西门子840D直线轴回零标记移动导致刀库故障
2018-06-02张历栋
张历栋
（中国电子科技集团第39研究所制造部，陕西西安 710065）
1 故障现象
单位一台卧式加工中心，搭载西门子840D数控系统，在设备搬迁以后，存在主轴高转速异响的故障，并且每次Y轴回零点就出现超硬限位的系统报警，机床结构如图1所示。
2 故障分析和解决办法
2.1 主轴高转速异响故障
对主轴电机拆除以后，发现主轴电机上同步带磨损严重，主轴同步带带轮挡圈一边丢失，带轮挡圈掉入主轴箱，造成主轴转动时异响，对主轴电机同步带带轮挡圈更换（更换的时候要注意高速轴转动时的动平衡问题，应对挡圈均匀进行铆接），更换主轴同步带，并对同步带的张力松紧进行调整。
图1 卧式加工中心示意图
2.2 主轴定向角度的调整
更换主轴同步带后，要对主轴换刀时的主轴定向的角度进行调整。有4个操作步骤。
（1）在回转工作台上吸上百分表。
（2）在MDI下执行M19指令，此时主轴转动几圈后定向，数控系统上主轴坐标值为00。
（3）主轴手动模式下，用手转动主轴，在主轴上卡刀具的突台上压百分表，在2个突台上来回移动X轴，百分表动就用手转动主轴，直到2个突台和X，Z轴所在的平面平行。记下系统上此时主轴的角度值(42.3120)。
（4）进入840D系统，输入sunrise密码，按轴数据按键，按轴+按键，切换轴到AX5:C，查看MD34090[0]$MA_REFP_MOVE_DIST_CORR=60.488°，用测量值 42.312°加上原有值60.488°最终修改值为102.8°。修改C轴（主轴）的参数MD34090[0]$MA_REFP_MOVE_DIST_CORR=102.8°，关机重启，再执行M19，此时主轴上凸台平面就和X，Z平面平行了，满足换刀时主轴定向角度。
2.3 Y轴回零点就超出行程的报警
（1）故障分析：在检查Y轴后，发现Y轴已压到限位开关了，Y轴光栅尺型号是海德汉LS186光栅尺，如图2所示。图上黑色的磁条是回零标记，通过卡槽卡进光栅尺铝壳上，由于Y轴垂直于大地，因设备搬迁时有机械振动，导致此回零标记移动了。
（2）解决方法：系统检测到回零标记（黑色磁条）后减速并移动参考点偏移值（参考点偏移量MD34080加上参考点偏移修调量MD34090的和）才是Y轴停止位置。在系统上查看（MD34080[1]=51 mm，加上MD34090[1]=48 mm）经计算发现已经超出Y轴限位开关位置，必然触发硬限位报警，故调整Y轴的MD34090[1]=40 mm，使其压上参考点挡块后，Y轴移动距离不压上行程开关，Y轴回零点成功。随后调节MD36100第一软限位负向，MD36110第一软限位正向，至合理数值。
图2 海德汉LS186光栅尺
2.4 换刀故障的处理
因为Y轴回零点的移动，所以换刀时主轴停靠的Y轴坐标也需要修改。通过PLC输出点强制功能，使液压电磁阀动作，使机械手卡爪伸出，打表，上下移动Y轴，调整Y轴换刀位置到合适位置，查看系统坐标，调整Y轴换刀位置参数MD30600[1]。最终调整Y轴换刀位置参数为MD30600[1]=-668.0 mm。但是在MDI下，主轴上是8#刀的情况下，执行T10 M6指令以后，刀库旋转10#刀到换刀点，主轴停靠在换刀位置，主轴定向，但是换刀机械手没有换刀动作，MMC上显示主轴上当前刀号自动变为10#刀，系统认为换刀完成。
追踪PLC至FC35的Network 59，Y轴不在换刀点：
A M 60.0
A Q 5.2
AN M 202.2
A(
O DB32.DBX 60.5注释：DB32.DBX60.5 光栅尺回零已经成功测量2系统
O DB32.DBX 60.4注释：DB32.DBX60.4 编码器回零已经成功测量1系统
)
O
A M 150.1
AN I 3.7
= M 150.1
在系统的PLC输入输出点监控界面里输入M202.2，发现M 202.2一直为0。
追踪M 202.2至FC31的Network 64:
L MD 78
L -6.720000e+002 //Y＜-672
＜R
= M 203.2
L MD 78
L -6.780000e+002 //Y＞-678
＞R
= M 204.2
A M 203.2
A M 204.2
= M 202.2
FC31要求，-678mm＜MD30600[1]的值＜-672 mm，而MD30600[1]=-668.0 mm，超出范围。故连接PLC编程电缆，修改-6.720000e+002为-6.670000e+002，换刀故障消除。
3 结语
海德汉LS186光栅尺的磁条回零标记使用方便，但是在应用的时候必须安装牢靠，防止因为松动而导致系统零点位置的变更，影响与系统坐标有关系的轴，最好在PLC里面编写相应的保护程序，防止当零点移动后机床发生机械碰撞事故，保证机床安全。
