数控加工中心排除故障实例分析
摘要：本文论叙了数控加工中心加工圆形工件时容易出现的形位误差及其与数控系统伺服参数的关系，介绍了在现场实际调试伺服参数的方法及排除数控系统故障的实例；
1、一客户加工中心在铣外圆时，在45°方向出现椭圆度误差达0.13mm。
经过调整参数＃2205后，其误差减小到0.06mm；在对反向间隙做进一步的测定和补偿后，其误差减小到0.04mm；进一步调整干扰补偿滤波器参数#2243，#2244后，误差减小到0.03mm。
此后调整各参数均无效。
讨论：不圆度为什么在45度方向达到zui大
在45度方向，x轴，y轴的插补量相等。x轴，y轴的运动速度相等。这一点有代表性。如果两轴的摩擦干扰不同。或两轴的垂直度不标准，机械移动量的综合误差必然在这点反映zui大。所以数控系统的调整必须首先要求机床的两轴垂直度达到标准。。
从以上分析来看：反向间隙不是影响不圆度因素。因为在45°位置，运动速度和运动方向并未出现反向，但反向间隙是可能影响a.b.c.d点向外或向内凸起台阶的因素之一。
1.1产生不圆度的原因：其一是机械的垂直度；其二是外部对伺服电机运动的阻碍（例如摩擦，联轴器的弹簧扭矩）；其三是伺服系统的参数；对于调试工程师来说，首先必须要求机械精度在标准范围，各连接部分牢固，刀具夹持牢固，无振动影响。在以上精度假定完好的情况下，再开始伺服系统参数的调试。
#2205（vgn）当然是zui重要，zui有效的参数。但必须注意，在铣床上x轴与y轴的负载是不一样的。x轴直接带动工作台，y轴带动本身的工作台和x轴的工作台。所以从理论上说：y轴的#2205（vgn）要大于x轴的#2205（vgn）。这在设定时必须注意。（从共振频率点#2238的设定上也可以证明，y轴负载质量大，其共振频率就小，当#2238设定与x轴一样时，y轴就会有共振，当#2238设定比x轴小时，y轴共振就消失了。）
1.2其次应该调整的参数是“干扰补偿滤波器”参数：#2243#2244
#2243——干扰补偿滤波器频率；
#2244——干扰补偿滤波器增益；
干扰补偿滤波器其作用是对外部干扰信号的干扰动作进行补偿，即外部非正常信号如果对控制器指令形成干扰时，能滤波掉干扰信号，同时予以补偿。
补偿的响应强度就是——增益。
因此用两个参数来确定“干扰补偿滤波器”的工作特征；
#2243——干扰补偿滤波器频率；表示滤波器需要滤波掉的干扰频率；即干扰信号的工作频率；
#2244——干扰补偿滤波器增益；——即对干扰进行补偿的强度。该参数设置越大，系统反应越强烈，设置过大就容易引起共振。现场设置时，即使机床还未开始运行也多次出现共振，鸣叫。
对三菱数控系统而言：当铣园时出现不圆度超标时，调整参数#2243，#2244解决不圆度问题是有一定效果的。
在为上述客户进行调试时，调整该参数，不圆度（两45°偏差）从0.04mm减少到0.03mm。有一点作用，继续再调试该参数就不起作用了。
1.3采取下列措施，也可对解决不圆度问题有所帮助：
刀具问题；
如果材料硬度大，夹具不良，会出现让刀现象。
如果在工艺上和切削要素上选择不当，容易出现不圆度超标。
为此可在工艺上将园分2次銑削，或用搪刀搪。
采用短柄刀具和用强力夹头。
2、调试中出现的故障及排除：
某客户的大型工作机械，采用三菱c64系统，其伺服电机与伺服驱动器之间距离超过20米，系统不时出现内部报警，不能正常工作。而同一台设备另外几套伺服系统却不发生报警，其差别在于伺服电机与伺服驱动器之间距离小于10米。
判断是编码器电缆制作有问题，仔细检查编码器电缆制作图，当电缆长度大于15米时，其制作方法于小于15米时有所不同，在电缆长度大于15米时，要求对电源线实行3根线并联绞合，而且要求每条电线粗0.5平方毫米。
检查实际制作的电缆，电源线只用了1根0.12平方毫米的电线，这当然不符合编码器电缆制作要求，由于电缆线太细，电缆过长，造成电源电压压降过大，以致编码器工作电压不足，所以编码器不能正常工作，造成系统报警。
处理：按编码器电缆制作要求：将3根0.5平方毫米线绞合并联制作电源线，故障消除并且没有再发生。
这种现象在使用三菱通用伺服系统mr-j2s，mr-j3s也曾经遇到，按同样方式也可以解决。
3、三菱数控c64系统nc轴：5轴使用值检测系统；
其故障现象是：5个轴的值原点全部能正常设置，无报警；但点动试运行时，第1―第4轴能正常运行，第5轴不能正常运行，一运动就出现”过极限报警”。
检查第5轴软极限参数#2013，#2014设置正常。该参数没有问题。
将第5轴改为“相对值检测系统”，可点动运行。不出现“过极限报警”。客户称该系统参数是直接从另一多轴（8轴）系统复制过来。
分析：如果该现象与“值检测系统”有关，为何其他4轴能在“值检测系统”下正常工作？如果与轴数有关，同样系统已使用多次。如果与参数有关，为何在“相对值检测系统”下能够点动？这使人感到迷惑。
判断：既然第5轴在“值检测系统”下点动出现“过极限报警”报警，而在＂相对值检测系统＂又可正常工作，该系统可控制nc轴为8轴，所以可判定系统硬件无问题，问题仍然是参数问题，要么有某一参数在起作用，要么有参数互相冲突。
处理：继续检查参数，特别是检查“值检测系统”与和软极限有关的参数，当检查到参数#8024时，发现第5轴参数与其他轴不同，将其修改后，第5轴能够正常运行；
参数#8024（过行程负值）的含义：参数#8202，#8203，#8204，#8205都与行程范围有关；参数#8204，#8205规定了第2类行程限制范围。
而参数#8202，#8203规定了对第2类行程限制范围的检查是有效还是无效，一般默认值是有效；所以一旦对第2类行程限制范围设定了数值（设定了参数#8204，#8205的数值），上电后就进行检查。
对于上述的故障现象而言：在使用“值检测系统”时，系统在上电后就实施了原点设置，系统已经建立了坐标系。如果对第2类行程极限也进行了设置，系统一直在进行检测，当行程极限很小时，一点动就会出现报警。
而使用“相对值检测系统”时，上电后并未进行回原点操作，系统尚未建立坐标系，所以系统未进行“过行程检测”。但可进行点动操作，所以不报警。
这就是造成令人迷惑的原因。
4、客户报告
数控系统出现：正，负极限同时报警；
检查：检查正，负极限开关有效性。发现全部失效。检查输入其他输入信号也全部失效。
判断：输入信号公共端掉线。经检查确实输入信号公共端继电器故障。
处理：更换继电器后故障排除
5、故障现象：三菱m64系统，开机后显示器闪烁，显示帧翻滚；zui后呈黑点逐渐浸入状。
判断：显示器故障或从控制器到显示器的连接电缆f098故障。
检查：f098电缆的外观无异常。（以前曾经有多例f098电缆被烧坏融化现象）。虽然无异常现象，但系统接地不良会导致f098电缆烧毁或损坏。
处理：更换f098电缆后故障消除。要求客户进一步检查数控系统接地问题。
6、客户报告数控系统不受控制：
检查：所有输入信号无效，但外部输入线路正常；
判断：可能基本i/o板失效。
进一步检查：意外发现站号开关被拨动。基本i/o板站号应该为0，1但被拨动为2，3。所以输入信号无法接收。
处理：准确设置。基本i/o板站号为0，1。故障消除。
7、在天气潮湿，连续下雨的季节同时有三例客户报告主轴编码器信号紊乱；一例报告显示器黑屏。天气好转后。以上故障全部消失；
有一例客户报告三菱c64系统停机一个月后开机，系统出现＂位置误差过大＂报警。但机床尚未开始运动，要求客户检查编码器连接电缆是否松动，并要求其连续开机10小时热机。后客户报告系统正常运行。
（来源：机床搜索网）
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1、一客户加工中心在铣外圆时，在45°方向出现椭圆度误差达0.13mm。
经过调整参数＃2205后，其误差减小到0.06mm；在对反向间隙做进一步的测定和补偿后，其误差减小到0.04mm；进一步调整干扰补偿滤波器参数#2243，#2244后，误差减小到0.03mm。
此后调整各参数均无效。
讨论：不圆度为什么在45度方向达到zui大
在45度方向，x轴，y轴的插补量相等。x轴，y轴的运动速度相等。这一点有代表性。如果两轴的摩擦干扰不同。或两轴的垂直度不标准，机械移动量的综合误差必然在这点反映zui大。所以数控系统的调整必须首先要求机床的两轴垂直度达到标准。。
从以上分析来看：反向间隙不是影响不圆度因素。因为在45°位置，运动速度和运动方向并未出现反向，但反向间隙是可能影响a.b.c.d点向外或向内凸起台阶的因素之一。
1.1产生不圆度的原因：其一是机械的垂直度；其二是外部对伺服电机运动的阻碍（例如摩擦，联轴器的弹簧扭矩）；其三是伺服系统的参数；对于调试工程师来说，首先必须要求机械精度在标准范围，各连接部分牢固，刀具夹持牢固，无振动影响。在以上精度假定完好的情况下，再开始伺服系统参数的调试。
#2205（vgn）当然是zui重要，zui有效的参数。但必须注意，在铣床上x轴与y轴的负载是不一样的。x轴直接带动工作台，y轴带动本身的工作台和x轴的工作台。所以从理论上说：y轴的#2205（vgn）要大于x轴的#2205（vgn）。这在设定时必须注意。（从共振频率点#2238的设定上也可以证明，y轴负载质量大，其共振频率就小，当#2238设定与x轴一样时，y轴就会有共振，当#2238设定比x轴小时，y轴共振就消失了。）
1.2其次应该调整的参数是“干扰补偿滤波器”参数：#2243#2244
#2243——干扰补偿滤波器频率；
#2244——干扰补偿滤波器增益；
干扰补偿滤波器其作用是对外部干扰信号的干扰动作进行补偿，即外部非正常信号如果对控制器指令形成干扰时，能滤波掉干扰信号，同时予以补偿。
补偿的响应强度就是——增益。
因此用两个参数来确定“干扰补偿滤波器”的工作特征；
#2243——干扰补偿滤波器频率；表示滤波器需要滤波掉的干扰频率；即干扰信号的工作频率；
#2244——干扰补偿滤波器增益；——即对干扰进行补偿的强度。该参数设置越大，系统反应越强烈，设置过大就容易引起共振。现场设置时，即使机床还未开始运行也多次出现共振，鸣叫。
对三菱数控系统而言：当铣园时出现不圆度超标时，调整参数#2243，#2244解决不圆度问题是有一定效果的。
在为上述客户进行调试时，调整该参数，不圆度（两45°偏差）从0.04mm减少到0.03mm。有一点作用，继续再调试该参数就不起作用了。
1.3采取下列措施，也可对解决不圆度问题有所帮助：
刀具问题；
如果材料硬度大，夹具不良，会出现让刀现象。
如果在工艺上和切削要素上选择不当，容易出现不圆度超标。
为此可在工艺上将园分2次銑削，或用搪刀搪。
采用短柄刀具和用强力夹头。
2、调试中出现的故障及排除：
某客户的大型工作机械，采用三菱c64系统，其伺服电机与伺服驱动器之间距离超过20米，系统不时出现内部报警，不能正常工作。而同一台设备另外几套伺服系统却不发生报警，其差别在于伺服电机与伺服驱动器之间距离小于10米。
判断是编码器电缆制作有问题，仔细检查编码器电缆制作图，当电缆长度大于15米时，其制作方法于小于15米时有所不同，在电缆长度大于15米时，要求对电源线实行3根线并联绞合，而且要求每条电线粗0.5平方毫米。
检查实际制作的电缆，电源线只用了1根0.12平方毫米的电线，这当然不符合编码器电缆制作要求，由于电缆线太细，电缆过长，造成电源电压压降过大，以致编码器工作电压不足，所以编码器不能正常工作，造成系统报警。
处理：按编码器电缆制作要求：将3根0.5平方毫米线绞合并联制作电源线，故障消除并且没有再发生。
这种现象在使用三菱通用伺服系统mr-j2s，mr-j3s也曾经遇到，按同样方式也可以解决。
3、三菱数控c64系统nc轴：5轴使用值检测系统；
其故障现象是：5个轴的值原点全部能正常设置，无报警；但点动试运行时，第1―第4轴能正常运行，第5轴不能正常运行，一运动就出现”过极限报警”。
检查第5轴软极限参数#2013，#2014设置正常。该参数没有问题。
将第5轴改为“相对值检测系统”，可点动运行。不出现“过极限报警”。客户称该系统参数是直接从另一多轴（8轴）系统复制过来。
分析：如果该现象与“值检测系统”有关，为何其他4轴能在“值检测系统”下正常工作？如果与轴数有关，同样系统已使用多次。如果与参数有关，为何在“相对值检测系统”下能够点动？这使人感到迷惑。
判断：既然第5轴在“值检测系统”下点动出现“过极限报警”报警，而在＂相对值检测系统＂又可正常工作，该系统可控制nc轴为8轴，所以可判定系统硬件无问题，问题仍然是参数问题，要么有某一参数在起作用，要么有参数互相冲突。
处理：继续检查参数，特别是检查“值检测系统”与和软极限有关的参数，当检查到参数#8024时，发现第5轴参数与其他轴不同，将其修改后，第5轴能够正常运行；
参数#8024（过行程负值）的含义：参数#8202，#8203，#8204，#8205都与行程范围有关；参数#8204，#8205规定了第2类行程限制范围。
而参数#8202，#8203规定了对第2类行程限制范围的检查是有效还是无效，一般默认值是有效；所以一旦对第2类行程限制范围设定了数值（设定了参数#8204，#8205的数值），上电后就进行检查。
对于上述的故障现象而言：在使用“值检测系统”时，系统在上电后就实施了原点设置，系统已经建立了坐标系。如果对第2类行程极限也进行了设置，系统一直在进行检测，当行程极限很小时，一点动就会出现报警。
而使用“相对值检测系统”时，上电后并未进行回原点操作，系统尚未建立坐标系，所以系统未进行“过行程检测”。但可进行点动操作，所以不报警。
这就是造成令人迷惑的原因。
4、客户报告
数控系统出现：正，负极限同时报警；
检查：检查正，负极限开关有效性。发现全部失效。检查输入其他输入信号也全部失效。
判断：输入信号公共端掉线。经检查确实输入信号公共端继电器故障。
处理：更换继电器后故障排除
5、故障现象：三菱m64系统，开机后显示器闪烁，显示帧翻滚；zui后呈黑点逐渐浸入状。
判断：显示器故障或从控制器到显示器的连接电缆f098故障。
检查：f098电缆的外观无异常。（以前曾经有多例f098电缆被烧坏融化现象）。虽然无异常现象，但系统接地不良会导致f098电缆烧毁或损坏。
处理：更换f098电缆后故障消除。要求客户进一步检查数控系统接地问题。
6、客户报告数控系统不受控制：
检查：所有输入信号无效，但外部输入线路正常；
判断：可能基本i/o板失效。
进一步检查：意外发现站号开关被拨动。基本i/o板站号应该为0，1但被拨动为2，3。所以输入信号无法接收。
处理：准确设置。基本i/o板站号为0，1。故障消除。
7、在天气潮湿，连续下雨的季节同时有三例客户报告主轴编码器信号紊乱；一例报告显示器黑屏。天气好转后。以上故障全部消失；
有一例客户报告三菱c64系统停机一个月后开机，系统出现＂位置误差过大＂报警。但机床尚未开始运动，要求客户检查编码器连接电缆是否松动，并要求其连续开机10小时热机。后客户报告系统正常运行。
（来源：机床搜索网）
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德国KUBLER编码器8.5020.0050.1024.s110.0015升级选购指南
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