数控机床检测装置故障分析

发布网友发布时间：2022-04-29 19:01

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热心网友时间：2022-06-20 04:26

1位置检测元件的维护1.1光栅尺的维护光栅尺本身具有一定的防护措施，有的需要给尺盒里面通入洁净的气源，保持尺内气压大于外部气压，防止潮气进入，但限于现场的生产环境及机床本身的加工条件(如高压力的切削液等)，还是要做好防污、防振等维护工作。1.1.1防污光栅尺由于直接安装于工作台和机床床身上，因此，极易受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度。冷却液在使用过程中会产生轻微结晶，这种结晶会在扫描头上形成一层薄膜且透光性差，不易清除，故在选用冷却液时要慎重。加工过程中，冷却液的压力和流量过大，容易形成大量的水雾，会污染光栅尺。光栅尺最好通入低压压缩空气，以免扫描头运动时形成的负压把污物吸入光栅，压缩空气必须净化，滤芯应保持洁净并定时更换。1.1.2防振光栅尺拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引起光学元件的损坏。1.2光电脉冲编码器的维护光电脉冲编码器是在一个圆盘的边缘上开有间距相等的缝隙，在其两面分别装有光源和光敏元件，当圆盘转动时，光线的明暗变化，经过光敏元件检测变成电信号的强弱，从而得到脉冲信号。编码器的输出信号有：两个相位差90°的信号，用于辨向；一个零信号(又称一转信号)，用于机床回参考点的控制；另外还有+5 V电源和接地端信号。编码器的维护主要注意以下两个问题。1.2.1防振和防污编码器是一个精密的测量元件，本身密封很好，在使用和拆装时要与光栅尺一样注意防振和防污。污染容易出现在导线引出段、接插头处，要做好这些部位的防护措施。振动容易造成内部紧固件松动脱落，造成内部短路。1.2.2连接问题连接问题分为连接松动和连接调整不当。编码器的连接方式有内装式和外装式。内装式与伺服电机同轴安装，如：SIEMENS 1FT5、1FT6伺服电机上的ROD320编码器。外装式安装于传动链的末端，当传动链较长时，这种安装方式可以减小传动链累积误差对位置检测精度的影响。由于连接的松动，所以往往会影响位置控制精度。另外，有些交流伺服电机的内装式编码器除了位置检测外，还同时有测速和交流伺服电机转子位置检测作用，因此编码器连接松动还会引起进给运动的不稳定，影响交流伺服电动机的换向控制，从而引起机床的振动。另外编码器是通过皮带传动的，若传动皮带调整过紧，给编码器轴承施加力过大，则容易损坏编码器。维修实例1：一数控机床出现进给轴飞车失控的故障。该机床伺服系统为SIEMENS 6SC610驱动装置和1FT5交流伺服电机带ROD320编码器，在排除数控系统、驱动装置及速度反馈等因素后，将故障定位在位置检测控制装置。经检查，编码器输出电缆及连接均正常，拆开ROD320编码器，发现一紧固螺钉脱落并置于+5 V与接地端之间，造成电源短路，编码器无信号输出，数控系统处于开环状态，从而引起飞车失控故障。维修实例2：一加工中心在主轴换刀时，主轴定位不准，重新设定后，试验位置又有偏差。该机床的主轴位置检测用一个脉冲编码器，主轴和编码器通过皮带1：1传动。由于系统有C轴位置显示功能，手动将主轴旋转一圈，发现位置变化小于360°。怀疑编码器问题，卸下来检查发现，圆光栅部分区域磨损。经分析后认为，主轴和编码器的传动皮带调整过紧，长时间运行后，编码器轴承损坏，使圆光栅与读数头部分摩擦。更换新的编码器，将皮带松紧调整适当后，未出现类似故障。2位置检测元件故障诊断及维修实例当出现位置环报警时，将J2连接器脱开，在CNC系统一侧，把J2连接器上的+5 V线同报警线ALM连在一起，合上数控系统电源，根据报警是否再现，便可迅速判断故障部位是在测量装置还是在系统接口板上。若问题出现在测量装置，便可测J1连接器上有无信号输入，这样便可将故障定位在光栅尺或EXE脉冲整形电路。维修实例1：一卧式加工中心采用SIN8系统，带EXE光栅测量装置，运行中出现114号报警，同时伴有113号报警。从报警产生的原因看，由于114号报警，引起113号报警，因此将故障定位在位置检测装置。114号报警有两种可能：一是电缆断线或接地；二是信号丢失。前者可通过外观检查和测量诊断，后者主要是信号漏读。如果某种原因使光栅尺输出的正弦信号幅度降低，则在信号处理过程中，将会影响到被处理信号过零的位置，严重时会使输出脉冲挤在一起，造成丢失。因为光电池所产生的信号与光照强度成正比，所以信号幅度下降无非是因为光源亮度下降或光学系统脏污所致。从尺身中抽出扫描单元，分解后看到，灯泡下的透镜表面呈毛玻璃状，指示光栅表面有一层雾状物，灯泡和光电池上也有这种污物，这些污物导致了光源发光效率下降和输出信号降低，通过对光栅的清洗可消除故障。维修实例2：某数控立式铣床配备FANUC 3M数控系统，位置检测装置为与伺服电动机同轴连接的编码器。在运行过程中Z轴产生31号报警。查维修手册，31号报警为误差寄存器内容大于规定值，根据31号报警提示，将误差寄存器的设定极限值放大，即将对应的参数由2 000改为5 000，然后用手摇脉冲发生器给Z轴发移动指令，又发生32号报警，32号报警表示误差寄存器的内容超过±32 767，或数模转换指令值超过了-8 192~+8 191的范围。这种故障需要检查系统的位置偏差诊断。误差寄存器是用来存放指令值和反馈值之差的，当位置检测装置或位置控制单元发生故障时，就会引起误差寄存器的超差，为此，将故障定位在位置控制装置上。位置控制信号可以用诊断号800（X轴）、801（Y轴）、802（Z轴）来诊断。将三个诊断号调出，用手摇脉冲发生器分别给各轴发出指令，观察其变化，给X、Y轴发出指令，位置偏差变化的过程与机床的移动是一致的。给Z轴发出指令偏差不消失。进一步定位故障是在Z轴控制单元还是在编码器上，采用交换法，将Z轴和Y轴驱动装置和反馈信号同时互换，发现同样的故障现象出现在Y轴上，这说明Z轴控制单元没问题，故障出现在与Z轴伺服电动机同轴连接的编码器上。维修实例3：某数控铣床，配备DECKEL系统，位置检测装置采用HEIDENHAIN LS907光栅尺，故障报警为Z轴检测系统脏污。系统启动后，移动Z轴时，低速时比较稳定，当跟随误差超过60时，机床就过冲，并发出该报警，且上升时不报警，下降时报警。根据报警内容，首先确认光栅尺是否需要清洁。拆下检查后，发现光栅尺外壳上有较多润滑油，这是由于机床对光栅尺的保护措施不到位，长时间使用后，机床导轨润滑油顺着床身流到光栅尺部位。清洗光栅尺，安装上重试，还发生光栅尺报警。这时，分析光栅尺是否本身有故障。正好该机床Y轴光栅尺与Z轴规格、型号相同，采用置换法将两根光栅尺进行互换，结果Y轴出现测量系统故障，可以确定是光栅尺本身故障，进一步对光栅尺进行鉴定，确认读数头有故障，更换读数头，机床恢复正常。位置检测装置是数控机床的关键部件，在数控机床故障中经常出现，在维修过程中，要仔细认真的研究，才能迅速查找出故障所在，保证机床的正常运行。