邓传云
摘要：本文介绍了数控机床位置测量系统故障的现象和排除方法。
关键词：数控机床；位置测量；光栅尺；标志脉冲
中图分类号：TG659文献标识码：B
位置测量系统是数控机床加工精度和定位精度的重要保障。根据机床结构不同分别安装直线测量尺和角度测量尺。由于安装位置限制，测量系统经常受冷却液、金属切屑等的污染，因此故障率较高。信号电缆往往要随着机床运动部件移动，特别是断续切削时的振动，电源波动造成的干扰等都可能使得测量系统工作不正常甚至损坏。数控机床测量系统工作异常一般会出现报警，同时引起机床回不了参考点、机床进给轴运动异常或者以某种速度工作时不正常。下面是作者在数控维修过程中遇到的测量系统故障实例及其排除方法。
例1：北京第一机床厂产XHK716立式加工中心X轴在运动到某一固定位置时出现窜动，机床不报警。
故障分析与排除：轴窜动可能是由速度环或者位置环异常引起。检查速度环路、测速机、电机、驱动器及连接电缆正常。该机床X轴采用感应同步器作为测量尺，检查激磁信号、放大器、定尺和滑尺也都正常。检查信号电缆有明显磨损，更换电缆故障排除。
例2：原西德产32DS250数控立车，偶尔出现104号报警，机床停止运行，断电后重新启动机床又能正常工作。
故障分析与排除：该机床使用SIEMENS8系统，104号报警为X轴位置测量环开路或短路、不正确的门槛信号或者不正确的频率。检查信号电缆及接插头未见断线和接触不良；互换信号放大器EXE无效；清洗测量尺和测量头，更换位置信号处理板MS320，故障依旧。经过观察发现故障总是出现在启停冷却液电机时，冷却液电机与数控系统共用三相交流电源，检查发现冷却电机的三相RC吸收电路失效，启停电机时造成了对测量系统的干扰，更换RC吸收电路后报警再未出现过。
例3：原西德莎尔曼公司产HC3.3幢铣床Y轴运行到某些位置时出现114号报警。
故障分析与排除：该机床数控系统为SIEMENS8系统，114号报警为Y轴测量尺故障，报警意义同例2。根据故障出现与Y轴位置有关判断，估计问题出在测量尺上。运行时出现信号丢失即所谓“信号漏读”而产生114号报警，分析可能是测量尺脏的原因造成。进行抽尺处理，首先将扫描头取出，然后轻轻拆下光栅尺，用沾有酒精的绸布单方向擦拭，直到用放大镜检查尺面彻底干净为止。在整个操作过程中切勿用手接触尺面。经过这样处理之后，114号报警彻底排除。
例4：原西德WOTAN公司产RAPID3K-8MC铿铣床X轴回参考点时发生超程限位报警。
故障分析与排除：观察机床回参考点的过程，发现有减速动作，由回参考点原理可知这是在规定的距离内没有检测到零标志脉冲的缘故。用慢扫示波器从扫描头插座7号8号端子上观察确实没有零脉冲出现。对于这种使用HEIDENHAINLB326型光栅尺的机床来说，没有零标志脉冲可能的原因有定尺上脏物覆盖了标志光栅、干簧管开关电路不良、尺盒内磁性挡块位置调节不当或脱落等。清洗定尺和调节挡块位置无效；断开干簧管一端连线后回参考点正常。这种型号的光栅尺的标志脉冲受一个光电集成电路和干簧管开关控制，只有在磁性挡块作用下干簧管开关打开期间标志脉冲才能送出。笔者用断开干簧管连线的方法处理过几次类似故障。
例5：瑞士产S40－4数控外圆磨床开机后机床X轴回不了参考点，出现超程限位报警。
故障分析与排除：该机采用SIEMENSSINU-MERIK3M数控系统，执行回参考点指令时X轴运动，但是减速以后一直不停，最后压到限位开关报警。由回参考点原理可知，问题出在零标志脉冲上。用示波器观察光栅尺零标志脉冲正常，检查信号电缆和接插头未发现问题，更换系统测量板上脉冲整形放大电路EXE小板后故障排除。
例6：美国CINCINNATIMILACRON公司产T-30加工中心在运行中出现“B轴开环”报警。
故障分析与排除：B轴是工作台旋转轴，采用HEIDENHAIN圆光栅编码器RON705，18000线／转。光栅信号经过EXE602放大细分5倍频后输出。因为编码器安装在工作台底部中央，拆卸比较麻烦。手动匀速盘B轴电机，用示波器在放大器输入端观察ie0，iel和ie2，有峰峰值为1V左右的交流信号，说明编码器没有问题。接着查EXE电路信号，发现长线驱动器75113有输入而没有输出信号，更换75113集成电路后机床恢复正常。