數(shù)控機(jī)床測(cè)量反饋控制裝置,是通過檢測(cè)元件檢測(cè)執(zhí)行元件(如電機(jī)律罢、刀架缓待、工作臺(tái)等)的速度和位移。在伺服系統(tǒng)(以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng))中,檢測(cè)元件起著重要的作用,它把所測(cè)得的信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)電路反饋回?cái)?shù)控裝置,構(gòu)成半閉環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)(又稱為反饋控制系統(tǒng)),以補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差,達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)精度的目的族沃。

在某種程度上可以說(shuō)機(jī)床工作精度主要取決與閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)元件的精度。

例1 西門子 8M 系統(tǒng)臥式加工中心正常運(yùn)行時(shí),機(jī)床突然停止工作, CRT 出現(xiàn) NC 報(bào)警104,操作者關(guān)斷電源重新啟動(dòng),報(bào)警消除,恢復(fù)正常工作,幾十分鐘后,故障又反復(fù)出現(xiàn)泌参。

查詢 NC104 報(bào)警,表示為: X 軸測(cè)量閉環(huán)電纜折斷短路,信號(hào)丟失,不正確的門檻信號(hào)不正確的頻率信號(hào)脆淹。本機(jī)床的 X 、 Y沽一、Z 三軸采用光柵尺對(duì)機(jī)床位移進(jìn)行位置檢測(cè),進(jìn)行反饋控制形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)盖溺。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn),檢測(cè)元件如果受到灰塵油污的污染,就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)。檢查讀數(shù)頭和光柵尺并沒有受到油污和灰塵污染铣缠。隨后檢查差動(dòng)放大器和測(cè)量線路板．也未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象,經(jīng)過這些工作后烘嘱。我們把重點(diǎn)放在反饋電纜上,測(cè)量反饋端子,發(fā)現(xiàn)13號(hào)線電壓不穩(wěn),停電后測(cè)量發(fā)現(xiàn)隨著電纜擺動(dòng)電阻有較大變化,檢查發(fā)現(xiàn)此線在X軸向隨導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的一段似接非接,造成反饋值不穩(wěn),導(dǎo)致電機(jī)失步,重新接線后,故障消除。

例2 某配套 FAGOR 8030 的立式加工中心．在回參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)參考點(diǎn)位置不穩(wěn)定蝗蛙。參考點(diǎn)定位精度差的故障蝇庭。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致脈沖編碼器同步出錯(cuò)的主要原因是編碼器零位脈沖不良或回參考點(diǎn)速度太低醉鳖。由于檢查參考點(diǎn)零位脈沖需要有示波器,維修時(shí)一般可以先檢查回參考點(diǎn)速度和位置增益的設(shè)置,并確認(rèn)系統(tǒng)的位置跟隨誤差值在1281xm以上。

若參數(shù)設(shè)置正確,可能的原因是“零脈沖”信號(hào)不良哮内。由于零位脈沖的信號(hào)脈寬較窄,它對(duì)干擾十分敏感,因此必須針對(duì)以下幾方面進(jìn)行檢查:

首先是編碼器的供電電壓必須在 +5V+O ． 2V 的范圍內(nèi)剪炮。當(dāng)小于 4 ．75V時(shí),將會(huì)引起“零脈沖”的輸出干擾。其次,編碼器反饋的屏蔽線必須可靠連接,并盡可能使位置反饋電纜遠(yuǎn)離干擾源與動(dòng)力線路达植。此外,編碼器本身的“零脈沖”輸出必須正確,滿足系統(tǒng)對(duì)零位脈沖的要求藤门。

經(jīng)檢查該機(jī)床在手動(dòng)方式下工作正常,參考點(diǎn)減速速度、位置環(huán)增益設(shè)置正確,測(cè)量編碼器+5V電壓正常,回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程正確轿侍。初步判定故障是由于編碼器零位脈沖受到干擾而引起的酒尝。檢查發(fā)現(xiàn),該軸編碼器連接電纜的屏蔽線脫落,重新連接后,定位精度達(dá)到原機(jī)床要求。

經(jīng)常有初學(xué)者問,數(shù)控機(jī)床為什么要回參考點(diǎn)呢 ? 不回參考點(diǎn)不行嗎?簡(jiǎn)單地講,回參考點(diǎn)目的是為了每次上電開機(jī)后,在機(jī)床上建立一個(gè)唯一的坐標(biāo)系皿腾。因?yàn)樵跈C(jī)床加工完關(guān)斷電源后迫手。數(shù)控系統(tǒng)就失去了對(duì)各坐標(biāo)位置記憶。在重新接通電源后,就得讓各坐標(biāo)回到機(jī)床一固定位置上,即坐標(biāo)系的零點(diǎn)或原點(diǎn),也稱作基準(zhǔn)點(diǎn)或者機(jī)床參考點(diǎn)誉煎”ㄔ幔回參考點(diǎn)操作將直接影響數(shù)控機(jī)床能否正常運(yùn)行。

例3 BTM-4000 數(shù)控仿形銑床靜態(tài)幾何精度變化引起X軸運(yùn)行不穩(wěn)定痛贬。具體表現(xiàn)為×軸按指令停在某一位置時(shí)．始終停不下來(lái)挺久。

BTM-4000 系意大利進(jìn)口的數(shù)控仿形銑床,系統(tǒng)采用意大利 FEDIA CNCl0 系統(tǒng)．伺服采用了西門子公司產(chǎn)品。

機(jī)床在使用了一段時(shí)間后, X 軸的位置鎖定發(fā)生了漂移,表現(xiàn)為 Z 軸停在某一位置時(shí),運(yùn)動(dòng)不停止,出現(xiàn)大約± 0 ．0007m振幅偏差驻债。而這種振動(dòng)的頻率又較低,直觀地可以看到絲杠在來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)乳规。鑒于這種情況,初步斷定這不是控制回路的自激振蕩,有可能是定尺( 磁尺) 和動(dòng)尺 ( 讀數(shù)頭)之間有誤差所致。經(jīng)調(diào)整定尺和動(dòng)尺配合間隙后,情況大有好轉(zhuǎn),后又配合調(diào)整了機(jī)床的靜態(tài)幾何精度,此故障消除合呐。

例4 一臥式加工中心,采用 SINU-MERIK 840D 系統(tǒng)．帶 EXE 光柵測(cè)量裝置暮的。運(yùn)行中出現(xiàn) 114號(hào)報(bào)警,同時(shí)伴有113 號(hào)報(bào)警。

從報(bào)警產(chǎn)生的原因看,由于 114 號(hào)的報(bào)警淌实。引起 113 號(hào)報(bào)警,故障部位定位在位置測(cè)量裝置冻辩。114號(hào)報(bào)警有兩種可能:一是電纜斷線或接地；二是信號(hào)丟失拆祈。前者可通過外觀檢查和測(cè)量來(lái)診斷恨闪。對(duì)后者主要是信號(hào)漏讀,如果由于某種原因,使光柵尺輸出的正弦信號(hào)幅度降低,在信號(hào)處理過程中,影響到被處理信號(hào)過零的位置,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使輸出脈沖擠在一起,造成丟失。因?yàn)楣怆姵禺a(chǎn)生的信號(hào)與光照強(qiáng)度成正比,信號(hào)幅度下降無(wú)非是因?yàn)楣庠戳炼认陆祷蚬鈱W(xué)系統(tǒng)臟污所致放坏。從尺身中抽出掃描單元,分解后看到,燈泡下的透鏡表面呈毛玻璃狀,指示光柵表面也有一層霧狀物,燈泡和光電池上也有這種污物,這些污物導(dǎo)致了光源發(fā)光率下降和輸出信號(hào)降低,通過對(duì)光柵的清洗故障消除咙咽。

只要電子元件不損壞,測(cè)量裝置故障的幾率很小,因此一般測(cè)量裝置報(bào)警,主要原因是信號(hào)丟失,也就是“漏讀”。測(cè)量信號(hào)在產(chǎn)生變換過程中容易造成丟失的環(huán)節(jié)淤年。檢測(cè)元件有問題,千萬(wàn)不要盲目拆卸,要研究明白后再動(dòng)手钧敞。例如標(biāo)尺光柵或指示光柵上有污物時(shí)要小心清除,清除前要檢查尺面及周圍有無(wú)切屑等硬質(zhì)雜物,如有應(yīng)清理干凈,用脫脂棉和高純度酒精進(jìn)行擦洗,不能用手或一般擦布清擦,避免造成人為故障。

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