2 故障分析及處理

1. 故障分析
   鏜銑床W200HD所配的數(shù)控系統(tǒng)是德國(guó)西門(mén)子公司的SINUMERIK系統(tǒng)，它是一種中檔數(shù)控系統(tǒng)诡语，具有三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)功能绒霹，分辨率是1μm。對(duì)于這種系統(tǒng)窑竖，出現(xiàn)上述誤差不正常擅啸。該系統(tǒng)本身具有自診斷功能，然而上述故障在顯示器上沒(méi)有顯示出來(lái)适固，需要人為判斷并加以排除镣学。
   

   圖1 進(jìn)給位置控制原理框圖

   定位誤差作為位置控制中的重要指標(biāo)，可較全面地判斷位置控制是否正常瘟则。由故障現(xiàn)象可以判定出機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的位置控制部分出現(xiàn)了問(wèn)題黎炉，使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的定位誤差過(guò)大，影響機(jī)床的正常加工醋拧。在圖1所示閉環(huán)位置控制的原理框圖基礎(chǔ)上慷嗜，對(duì)進(jìn)給位置控制的原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
   安裝在機(jī)床工作臺(tái)上的位置傳感器(這里是光柵)將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖丹壕，該脈沖送至數(shù)控系統(tǒng)的位置測(cè)量接口庆械，由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)算機(jī)以固定的時(shí)間周期對(duì)該反饋值采樣菌赖，采樣值與插補(bǔ)程序輸出的結(jié)果(即當(dāng)前指令位置)進(jìn)行比較缭乘，得到位置誤差，該誤差經(jīng)軟件增益放大(Kc)琉用，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)堕绩，為伺服單元提供控制電壓，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減小誤差的方向移動(dòng)邑时。如果插補(bǔ)程序不斷有進(jìn)給量產(chǎn)生奴紧，工作臺(tái)就不斷地跟隨該進(jìn)給量運(yùn)動(dòng)，只有在位置誤差為零時(shí)晶丘，工作臺(tái)才停止在要求的位置上冬蝶。由此可見(jiàn)，位置控制功能是由軟件和硬件兩部分共同實(shí)現(xiàn)的象体，軟件負(fù)責(zé)位置誤差和速度環(huán)給定值的計(jì)算瘟气，硬件則接受給定值數(shù)字量，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，為速度環(huán)提供控制電壓断憨，驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)夜痊，并將機(jī)床工作臺(tái)的位置反饋給數(shù)控系統(tǒng)。
   根據(jù)故障現(xiàn)象分析問(wèn)題的出處披蚕。該機(jī)床是全閉環(huán)控制系統(tǒng)，位置傳感器安裝在工作臺(tái)上骂领，理論上定位誤差不受絲杠間隙和螺距誤差的影響讹渴。機(jī)床能夠正常移動(dòng)，說(shuō)明機(jī)床伺服單元工作正常怒晕。在機(jī)床反饋回路中擒欢，如果反饋線斷路，系統(tǒng)實(shí)際上變成開(kāi)環(huán)嚼吞，沒(méi)有位置反饋盒件，增量從命令增量中減去，跟隨誤差會(huì)累積得越來(lái)越大舱禽，直至溢出炒刁，使驅(qū)動(dòng)裝置失控，這時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能會(huì)發(fā)揮作用誊稚，發(fā)出反饋回路斷開(kāi)的報(bào)警信息翔始。綜合以上分析可以看出，位置控制的硬件部分沒(méi)有問(wèn)題里伯，因而故障可能出在軟件部分城瞎。
   

   圖2 數(shù)控系統(tǒng)位置控制軟件流程

   該機(jī)床的伺服單元可完成電流環(huán)和速度環(huán)的控制。而位置環(huán)(即位置控制)則由數(shù)控系統(tǒng)軟件完成疾瓮。數(shù)控系統(tǒng)軟件有數(shù)百個(gè)參數(shù)可由用戶設(shè)置脖镀，以利于數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體配接的二次開(kāi)發(fā)，這些參數(shù)均保存在CMOS存貯器中狼电，機(jī)床掉電后蜒灰，參數(shù)不會(huì)丟失，一旦電池不足(低于額定值的85%)或外部干擾可使參數(shù)丟失而發(fā)生混亂哥钉。但沒(méi)有出現(xiàn)電池不足的報(bào)警反俱，說(shuō)明電池的能量還充足。如果數(shù)控系統(tǒng)的控制參數(shù)全部丟失辱囤，則機(jī)床根本不可能運(yùn)行炸一，因此很可能是外部的某種干擾，使位置控制的部分參數(shù)發(fā)生混亂牢介，位置控制的軟件計(jì)算出現(xiàn)較大誤差校槐，使定位誤差超出所允許范圍。從圖2看出，機(jī)床的位置反饋測(cè)量系統(tǒng)的精度和位置環(huán)增益Kc影響到位置誤差的輸出另焕。位置環(huán)增益反映了整個(gè)伺服系統(tǒng)的靈敏度液斩，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，增益越高惦鄙，定位誤差越小谤赛，但機(jī)床容易振蕩，不易調(diào)整喧久；系統(tǒng)的增益越低追城，定位誤差越大，但機(jī)床容易調(diào)整燥撞，不易振蕩∽現(xiàn)調(diào)出數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，檢查位置環(huán)的增益是否選得太低物舒，使定位誤差較大色洞。經(jīng)校對(duì)，位置環(huán)的增益和機(jī)床調(diào)試好后的增益一致冠胯。因此火诸，該機(jī)床的問(wèn)題可能在機(jī)床的位置反饋測(cè)量系統(tǒng)的精度和控制裝置的位置調(diào)節(jié)精度不匹配上。
   由于該機(jī)床采用全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)荠察，是直接從機(jī)床移動(dòng)部件(工作臺(tái))上獲得位置實(shí)際移動(dòng)值惭蹂，因此其檢測(cè)精度不受機(jī)械傳動(dòng)精度的影響。要使位置環(huán)能夠正常工作割粮，必須具有正確的位置調(diào)節(jié)閉環(huán)回路盾碗。為此必須使位置測(cè)量系統(tǒng)的脈沖與控制裝置的位置調(diào)節(jié)精度相互匹配。在該系統(tǒng)中有一個(gè)可設(shè)置參數(shù)MD5002(共8位)舀瓢，表示反饋輸入分辨率和位置控制分辨率廷雅，只有當(dāng)反饋輸入精度的設(shè)置和位置控制精度的設(shè)置相互匹配時(shí)，位置環(huán)才可能正確運(yùn)算瓣车，使機(jī)床正常移動(dòng)唆逻，在誤差允許的范圍內(nèi)準(zhǔn)確到達(dá)指定位置。
   在CNC系統(tǒng)中菠贡，定位誤差的計(jì)算是以伺服分辨率為單位的唇墅，如果位置反饋輸入的精度和位置控制的精度不一致，位置誤差的計(jì)算就在非統(tǒng)一單位下進(jìn)行的睛至，其結(jié)果就不是真正意義上的指令位置和實(shí)際位置的誤差特奇，因而工作臺(tái)就不能到達(dá)指令所要求的位置。
2. 故障處理
   根據(jù)以上故障分析治部，調(diào)出系統(tǒng)參數(shù)剧么，校對(duì)參數(shù)單元MD5002的內(nèi)容涵蔓，發(fā)現(xiàn)與原來(lái)調(diào)試好的參數(shù)有出入，可能是外部某種干擾苫治，使RAM中的參數(shù)發(fā)生混亂∽桃牛現(xiàn)將該參數(shù)進(jìn)行正確修改后，使機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)復(fù)位零院，再開(kāi)動(dòng)機(jī)床溉跃，經(jīng)檢測(cè)，機(jī)床的定位精度達(dá)到了正常要求告抄，機(jī)床恢復(fù)了正常生產(chǎn)撰茎。

3 小結(jié)