1、河南职业技术学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目数控机床坐标轴超程故障分析与处理 系 （ 分 院 ） 机 械 电 子 工 程 系 学 生 姓 名 学 号 专 业 名 称 指 导 教 师 2011 年 12 月 5 日2河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名 杨腾龙 专 业 数控设备应用与维护 班 级 091 班毕业设计（论文）题 目数控机床坐标轴超程故障分析和处理毕业设计（论文）选题的目的与意义为了保障机床地安全运行，机床的直线轴通常设置有软限位即参数设定限位和硬限位即行程开关限位两道保护防线。坐标轴超程通常会发生限位报警，这一问题是数控机床常见故障之一。绝大多
2、数机床都设置有超程解除触点，一旦出现硬限位报警，在确定硬限位开关被挤压后，同时机床的所有动作都会停止，超程的作用在于可以保护机床不会发生严重的碰撞或干涉。 毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）曹智军、肖龙：数控 PMC 编程与调试 ，清华大学出版社 2010 年版韩鸿鸾、荣维之：数控原理与维修技术 ，北京机械工业出版社 2011 年版王悦：数控机床 FANUC 系统调试与操作技术 ，北京电子工业出版社 2010年版汤彩萍：数控系统安装与调试 ，北京电子工业出版社 2010 年版毕业设计（论文）工作进度计划2011 年 11 月 7 日 接受任务，查阅资料，选题2011 年 11 月
3、 15 日 开题2011 年 11 月 22 日-2011 年 12 月 20 日 交初稿，指导教师评阅，修改论文2011 年 12 月 31 日 交定稿和打印稿3接受任务日期 2011 年 10 月 10日要求完成日期 2011 年 12 月 20日学 生签名：年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名 杨腾龙 学 号 09119054 性 别 男专 业 数控设备应用与维护 班 级 091 班毕业设计（论文）题 目数控机床坐标轴超程故障分析和处理评阅意见成绩 指导教师签字 年 月 日5毕业设计（论文）答辩意见表姓 名 学
4、 号 性 别专 业 班 级毕业设计（论文）题 目答辩时间 地 点姓 名 职 称 学 历 从事专业组 长成 员答辩小组成员秘 书答辩小组意见答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日6数控机床坐标轴超程故障分析和处理杨腾龙摘要:为了保障机床地安全运行，机床的直线轴通常设置有软限位即参数设定限位和硬限位即行程开关限位两道保护防线。坐标轴超程通常会发生限位报警，这一问题是数控机床常见故障之一。绝大多数机床都设置有超程解除触点，一旦出现硬限位报警，在确定硬限位开关被挤压后，使该触点闭合并在手动方式下向相反方向移出限位位置，即解除报警；也有少数没有设置该按钮，此时应在相应的点上采取等效措施，即强制满足
5、条件，然后将机床移除限位位置。 关键词：硬限位 软限位 参数设置 限位报警超程就是机床上的限位开关被压下，如果机床在加工过程中 X 轴或 Z 轴移动时，碰到限位开关数控系统就会提示超程报警。同时机床的所有动作都会停止，超程的作用在于可以保护机床不会发生严重的碰撞或干涉。一 、 解 除 硬 件 超 程 的 方 式 及 原 理解除硬件超程时，需按下限位解除按键，同时指示灯亮，伺服将上电，CNC 将处于非急停状态，垂直轴将解除制动。此时在手动进给或手轮进给工作方式下将相应的轴向相反方向移动使其离开硬限位，限位解除指示灯将自动熄灭。再按下复位键，即可解除硬件超程报警。7图（1）硬件超程和解除控制流程图
6、在数控机床中可能有多种原因引起限位报警例如(1)相关控制电路断路或限位开关损坏。(2)回参考点过程失败，引起限位。(3)操作不规范、误操作或机床失控，都将产生限位报警。以下是在数控设备的基础上，对上述故障的分析及排除。（ 一 ） 、 相 关 控 制 电 路 断 路 或 限 位 开 关 损 坏故障现象：一台数控铣床，采用 FANUC 0-M 数控系统。在加工过程中，突然出现“X+、X-、Y+、Y- 硬限位”报警，而实际上机床在正常的加工范围内。原因分析：由于外部元器件受环境影响较大，如机械碰撞、积尘、腐蚀、摩擦等因素的影响，易于导致相关限位开关本身损坏及控制电路断路，同时产生“限位报警”信息。也
7、遇见超程开关压合后不能复位的情况。这类故障的处理比较直接，把损坏的开关、导线修复好或更换即可。导线断路或接触不良时需仔细地校线和观察。分析处理方案：根据上述现象，估计线路接触不良或断路可能性最大，测量电器柜中接线排上供给限位电路的 24V 电压，压值正常。按照线路走向逐一查找，在用手旋动床体右侧的一个线路接头时，发现屏幕上报警瞬间消失，在松手间报警复现。于是，拆下该接头，仔细检查发现里面焊接的两根导线已经脱落，在用手向里面旋动的过程中可以让导线断路的两端碰触，所以有上述变化现象。重新焊接好接头后，机床恢复正常。（ 二 ） 、 回 参 考 点 过 程 失 败 ， 引 起 限 位现象：一台加工中心
8、，数控系统为 FANUC 0i-MA。在回参考点过程中，Y 轴出现报警信息为“507 OVER TRAVEL +X”，有减速过程，反复操作不能回参考点，并出现同样的报警信息，该加工中心采用的挡块方式回参考点。原因分析：比较高档的数控系统通常都可以利用方便灵活的参数修正功能来维护机床，如果机床实际位置未超过限位位置而出现限位报警，首先应细心查看是否因行程的参数丢失或改变的可能。针对参数，最典型的事例是某些机床在回参考点时易出现软限位报警，而机床实际位置离参考点有一定距离。此时，在机床硬限位功能完好的情况下，根据机床报警时的停止点离基准点标记位移大小适当将软限位参数值修改大（有时需设定到最大值或取
9、消，应视其情况） ，待机床重新回参考点正常后需将软限位设定还原。另外，在更换一些牵涉到行程的设备后（如电机、轴联结、丝杠等） ，其间隙、位移易发生一定变动，也有可能出现回参考点失败，同时产8生“限位报警” 。分析处理方案：可以看出，该故障的根本原因不是硬限位本身。那么是否在减速后归基准点标记脉冲不出现？如果是这样，有两种可能：一是光栅在归基准点过程中没有发现归基准点脉冲信号，或归基准点标记失效，或由基准点标记选择的归基准点脉冲在传输或处理过程中丢失，或测量系统硬件故障对归基准点脉冲信号无鉴别或处理能力。二是减速开关与归基准点标记位置错位，减速开关复位后，没有出现基准点标记。对相关参数逐一检查无
10、改变和丢失的情况。用手直接压下各开关，在 PMC 地址 X1009. 0 中确减速信号由“0”变为 “1”，说明功能完好，根据故障现象，超程信号也完好，重点应检查基准点信号，排除因信号丢失或元器件损坏的可能。其减速开关、参考点开关的距离已经由厂家标准设定，参考计数器容量和标准一致，一般在维护过程中不做变动或修改。先不忙采用跟踪法去确定上面分析的第一点可能原因，先遵循由易到难的原则去考虑问题。看是否由于基准点标记的识别能力已经下降或丧失所致？决定将参数 1425（碰减速挡块后 FL 速度）的 X 值由原来的 200 修改成 100，为保证各轴运动平衡，将其它轴的 FL 速度同时设定为 100 ，
11、试回参考点，机床恢复正常，这种设想得到了验证。因此，造成该故障的原因是由于基准点标记识别能力已经降低，导致机床回参考点失败直到压合硬限位。（ 三 ） 、 操 作 不 规 范 ， 误 动 作 或 机 床 失 控其中，主要以引起硬限位报警为主，一般来说，通过直接补救措施方能进行恢复，利用机床本身的超程解除功能或短接法是日常维护的惯用方法。为了赢得宝贵的生产时间，在处理过程中我们应紧紧抓住设备及系统的个体特点，寻找具可靠性的捷径，灵活快速地解决问题。1、根据机床结构特点进行处理绝大多数机床都设置有“超程解除”触点，一旦出现“硬限位”报警，在确认硬限位开关被压合后，使该触点闭合并在手动方式下向相反方向
12、移出限位位置，即解除报警；也有少数没有设置该按钮，此时应在相应的点上采取等效短接措施，即强制满足条件，然后将机床移出限位位置。如：一台加工中心。出现“X 轴硬限位”报警，该加工中心未设置“超程解除”按钮。由于机床结构原因，X+向的限位开关安装位置“隐蔽” ，必须移开踏板并拆掉护板，需要花费大量时间和精力，延误生产。因此，采取在电器柜中接线排上短接相应端号等电势点的办法，即短接该机床接线排上的 3230 和 3232 两点（也可直接9在 PLC 的输入点 A305.3 和 A306.6 间短接） ，并将机床移回行程范围以内，故障排除。2、如：一台数控机床,控制 X、Y、Z、A 四轴（其中 A 轴
13、为旋转轴）,故障现象：（1）由于操作不当,机床面板左下角显示为 Y 向“硬限位” ，+Y 行程开关已被压合，且硬限位红色指示灯亮。在手动方式下，无法向相反方向移出限位位置。处理方法及原因：采取惯用的移出和短接方法不能排除故障，因报警未清除，在手动或手轮方式下对 Y 轴移动操作已无效。在没有找出其它可能原因的情况下，怀疑到数控系统问题，然而，此时数控系统并无任何死机或紊乱的征兆，且其它各轴都能正常运动。决定将+Y 行程限位开关短接，关断机床电源并稍等片刻，然后重新启动机床，发现报警信息消失，红色指示灯熄灭，再将机床移出限位位置，最后取消短接线，一切恢复正常，事实上，经过故障多次发生时的处理情况，
14、我们认识到本故障是由于该数控系统对上一坐标位置在通电的情况下具有保持记忆的功能。（2）机床操作面板 CRT 左下角报警信息显示为“硬限位” ，硬限位红色指示灯并未亮，机床实际位置离硬限位开关还有很远的距离。同时，机床坐标数显值接近99999999 的最大值，该轴向无法移动。处理方法：针对上述现象，首先判断为坐标值已出现数据溢出，超出了机床记忆的限位值，在累积越来越大的情况下，必须使坐标数据全部清零处理。该系统机械坐标清零步骤如下：在主页面下进入“监控”菜单；页面内容部分无任何类容显示，不用理会（被隐藏） ，进入第二项“从机监控” ；接下来按第三项“F3” ，此时可见各轴机床坐标都为零，报警已经
15、清除。特别注意，机床必须重新回参考点建立机床坐标系，出现该情况是由于数控系统功能程序的限制。结束语综合分析以上三种故障的查找及排除过程作者可以明确数控机床故障不仅仅发生在参数部分也可能出现在机械部分。在操作使用时要加强日常维护和保养出现故障后若未显示“报警信号”很可能属于机械故障，维修时要重点检查机械部分这对于维修人员来说会更准确更及时地排除故障。10参考文献：曹智军、肖龙：数控 PMC 编程与调试 ，清华大学出版社 2010 年版韩鸿鸾、荣维之：数控原理与维修技术 ，北京机械工业出版社 2011 年版王悦：数控机床 FANUC 系统调试与操作技术 ，北京电子工业出版社 2010年版汤彩萍：数控系统安装与调试 ，北京电子工业出版社 2010 年版
