VMC-65A加工中心参考原点故障分析

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1．故障现象
     VMC-65A型加工中心，因X轴回原点减速开关失效而产生5次故障。最近一次故障由于原点减速开关失效及操作者处理不当，导致X轴正向超程，造成X轴进给机械传动部分滚珠丝杠螺母损坏。
3 s: ?$ L* r" N/ B2．故障分析
- Q, l! u- i5 g  y8 Q/ Q     在伺服进给系统中，使用增量式编码器的加工中心，在每次开机后，都要先进行手动回原点操作。原点复归后，机械坐标系被建立，加工坐标系随之确定。回原点方式有多种，随加工中心所配系统的不同而有所区别。VMC-65A型加工中心配用FANUC 0M系统，当开机手动回原点时，工作台先以F0速度快速移动，当减速碰块压下原点减速开关时，工作台减速至FL速度移动，减速碰块离开原点减速开关后，工作台伺服电机旋转到电气栅格位置，进给停止，原点被确定，手动回原点操作结束。
; D, M$ Y& ?$ n0 }     只有当手动回原点后，机床软件限位设定才有效。软件限位一般设定在机械运动的最大范围内。为了防止原点减速开关失效而造成机床损坏，制造厂都在各伺服轴正负进给两方向的端点软件禁区内安装限位开关，采用相对于软件限位的硬件开关限位，对机床进行更加可靠的保护。当工作台移动进入软件限位禁区内，但尚未压限位开关，此时在CRT显示器上出现过行程报警，但机床面板上的超程指示灯不亮，机械坐标系的原点仍存在，不必重新做一次手动回原点操作。当工作台因超程使限位开关压下后，超程指示灯亮，机床原点丢失，需要重新进行手动回原点操作。
3 X2 b3 D9 `7 x) H2 X8 C      为了保证机床可靠运行，原点减速开关及行程限位开关工作状态为常闭开关，即当减速碰块压下原点减速开关时，减速开关常闭触点打开，反映到PMC输入点的信号由高电平1跳变到低电平0；同理，当工作台过行程时，限位开关的常闭触点打开。
4 T6 Y; C$ A% t9 i3 ^7 F5 F+ e      在开机手动回原点时，若原点复归后出现超程报警，且操作面板上的超程指示灯亮，应立即判断为原点减速开关失效。这时，应停机对减速开关进行检查更换。如判断失误，可能引起事故发生。例如，加工中心X轴回原点后出现+x方向超程报警的故障，由于操作者判断失误，出现故障后，按一般的超程处理办法进行了处理，在JOG模式下，同时按下超程释放键及-x键，则工作台向-x方向移动，释放超程开关，超程指示灯熄灭，CRT上仍显示+x超程报警，需用RESET键清除。因原点减速开关被减速碰块压下后未复位，这时，X轴机械坐标系的原点仍不变。如果按+x键回原点，则工作台会以F0速度回原点。由于原点减速开关已失效，所以，F0速度将保持直至撞到X轴正向限位开关为止。如果F倍率开关置于100％位置，工作台惯性会很大，碰到限位开关后运行一段距离才会完全停下来。这段距离的长短与F0设定的大小、倍率开关的设置、X轴加减速时间的设定、信号传递处理与执行的时间、工作台质量等有关。若制造厂综合考虑这些因素，在硬件限位开关以外留有足够的安全运行空间，则在出现上述情况后，工作台不会撞坏机械部分，如轴承、滚珠丝杠螺母副等。这一安全距离对操作者来说非常重要。
& g$ X7 b/ N: \0 H* r- o- p% d; |! ?       VMC-65 A型加工中心采用FANUC0M系统。工作进给最大进给速度Fmax由参数No.527设定为8000mm/min，快速进给速度F0由参数No.518设定为12000mm/min，手动回原点时工作台碰到减速开关后的限制速度FL由参数No.539设定为300mm/min，快速移动时线性加减速时间常数由参数No.522设定为0.1S，手动进给时指数加减时间常数由参数No.529设定为0.005s，机床软件限位LM1X1由参数No.700设定为0.5mm，LM1X2由参数No.704设定为-860.5mm。经计算手动进给时超程距离为1mm，快速移动时超程距离为10mm。
       考虑信号传输处理时间及工作台的质量，工作台实际运行的距离还要大。因此，为了保证机床安全，制造厂应保证各进给轴两端行程限位开关以外，留有适当的安全距离。
( S$ ?% |% J8 y4 E       实测机床手动进给时机床超程0.9mm，与计算值1mm相差0.1mm。实测机床手动回原点减速开关和+x超程限位开关的距离约13mm。
) m( r+ k+ X/ W7 v6 o2 V: \       该加工中心在正常情况下，在AUTO模式下加工或在JOG模式下手动运行过行程时，软件限位起作用，经实测最大过行程距离＜10mm，距+x向限位开关还有3mm，即只要原点减速开关正常，则工作台进入软件禁区后不会对机械传动零件造成损坏。若原点减速开关失灵，则随失灵状态的不同引起的后果也不同。原点减速开关失灵原因有：①开关被减速碰块压下后常闭触点正常断开，但当工作台移离后，由于复位弹簧疲劳或断裂、压杆太脏等原因，原点减速开关不复位。这时在JOG模式下X轴可向一x方向移动。如X轴向正方向移动超过软件限位值0.5mm，CRT上就出现+x向超程报警。这时应立即判断为原点减速开关失灵。若判断失误，采取错误的处理措施，取消软件限位，重新手动回原点，工作台将以F0速度运行，直至撞到硬件限位开关后停止，由于硬件限位开关与机械运动死点间距离较小，容易产生撞坏滚珠丝杠螺母副及丝杠两端轴承，造成较大的经济损失。②原点减速开关因安装不当或安装位置设计不合理，致使切削液顺着导线流入开关盒中，造成积水，使开关接线柱锈蚀。当积水淹没接线柱后，开关的常闭、常开触点短路，在手动回原点时，当减速碰块压下原点减速开关后，开关的常闭触点本应打开，但因接线柱短路而呈导通状态，数控系统将因接收不到原点减速信号而使工作台保持原F0速度移动，直至撞到硬件限位开关，出现①处理不当的结果。
" Z7 I& D2 R1 j% I, ~: s* I( N       若硬件限位开关异常，将会出现更严重的问题。硬件限位开关故障状态有：①开关压下，工作台移离后不复位。原因与原点减速开关不复位的原因相同。这时，CRT上显示+x超程报警，超程限位指示灯亮。应在JOG模式下，一手按下超程释放按钮，另一手同时按下-x键，工作台向-x方向移动。若移离10mm后超程指示灯仍亮，且CRT上的超程报警用RESET键无法清除，则应判断为限位开关故障，应检查更换开关。②开关盒内积水造成短路。因限位开关和原点减速开关安装于同一盒内，若有积水存在，这两个开关将同时处于短路状态。若此时手动回原点，工作台将会以F0速度移动直至撞到机械死点，伺服电机过载而停机，导致机械传动部件严重损坏。
. \3 w; l5 D6 H/ P% t7 U9 u5 @3．故障排除
        VMC-65A型加工中心X轴限位开关及原点减速开关失灵问题，经查①开关盒内进水是切削液溅到工作台边缘滴下顺着导线进入开关盒为彻底解决进水问题，用硅密封胶将引线和引线孔间的缝隙填充密封，使切削液不能流入开关盒内。②开关压下后不复位。原因是操作者用切削液清扫机床时，由Y轴导轨护罩溅到开关上的切削液、铝屑及油泥引起为避免这类情况发生，将固定于工作台侧的开关护板加宽，使之下边缘距Y轴导轨护罩由原来的60mm下降到约3mm这样处理后，切削液等就不能溅到开关上去了。