数控机床限位问题研究及处理

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1、数控机床限位问题研究及处理【摘要】本文由浅入深地讲述了数控机床"限位”的三种控制方式，观察分析故障现象，从原理上入手，抓住特点，灵活运用PMC诊断画面快速定位故障点并予以排除。结合实际工作经验对常用的限位控制方式进行分析说明，供维修人员参考与借鉴。【关键词】限位；故障；分析；处理0.概述数控机床是集现代机械制造、自动控制、计算机技术、精密测量等多种技术于一体的自动化设备，故障具有隐蔽性、复杂性，与普通机床相比，在维修理论、技术和手段上有着较大的差异［1］。面对机床种类繁多，故障现象千差万别，最重要的是要有一个明确的故障判断

2、思路：“立足原理-PMC定位一快速排除”。为了保障机床安全运行，机床的直线轴一般设置有软限位、硬限位或者软限位硬限位结合的行程保护“防线”。由于限位工作元件安装在机床的工作区域，受冷却液、铁屑等环境的影响，使限位故障成为数控机床常见故障之一。下面以FANUC数控系统为例，从机床限位的工作原理出发，对导致“限位报警”的主要原因作一些分析和说明。1•限位问题的分析与处理1.1硬限位（行程开关限位）硬限位是常用、较有效的限位方式之一，故障率也相对较高，主要是限位元件受工作现场环境影响较大、也有元件质量的因素。容易造成控制电路断路

3、或限位元件损坏。机床厂家常用的硬限位有以下两种控制方式。1.1.1“软硬”相结合的控制方式采用梯形图逻辑控制（软件）、限位开关（硬件）、参数设置相结合的方式。这类机床有行程开关，一般都安装在旁边的保护盒中，由于机床长期工作，冷却液、铁屑、油泥等未能及时清除而积累使工作环境变得恶劣。维修时一般采用先软件后硬件的方法。由PMC判断故障位置，然后用万用表确定。例如：安阳机床厂生产的CK6152数控车床，发生"OT0507：X轴负向超程”报警，机床停止工作，但该机床X轴实际位置还处在正常的工作范围内［2］。根据该机床的电气原理图（

4、见图1）,查找机床运行的PMC程序（见图2）和参数3004#5=1,可以判断该机床采用的是软硬相结合的控制方式。图1硬限位电气原理图图2硬件超程保护梯形图先通过PMC进行故障定位，首先按SYSTEM键选择PMC的子菜单PMCDGN,选择STATUS子菜单进入状态监控画面，搜索X超程信号，观察X超程信号的状态，然后用FORCE来判定是外围电气故障还是内部软件故障；若外围故障，用万用表测量行程开关常闭触点的通断即可对故障定位、排除；若内部问题利用TRACE信号追踪功能，观察超程信号逻辑状态，然后修改其状态。在“PMC在线”中我

5、们搜索到到X9.3信号，低电平有效，用FORCE强制X9.3为“0V”，报警消除，即我们判断应该为电气硬件问题。通过万用表测量SQ3输入电源+24v正常，输出端子为Ov,为了进一步确认，我们把SQ3的输出与+24v短接，报警消除，由此我们可以确定是SQ3行程开关故障。打开X轴行程开关的保护盒，取出行程开关，X轴负向的开关触头由于铁屑和渗水不能灵活的弹出，更换新的行程开关，把电路恢复原状，机床正常工作。1.1.2单纯硬件限位控制方式把行程开关串联在机床急停回路里而不在PMC程序中编写相关逻辑控制，出现机床超程时通过急停回路发

6、出急停信号而不出现超程报警信息。例如大连机机床厂生产的CK6140数控车床采用这种控制方式，如图3所示。图3硬件超程保护电气原理图根据原理图，在出现硬件超程，系统处于急停状态时，将工作方式打手动连续进给状态(JOG),同时按下机床超程解除按钮开关和超程报警轴的反方向按钮开关，使机床反方向退出硬件超程范围，超程限位行程开关恢复常闭状态，然后按下系统复位键(RESET)使系统复位，就可以解除机床超程报警［3］。如果松开超程解除按键仍然超程报警则用万用表依次测量各个触点的通断，判断故障位置。1.2软限位（参数设定限位）软限位是利

7、用系统参数存储行程极限值的方法来进行超程保护的。这种控制方式不需要在机床上安装限位元件，既降低成本，安装调试也方便，但限位的可靠性较低。在FANUC系统数控机床中软限位是通过设置参数1320、1321的值来确定机床行程（1320为各轴正向存储行程极限值参数，1321为各轴负向存储行程极限值参数）。如宝鸡机床厂生产的BaojiVMCv3.1数控铳床只采用软限位工作，参数设置（见图4）。图4软限位超程保护参数设置当机床运动坐标值超过系统参数设定的存储行程的极限值时，系统就会产生软限位超程报警（500为各轴正向软限位超程报警号，

8、501为各轴负向软限位超程报警号）。这时可使刀具沿反方向移动，退出超程范围，然后按下系统复位键（RESET）使系统复位，就可以解除机床软限位超程报警。FANUC系统中只有在接通电源时执行手动参考点返回操作后软限位才能有效［4］。因此机床的限位故障只与参数设置和回零有关。当机床采用绝对编码器时，机床的参考