轮廓监控故障分析

■胜动集团机械制造公司（山东东营 257000）刘建军

所谓轮廓监控是指检测元件测量的实际位置值和从NC位置设定值计算出的实际位置值进行比较，当这个差值超出轴数据所设定的值时，触发报警，也就是说，在规定的时间内，轴没有到达指定位置。轮廓监控适用于进给轴、位置控制主轴，故障原因可以分为电气系统故障和机械系统故障。

1.电气系统故障的原因

（1）带有抱闸的伺服电动机在轴使能时抱闸未打开。

（2）用于位置实际值检测的编码器或光栅尺故障。

（3）编码器或光栅尺电缆故障。

（4）轴驱动器故障。

（5）伺服电动机故障。

（6）相关的NC参数错误或丢失。相关的参数有：①轮廓监控公差带。②位置控制器的增益系数：此参数是系统为了得到较大增益，但大小是有限制的，过大系统会引起振荡，从而出现轮廓加工误差；过小会降低系统的反应速度。原则上在保证避免轮廓误差的前提下，该参数越大越好。③轴加速度时间参数。④精准停延时时间参数。⑤轴停止时的最大速度参数。

2.机械系统故障

（1）传动系统故障，如导轨和丝杠有油泥或润滑差。

（2）传动系统中某个元件损坏或故障、状态不好，使轴在运行过程中某一段产生较大阻力，使滑台或其他的运动部件不能匀速运动，从而使位控元件所监测的实际值与给定值之间产生较大差距而报警。

（3）程序编制不合理或刀具磨损严重。

3.机械系统故障的原因

（1）如果有两轴以上同时出现报警，则极有可能参数丢失，将备份参数回装。

（2）更换驱动器或与其他轴的驱动器呼唤（要保证功率单元和控制单元相同），如果报警消除，说明驱动器有问题。

（3）如果仍没有判断出故障原因，更换位置环反馈电缆；如果报警消除，说明电缆有问题；如果拔下电缆插头，清洗后重新插入，报警消除，说明接头有问题。

（4）如果仍没有判断出故障原因，更换位置环检测元件，如光栅尺或编码器；如果报警消除，说明检测元件有问题。

（5）如果仍没有判断出故障原因，检查电动机是否带有抱闸，检查控制是否正常，可以用万用表测量抱闸线的电阻，然后在通电情况下，在线测量两端的电压是否正常。

（6）如果仍没有判断出故障原因，更换伺服电动机或用其他轴电动机互换；如果报警消除，说明电动机有问题。

（7）如果仍没有判断出故障原因，试着修改机床数据。一般情况下，增大轮廓监控公差带参数，减小增益参数，要记住原始数据。

（8）如果仍没有判断出故障原因，检查轴的传动机构或润滑系统。注意检查时，不仅手能盘动，而且在传动范围内受力均匀无阻碍。

（9）如果仍没有判断出故障原因，可以降低轴的运动速度；如果故障消失或次数减少，说明传动部分有问题。

（10）如果仍没有判断出故障原因，将闭环改为半闭环控制；如果报警消除，说明驱动器和执行元件正常，位置检测元件有问题，或参数设定错误。

[1]牛志斌.图解数控机床：西门子典型系统维修技巧[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]展宝成，等.西门子840D数控系统应用与维修实例详解[M].北京：机械工业出版社，2013.