摘 要： 針對(duì)某廠(chǎng)鏜銑床W200HD數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)定位不準(zhǔn)的故障現(xiàn)象，從位置控制原理入手進(jìn)行了深入分析，找到了故障根源，提出了解決辦法．進(jìn)行了及時(shí)維護(hù)。最后通過(guò)這次故障處理，提出了一些合理建議。 關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng) 位置控制 定位誤差 1 故障現(xiàn)象 VK2OOHD是武鋼公司于1994年從捷克進(jìn)口的一臺(tái)數(shù)控鏜銑床，在一次使用中，發(fā)現(xiàn)機(jī)床無(wú)論走多遠(yuǎn)的距離．其坐標(biāo)顯示的距離和實(shí)際檢測(cè)的距離總有一定的誤差，有時(shí)達(dá)到幾毫米，甚至十幾毫米。這種定位誤差較大的現(xiàn)象，使數(shù)控機(jī)床無(wú)法正常加工。 2 故障分析及處理 2．1 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 810 GA3系統(tǒng)，它是一種中檔數(shù)控系統(tǒng)，具有三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)功能，分辨率是1υm。對(duì)于這種系統(tǒng)出現(xiàn)上述誤差不正常。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)，需要人為判斷并加以排除。 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。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，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。在圖1所示閉環(huán)位置控制的原理框圖基礎(chǔ)上，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。該脈沖送至數(shù)控系統(tǒng)的位置測(cè)量接口，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，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，得到位置誤差，該誤差經(jīng)軟件增益放大（K[sub]c[/sub]），輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A），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) 如果插補(bǔ)程序不斷有進(jìn)給量產(chǎn)生，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)，工作臺(tái)才停止在要求的位置上。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，軟件負(fù)責(zé)位置誤差和速度環(huán)給定值的計(jì)算，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，驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，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。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，理論上定位誤差不受絲杠問(wèn)隙和螺距誤差的影響。機(jī)床能夠正常移動(dòng)．說(shuō)明機(jī)床伺服單元工作正常。在機(jī)床反饋回路中，如果反饋線(xiàn)斷路，系統(tǒng)實(shí)際上變成開(kāi)環(huán)，沒(méi)有位置反饋增量從命令增量中減去，跟隨誤差會(huì)累積得越來(lái)越大，直至溢出，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，發(fā)出反饋回路斷開(kāi)的報(bào)警信息。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，因而故障可能出在軟件部分。 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。數(shù)控系統(tǒng)軟件有數(shù)百個(gè)參數(shù)可由用戶(hù)設(shè)置，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CM0S存貯器中，機(jī)床掉電后，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。但沒(méi)有出現(xiàn)電池不足的報(bào)警，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，則機(jī)床根本不可能運(yùn)行，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，位置控制的軟件計(jì)算出現(xiàn)較大誤差，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K[sub]c [/sub]影響到位置誤差的輸出 位置環(huán)增益反映了整個(gè)伺服系統(tǒng)的靈敏度，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，增益越高，定位誤差越小，但機(jī)床容易振蕩，不易調(diào)整；系統(tǒng)的增益越低，定位誤差越大，但機(jī)床容易調(diào)整，不易振蕩?，F(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，使定位誤差較大。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 因此，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)，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，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，必須具有正確的位置調(diào)節(jié)閉環(huán)回路。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）表示反饋輸入分辨率和位置控制分辨率，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，使機(jī)床正常移動(dòng)，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，定位誤差的計(jì)算是以伺服分辨率為單位的，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，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，因而工作臺(tái)就不能到達(dá)指令所要求的位置。 2．2 故障處理 根據(jù)以上故障分析，調(diào)出系統(tǒng)參數(shù)，校對(duì)參數(shù)單元MD5002的內(nèi)容，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，使RAM 中的參數(shù)發(fā)生混亂?，F(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，再開(kāi)動(dòng)機(jī)床，經(jīng)檢測(cè)，機(jī)床的定位精度達(dá)到了正常要求．機(jī)床恢復(fù)了正常生產(chǎn)。 3 小結(jié) 通過(guò)這次故障維護(hù)可見(jiàn)，為了能夠充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能多、柔性強(qiáng)、加工精度高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，以適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，就必須注意加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)工作。具體應(yīng)做到如下幾點(diǎn)：（1）保證數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境良好，符合產(chǎn)品規(guī)定的要求。（2）注意數(shù)控設(shè)備使用電源的維護(hù)。特別當(dāng)增減旁邊共用交流電源的大容量設(shè)備時(shí)，必須觀察是否產(chǎn)生瞬時(shí)干擾信號(hào)，防止它破壞機(jī)內(nèi)的程序或參數(shù)，甚至造成死機(jī)，影響機(jī)床的正常運(yùn)行。（3）數(shù)控設(shè)備應(yīng)操作規(guī)程。特別防止機(jī)床操作員隨意修改內(nèi)部參數(shù)。（4）應(yīng)有維修記錄。一般機(jī)床故障都具有規(guī)律性（如常發(fā)故障），維修記錄對(duì)今后工作具有指導(dǎo)意義。（5）要加強(qiáng)有關(guān)數(shù)控設(shè)備技術(shù)人員和操作員的培訓(xùn)工作，結(jié)合理論和實(shí)踐來(lái)提高他們的綜臺(tái)業(yè)務(wù)素質(zhì)。 參考文獻(xiàn)： 1 嚴(yán)愛(ài)珍．李宏勝．汪木蘭綰．機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999． 第一作者：汪木蘭，南京機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校工業(yè)自動(dòng)化系（149信葙），郵鳊：210013，電話(huà)：（025）3499194 點(diǎn)擊此處下載原文