CK0625数控车床伺服轴滚珠丝杠螺母脱落故障的维修及改进

李 虹

(沈阳航空职业技术学院，辽宁 沈阳 110043)

CK0625数控车床在使用中由于操作者在手动操作X轴时，造成了轴负向超程，在解除超程的过程中，误按了X轴负向按钮，致使该轴继续向超程方向移动，而导致了滚珠丝杠螺母副运行进入空程而使滚珠脱落，这是机床生产厂家设计上的不完善造成的，因此需要对其原有设计进行改进，才能从根本上解决问题。

一、原设计思路

为了防止滚珠丝杠螺母副进入丝杠的空程范围（即“下炕”）而引起滚珠旋出脱落，数控机床的生产厂家采用超程保护的形式进行防范，设计的梯形图如图1所示。这种思路的缺点是，当操作者按错轴方向键时，就会引起轴继续向超程方向移动而引发事故。表1是图1中超程检测信号的接口地址说明。

图中X8.4为急停按钮的接口地址；X12.7为超程释放按钮的接口地址；G8.4为数控系统急停信号（*ESP）的接口地址。

表1 超程检测开关的文字符号及接口地址

二、技术改进

和所有的数控系统一样，CK0625数控车床所配备的FANUC 0i mate-TC数控系统，具有非常完善的超程检测功能，即可通过系统的超程检测信号进行检测，可原机床生产厂家却没有充分利用系统自带的这种超程检测功能，下面对这种功能作简单介绍。

1.超程检测信号概述

FANUC系统的超程检测信号（轴超程信号）及接口地址为：*+L1～*+L4〈G114〉和*-L1～*-L4〈G116〉。这些信号表明控制轴是否已到达行程极限，每个控制轴的每个方向都具有该信号。信号名的+/-表明方向，数字与控制轴相对应（如图2所示）。

刀具移动超出了机床限位开关设定的行程终点时，限位开关动作，刀具减速并停止，且显示“超程”报警。

（1）系统对信号的反应

信号为“0”时，控制单元动作如下。

①自动操作时，即便只有一个轴超程信号变为“0”，所有的轴都减速停止，产生报警且运行停止。

②手动操作时，仅移动信号为“0”的轴减速停止，停止后的轴可向反方向移动。

③一旦轴超程信号变为“0”，其移动方向被存储。即便信号变为“1”，在报警清除前，该轴也不能再沿超程方向运动。

（2）超程释放

通过手动操作，将刀具移至安全区，然后按复位键清除报警。

2.实施改进的方案

利用系统的上述功能，尤其是第③项功能，对原梯形图中有关超程检测的程序进行重新设计、改进，使其能有效防止滚珠丝杠螺母脱落，改进后的部分梯形图如图3所示，它是在图1所示梯形图的基础上，又新设计了四条程序。

由于充分利用了数控系统（CNC） 的G114和G116轴超程信号的功能，则超程后，在选择错了方向键的时候，超程轴将不会移动，这样就从根本上防范了滚珠丝杠螺母脱落（“下炕”）的危险 （图3）。

程序修改后，经过开机后的反复超程验证，均能达到防止滚珠丝杠螺母脱落的效果，说明此次的技术改进很成功。

[1]蒋建强.数控机床故障诊断与维修[M].北京：电子工业出版社，2007.