薛廣庫，張雪梅，鄭杰

(成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán)) 有限責(zé)任公司數(shù)控加工廠，四川成都610091)

某單位五坐標(biāo)數(shù)控刀具磨床采用FANUC 160i-M數(shù)控系統(tǒng)［1］，是一種將CNC 與PC 功能融合為一體的開放式CNC。X/Y/Z 為三直線運(yùn)行坐標(biāo)系，A/C 為兩旋轉(zhuǎn)運(yùn)行坐標(biāo)軸，坐標(biāo)系如圖1 所示。磨削刀具的加工質(zhì)量主要取決于C 軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的準(zhǔn)確定位，C 軸的位置檢測分驅(qū)動電機(jī)脈沖編碼器組成的半閉環(huán)檢測系統(tǒng)和由圓光柵和掃描磁頭(RGH22Z05FOOA) 組成的全閉環(huán)位置檢測系統(tǒng)兩種，通常機(jī)床磨削刀具時C 軸采用光柵檢測進(jìn)行位置反饋。

圖1 機(jī)床運(yùn)行坐標(biāo)系

1 故障現(xiàn)象

機(jī)床C 軸在運(yùn)行過程中系統(tǒng)出現(xiàn)“#445: Soft disconnection (軟斷線報警) ”，機(jī)床主軸負(fù)載斷電。

2 故障分析

查閱FANUC 160i-M 數(shù)控系統(tǒng)維修手冊［2］對應(yīng)的報警號，提示內(nèi)容如下:

原因: C 軸運(yùn)動時，伺服軟件檢測到軟斷線(電動機(jī)回轉(zhuǎn)，而位置反饋數(shù)據(jù)卻固定不變) ，檢測到位置反饋的變化量相對速度反饋的變化量很小。

根據(jù)故障提示需進(jìn)行以下方面的檢查，以確定故障原因:

(1) 檢查確認(rèn)伺服通信放大模塊檢測數(shù)據(jù)連接是否正常工作;

(2) 檢查機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)是否設(shè)置正確;

(3) 檢查C 軸電動機(jī)軸與機(jī)床的連接是否松動和晃動;

(4) 調(diào)整C 軸渦輪蝸桿機(jī)械傳動系統(tǒng)齒合間隙;

(5) 檢查C 軸圓光柵有無被污染;

(6) 檢查C 軸圓光柵讀數(shù)掃描磁頭是否工作正常;

3 故障排除

根據(jù)故障現(xiàn)象和報警提示，對上述可能原因進(jìn)行逐一排查。

(1) 首先，檢查C 軸伺服電機(jī)脈沖編碼器與伺服放大器模塊(SVM) 之間的信息數(shù)據(jù)連接(JF1)是否可靠，如圖2 所示。對數(shù)據(jù)線插頭進(jìn)行檢查和重新插拔。關(guān)機(jī)重啟，故障依然存在。

圖2 伺服放大模塊(SVM) 通信連接

(2) 然后，進(jìn)入FANUC 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定界面檢查參數(shù): 1815 中的OPT (位置檢測方式) 、1851 (快速移動時，軸的反向間隙補(bǔ)償量) 、2024 (位置脈沖數(shù)) 、2084/2085 (傳動齒數(shù)比)［3］是否正常。檢查發(fā)現(xiàn)C 軸全閉環(huán)檢測方式下的上述參數(shù)設(shè)置并無異常。

(3) 檢查C 軸伺服電機(jī)軸與機(jī)床固定端連接是否可靠，有無松動。發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)末端脈沖編碼器與電機(jī)軸連接可靠，數(shù)據(jù)傳輸可靠，無異常。

(4) 與此同時，進(jìn)入FANUC 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定界面，將PVE OFF 改為PVE ON，將C 軸位置檢測方式由全閉環(huán)改為半閉環(huán)，如表1 所示。再將PVE ON 改為PVE OFF，關(guān)機(jī)重啟。此時，C 軸為半閉環(huán)位置檢測方式，#445 報警消除，C 軸可以轉(zhuǎn)動。在MDI 狀態(tài)下，手動搖手輪分別給C 軸“+、－”方向單個脈沖信號，用千分表靠檢驗(yàn)芯棒的方法觀察千分表讀數(shù)變化，檢查C 軸機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)(渦輪蝸桿機(jī)構(gòu))的傳動間隙，檢查發(fā)現(xiàn)C 軸渦輪蝸桿機(jī)械傳動系統(tǒng)齒合間隙正常。

表1 C 軸位置檢測全閉環(huán)改半閉環(huán)

(5) 此時只剩檢查C 軸圓光柵和圓光柵讀數(shù)掃描磁頭的工作狀態(tài)了。在通過光柵尺觀察孔檢查圓光柵表面時，發(fā)現(xiàn)光柵尺表面銹蝕嚴(yán)重，可能是造成#445報警的原因。對光柵尺銹蝕表面進(jìn)行處理后，發(fā)現(xiàn)光柵尺已無法使用，需進(jìn)行更換。

4 C 軸圓光柵更換

在進(jìn)行C 軸圓光柵更換前需做以下準(zhǔn)備工作:

(1) 在C 軸半閉環(huán)檢測狀態(tài)下，將機(jī)床回原點(diǎn)后，走到等待位置;

(2) 將機(jī)床在“+Z”方向走到合適的高度;

(3) 松開磨削主軸傳動皮帶;

(4) 用吊繩綁住主軸電機(jī)，并固定好。

此時即可進(jìn)行C 軸運(yùn)動檢測機(jī)構(gòu)的拆卸，拆卸步驟如下:

(1) 拆掉C 軸運(yùn)動檢測機(jī)構(gòu)與主軸電機(jī)的固定連接螺釘，手動操作方式下讓機(jī)床沿“－Z”方向運(yùn)動，使主軸電機(jī)與C 軸運(yùn)動檢測機(jī)構(gòu)分離后，即可看到C 軸全閉環(huán)檢測機(jī)構(gòu)，如圖3 所示。

圖3 C 軸全閉環(huán)檢測機(jī)構(gòu)

(2) 將光柵盤上原有的光柵尺拆掉后，用酒精將光柵盤清洗干凈，更換新光柵尺。

(3) 新光柵尺更換完后需做以下工作:

①確定C 軸全閉環(huán)檢測系統(tǒng)通信連接接線端子是否連接可靠，連接如表2 所示。

表2 接線端子線號和顏色對應(yīng)表

②在手動操作模式下光柵盤360°旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)C軸光柵檢測掃描磁頭位置，使其狀態(tài)信號指示燈為綠色，在光柵尺接縫處指示燈變?yōu)榧t色。

③調(diào)整C 軸回原點(diǎn)接近開關(guān)位置，在半閉環(huán)狀態(tài)下讓機(jī)床C 軸回原點(diǎn)，將接近開關(guān)調(diào)到最佳位置。

④進(jìn)入FANUC 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定界面，將C 軸位置檢測方式由半閉環(huán)改為全閉環(huán)，關(guān)機(jī)重啟，看機(jī)床是否出現(xiàn)報警，無報警。再在全閉環(huán)狀態(tài)下沿順時針、逆時針方向手動旋轉(zhuǎn)C 軸一周，觀察C 軸光柵檢測掃描磁頭信號指示是否正常; 最后進(jìn)行C 軸回原點(diǎn)操作，無報警出現(xiàn)，說明C 軸全閉環(huán)檢測系統(tǒng)正常。

(4) 將主軸電機(jī)與C 軸運(yùn)動檢測機(jī)構(gòu)連接，使機(jī)床各拆卸部位恢復(fù)。

(5) 進(jìn)行C 軸精度調(diào)節(jié)、參數(shù)補(bǔ)償。之后，進(jìn)行刀具試磨，刀具試磨成功后，即可交付現(xiàn)場使用。

5 結(jié)束語

通過上述典型故障可見，利用數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)位置檢測功能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床全閉環(huán)檢測故障排除，可以幫助維修人員快速確定故障原因、排除故障。

［1］Schneeberger GEMINI 五坐標(biāo)數(shù)控刀具磨應(yīng)用手冊［M］．

［2］Schneeberger GEMINI 五坐標(biāo)數(shù)控刀具磨維修手冊［M］．

［3］劉志紅，李俊帶．?dāng)?shù)控加工設(shè)備控制系統(tǒng)維修技術(shù)大全［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2006．