HTC-250M车铣加工中心X轴下坠故障分析

■ 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 （江西景德镇 333002） 林超青

1.HTC-250M车铣加工中心故障现象

一台HTC-250M车铣加工中心在使用过程中频繁发生X轴下坠现象，机床有时刚刚上电就出现X轴下坠现象，有时在移动过程中出现X轴下坠现象，或者机床上电后坐标轴没有运动也会出现X轴下坠现象，导致机床停机无法使用。机床发生故障时出现了比较混乱的报警信息，主要报警信息分别有：①410 SERVO ALARM: X AXIS EXCESS ERR。②416 soft disconnect。③445 unmatch feedback parameter。④421 hardware disconnect。

2.HTC-250M车铣加工中心故障分析判断及处理的思路和方法

机床频繁出现X轴下坠现象，并出现410报警，该报警的主要原因是机床坐标轴的停止位置偏差值或坐标轴移动时位置偏差值超过参数1828、1829的设定值。对于这种情况，原参数中1828的设定值是20000，后来把参数值设定为50000，再次进行测试，依然没有任何变化，因此可以排除是参数设置原因造成的故障。

引起410报警的可能因素：①机床在停止时遭到撞击，导致电动机编码器位置与光栅尺位置反馈不一致，使位置偏差超过1828参数，产生报警。②机床的伺服或电动机性能不好，在运动时电动机无法驱动坐标轴而导致报警。③机床的丝杠或其他传动环节出现问题。④电动机的报闸出现问题。⑤电动机的编码器或编码器的电缆出现问题。⑥机床坐标轴的光栅尺或读数头出现问题，导致位置环和速度环的位置偏差超出允许偏差。

对于第1种情况，经过现场查看和了解，机床没有发生撞击意外事故，操作正常，因此撞击原因可以排除。

对于第2种原因，可以把机床改成半闭环进行检测，如果改成半闭环，系统将不会检测光栅尺的位置读数，位置反馈依靠电动机编码器，如果伺服或电动机性能不好，机床在运动时故障将会重现。

机床改成半闭环后操作机床，发现机床没有任何报警，运行正常，因此可以排除伺服或电动机出现故障的可能性，而这一测试同样可以排除第4和第5种可能的原因，因为如果故障是由第4和第5种原因造成，机床半闭环状态下也不能运转。

同时在半闭环和全闭环测试过程中又出现416 soft disconnect报警，而416报警是由于光栅尺的线接触不良等原因出现的软故障，根据半闭环测试结果和新出现的416报警，因此对光栅尺和读数头的线进行检查和测量，结果没有发现问题。

在机床发生故障时发现，虽然机床X轴下坠，但是显示器上X轴的坐标值没有变化。在反复测试过程中还出现过一次完全相反的情况，机床没有任何动作和下坠，但是X轴的坐标值却一直在变化，坐标值的跳动值达到200mm。发生这两种现象时都是在全闭环的情况下，在全闭环时，由于坐标值的变化是由光栅尺位置变化、光栅尺读数头读数造成的，但是机床的故障现象完全相反，原因就是光栅尺读数头误读数或不读数造成，因此，可以确定机床X轴下坠的原因是由X轴的光栅尺系统出现问题导致，与机床的伺服或电动机无关。

在拆下光栅尺和读数头进行检查时发现，光栅尺和读数头都比较脏，这是由于该光栅尺采用压缩空气防护，而厂房的压缩空气含有大量的水，导致光栅尺和读数头受污染而出现问题。在对光栅尺和读数头进行清洁后，重新上电，结果机床直接出现421 hardware disconnect，无法上电，因此可以确定光栅尺和读数头出现硬件故障。于是把光栅尺和读数头送厂家进行测试。光栅尺制造商测试结果反馈表明，读数头损坏。

把修理完成后的光栅尺和读数头安装到机床后，机床上电测试，结果机床又发生410和416报警。由于可以排除伺服、电动机、光栅尺和读数头损坏（因为光栅尺和读数头已修复），导致故障发生的可能原因只有光栅尺和读数头安装不良，于是对光栅尺和读数头反复安装和调整，但是机床始终只能低速用手轮移动，机床一进行回零就会报警，同时出现445 unmatch feedback parameter报警，而有时即使机床不移动也会出现410报警。于是怀疑机床的报闸出现问题，时好时坏，于是把机床报闸电缆移除，机床没有任何报警，因此可以排除报闸原因。

由于光栅尺和读数头返厂维修，返回时制造商做过测试，测试结果表明光栅尺和读数头已经修理完好。而机床的报警表明，故障还是由于光栅尺和读数头引起，而且如果把光栅尺两端的固定螺钉去掉，使光栅尺处于自由状态，然后安装工装固定读数头和光栅尺，这时机床就不会有任何报警，于是可以确定，故障是由于光栅尺和读数头安装不良导致，光栅尺和读数头安装不良，两者平行度不好，造成读数不准确，只能低速运行，高速运行时，误差增大，超过1828参数设定的偏差值，数控系统就发出报警信号，机床急停。由于在安装和调试时，只对光栅尺和读数头安装板进行调整，而送修时光栅尺和读数头、安装板一起送修，所以制造商做测试和维修时可能拆卸过读数头、安装板，在安装时光栅尺和读数头、安装板不匹配造成。于是用光栅尺安装定位工装固定读数头和光栅尺，调整读数头与读数头安装板的固定螺钉。调整完毕后上电测试，机床报警消除，回零和程序运行正常，机床故障排除。

3.结语

机床出现报警时，特别是出现比较混乱的报警时，一定要从原理上进行分析和判断，列出可能导致问题出现的各种原因，然后对可能的原因进行逐一排查和测试，最终确定故障原因，才能解决故障，消除报警，使机床恢复正常运行。