考点的原理及过程。 2.掌握数控车床无法返回参考点故障常见原因，排除方 法。 * 能力目标 通过对华中世纪星系统数控车床开机后数控车床无法返 回参考点故障诊断与排除操作。 初步具备准确地诊断与排除相关故障的能力。3项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除【项目导入】华
2、中数控车床Z轴不能执行自动返回参考点 动作，产生超行程急停报警，系统自诊断报警 号是44H。现对此故障进行诊断与维修，使Z轴 能够自动返回参考点。4项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除【项目分析】在数控机床的操作说明书或设备的操作规程中 一般明确规定，当接通数控系统电源后， 首先 要执行数控机床的返回参考点操作，或称为回 零操作。返回参考点操作是数控机床的重要功 能，也是数控机床的工作方式之一，但由于操 作频繁，通常在这个过程中会遇到各种问题， 从而影响机床的正常使用及零件加工精度，因 此，对数控机床因参考点操作的故障现象进行 归类和分析，找到有效排除此故
3、障的方法是非 常必要的。5项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除一、相关知识1.返回参考点操作的定义 机床断电后，则失去了对各坐标轴具体位置的 记忆，所 以必须让各坐标轴回到机床上某一固 定的点，该固定点是机床坐标系的零点，也称机 床参考点，这一操作被称为回零操作或返回参考 点。回参考点目的在于正确建立机床坐标系，可 以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿 对加工的影响。6项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除2.返回参考点的方法 按机床检测元件检测参考点信号方式的不同， 返回机床参考点的方法有两种，即栅点法和磁开 关
4、法。在栅点法中，检测器随着电动机一转信号 同时产生一个栅点或一个零位脉冲信号。在机床 本体上安装一个减速撞块及一个减速开关。当减 速撞块压下减速开关时，伺服电动机减速到接近 参考点速度运行。当减速撞块离开减速开关，即 释放减速开关后，数控系统检测到的第一个栅点 或零位信号即为参考点 7项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除在磁开关法中，在机床本体上安装磁铁及磁 感应参考点开关或者接近开关，当磁感应参考 点开关检测到参考点信号后，伺服电动机立即停止，该停止点被认作参考点。 8项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除栅点法的特点
5、是，如果接近参考点速度小于某 一特定值，则伺服电动机总是停止于同一点，也 就是说，在进行回参考点操作后，机床参考点的 保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单， 但参考点位置随着伺服电动机速度的变化而成比 例地漂移，即参考点不确定。目前，大多数机床 采用栅点法。 9项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点 有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式 下各轴手动返回参考点。且每一次开机后都要 进行手动返回参考点操作。另一种是在存储器 模式下，第一次开机手动返回参考点，以后均 可用G代码指令返回参考点（自动回零）。现在 的机床大
6、都采用增量脉冲编码器位置检测系统 。10项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除3.返回参考点的方式 1）回参考点的零脉冲方式手动回参考点时，回零轴先以参数设置的快速 进给速度 Fr向原点方向移动，当原点减速撞块压 下原点减速开关时，伺服电动机减速至由参数设 置的接近原点速度 F1继续向前移动；当减速撞块 释放减速开关后，数控系统检测到编码器发出的 第一个栅点或零标志信号时，回零轴停止，此停 止点即为机床参考点。 11项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除回参考点的零脉冲方式 12项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除
7、数控车床回参考点故障诊断与排除2）回参考点的“+ -”方式回零轴先以快速进给速度 Fr向原点方向 移动，当原点减速开关被减速撞块压下时 ，回零轴制动到速度为零，再以接近原点 速度Fl向相反方向移动；当减速撞块释放 原点接近开关后，数控系统检测到检测反 馈元件(如编码器)发出的第一个栅点回零 标志信号时，回零轴停止，该点即机床原 点，如图7-2所示。13项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除回参考点的“+ -”方式 14项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除3) 回参考点的“+ - +”方式回原点时，回零轴先以快速进给速度
8、Fr向原 点方向移动，当减速撞块压下减速开时，回零轴 制动到速度为零，再向相反方向以Fl速度微动； 当减速撞块释放减速开关时，回零轴又反向以F1 速度沿原快速进给方向移动；当减速撞块再次压 下减速开关时，回零轴仍以接近原点速度Fl前移 ；减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第 一个栅点或零标志信号时，回零轴停止，机床原 点随之确立。15项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除回参考点的“+ - +”方式 16项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除4. 华中世纪星数控机床返回参考点的方式 华中世纪星HNC-21T数控车床Z轴
9、伺服系统属于半 闭环控制系统，位置检测装置为内置式脉冲编码器 ，因此采用的返回参考点方法属于增量栅点法回零 ，返回参考点的方式为第三种，其工作过程如下. 1)按下数控车床操作面板上的“返回参考点”按键， 然后按下该轴正向点动按钮，该轴以回参考点快速 移动速度移向参考点。 2)当与工作台一起运动的减速撞块压下参考点减速开 关时，减速信号由通(ON)转为断( OFF)状态，工作 台反向离开参考点减速开关，然后再以回参考点定 位速度向参考点方向前进，再次压下参考点减速开 关后，接收到的第一个零位脉冲的位置(或步进电动 机A相第一次输出的位置)加上参考点偏差即为参考 点位置。 17项目项目七七 数控车
10、床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除二、机床回参考点故障分析无论采用何种方式或方法返回参考点，系统都是 通过PLC的程序编制和数控系统的机床参数设定来 决定，轴的运动速度也是在机床参数中设定的。数 控系统返回参考点的过程是 PLC系统与数控系统配 合完成的，由数控系统给出返回参考点的命令，轴 按预定的方向运动；压上参考点减速开关(或离开 参考点减速开关)后，PLC向数控系统发出减速信号 ，数控系统按照预定的方向减速运动，并由测量系 统接收零位脉冲，接收到第一个零位脉冲后，设定 坐标值。所有的轴都找到参考点后，返回参考点的 过程结束。 18项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断
11、与排除数控车床回参考点故障诊断与排除根据回参考点的原理可知，信号控制线路中的任 何部位出现故障，都可能引起进给轴无法正常返回 参考点。回参考点过程中出现故障，大多数是由电 气线路硬件问题引起，也可能由回参考点参数的设 置错误引起。在整个过程中，在系统参数设置正确 的前提下，必须还满足两个基本条件，一是“参考 点减速信号”必须按要求输入；二是“位置检测零 位脉冲”信号必须正确且正常输入。 19项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除1.“参考点减速信号”引起故障的分析华中世纪星HNC-21T数控车床PLC开关量输入信号 与数控装置的连接图如图所示。进给轴上的参考
12、点 减速开关信号输入到PLC输入转接板HC5301-8上，然 后经过互联电缆输入到数控装置的XS10接口，从而 被数控装置与PLC接收，完成返回参考点操作。20项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除PLC开关量输入信号接线图 21项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除项目案例中 Z 轴能够运动，且无异常噪声，只 是不能正常返回参考点位置，PLC系统正常报警， 报警号为 44H, 查系统报警代码表可知，此故障 为数控车床不能返回参考点故障。通过直观法与 系统自诊断法，初步排除机械故障的可能性，此 故障属于典型的电气故障。22
13、项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除根据PLC输入开关量的接线图，认真观察故障现象 ，由直观法与原理分析法可知，如果在挡块压下参考 点减速开关后，并没有反向运动或减速运动，则是参 考点减速开关故障或是进给轴上的挡块松动。检查的 步骤进行 ：1）检查Z轴上的减速挡块是否松动，若松动，应重 新固定。 2）检查参考点减速开关是否损坏、松动、短路，或 接线是否有问题，若有，应更换参考点减速开关或是 重新接线。如果Z轴工作台的挡块在压下参考点减速 开关后，反向离开参考点减速开关，这就说明参考点 减速开关正常。 23项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床
14、回参考点故障诊断与排除3）检查HC5301-8输入转接板到数控装置XSlO接口 的互联电缆是否接触不良，若是，则重新接线。 如果还是不能排除故障，可根据CNC系统PLC接口 的I/O状态，观察参考点减速信号是否输入到数控 系统中。 4）如果按下参考点减速开关， PLC接口的I/O 状态无变化，则说明数控装置主印制电路板故障 ，应与数控系统生产厂家联系，重新更换数控装 置主印制电路板。 24项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除2.“位置检测零位脉冲”信号引起故障的分析若参考点减速信号正常输入，Z轴不能正常返回参考 点，那么有可能是位置检测零位脉 冲信号引起的
15、故 障。检查的步骤进行 ： 1）用万用表检查脉冲编码器的工作电压是否正常，若不 正常，应找出故障原因，恢复正常供电。 2）用示波器测试Z轴脉冲编码器零位脉冲信号波形，若 无零标志位脉冲，应清洗伺服电动机的脉冲编码器或 者更换。 3）若零位脉冲信号有效，则可能是脉冲编码器的零位脉 冲信号没有输送至数控装置的主印制电路板，应检查 Z轴控制接口电路是否损坏或插口接触是否不良，若 是，要重新接线或更换数控系统控制检测放大的线路 板。25项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除3.进给轴不能返回参考点软件故障的分析 参数名 设设定 值值说说 明正软软极限位置200000
16、 0软软件规规定的正方向极限软软件保护护位置，只 有在机床回到参考点后，此参数有效负软负软 极限位置- 200000 0软软件规规定的负负方向极限软软件保护护位置， 只有在机床回到参考点后，此参数有效回参考点方式20-无；1-单单向返回参考点方式；2-双 向返回参考点方式； 3-z脉冲方式：以规规 定的方向压压下参考点减速开关后，接收到的 第一个Z脉冲的位置加上参考点偏差即为为参 考点位置回参考点方向+或-发发出返回参考点指令后，坐标轴寻标轴寻 找参考 点的初始移动动方向；若发发出返回参考点指令 后,坐标轴标轴 已经压经压 下了参考点减速开关,则则 初始移动动方向与返回参考点方式有关26项目项目七七 数控车床回参考点故障诊断与排除数控车床回参考点故障诊断与排除参考点位置O设设置参考点在机床坐标标系中的坐标标位置 。一般将机床坐标轴标轴 的零点定为为参考点位 置,因此通常将其设设置为为0参考点减速开 关偏差
