镗铣床数控系统的故障维护

W200HD 是武钢公司于 1994 年从捷克进口的一台数控镗铣床，在一次使用中，发现机床
无论走多远的距离，其坐标显示的距离和实际检测的距离总有一定的误差，有时达到几
毫米，甚至十几毫米。

　　这种定位误差较大的现象，使数控机床无法正常加工。

　　◆故障分析

　　镗铣床 W200HD 所配的数控系统是德国西门子公司的 SINUMERIK 系统，它是一种
中档数控系统，具有三个坐标轴联动功能，分辨率是 1μm。对于这种系统，出现上述误差
不正常。该系统本身具有自诊断功能，然而上述故障在显示器上没有显示出来，需要人为
判断并加以排除。

　　定位误差作为位置控制中的重要指标，可较全面地判断位置控制是否正常。由故障现
象可以判定出机床数控系统的位置控制部分出现了问题，使整个闭环系统的定位误差过
大，影响机床的正常加工。

　　安装在机床工作台上的位置传感器(这里是光栅)将机械位移转换成数字脉冲，该脉
冲送至数控系统的位置测量接口，由计数器计数，计算机以固定的时间周期对该反馈值
采样，采样值与插补程序输出的结果(即当前指令位置)进行比较，得到位置误差，该误
差经软件增益放大(Kc)，输出给数模转换器(D/A)，为伺服单元提供控制电压，驱动工作
台向减小误差的方向移动。如果插补程序不断有进给量产生，工作台就不断地跟随该进给
量运动，只有在位置误差为零时，工作台才停止在要求的位置上。由此可见，位置控制功
能是由软件和硬件两部分共同实现的，软件负责位置误差和速度环给定值的计算，硬件
则接受给定值数字量，进行 D/A 转换，为速度环提供控制电压，驱动坐标轴运动，并将
机床工作台的位置反馈给数控系统。字串 3

　　根据故障现象分析问题的出处。该机床是全闭环控制系统，位置传感器安装在工作台
上，理论上定位误差不受丝杠间隙和螺距误差的影响。机床能够正常移动，说明机床伺服
单元工作正常。在机床反馈回路中，如果反馈线断路，系统实际上变成开环，没有位置反
馈，增量从命令增量中减去，跟随误差会累积得越来越大，直至溢出，使驱动装置失控 ，
这时数控系统的自诊断功能会发挥作用，发出反馈回路断开的报警信息。综合以上分析可
以看出，位置控制的硬件部分没有问题，因而故障可能出在软件部分。

　　该机床的伺服单元可完成电流环和速度环的控制。而位置环(即位置控制)则由数控系
统软件完成。数控系统软件有数百个参数可由用户设置，以利于数控系统与机床本体配接
的二次开发，这些参数均保存在 CMOS 存贮器中，机床掉电后，参数不会丢失，一旦电
池不足(低于额定值的 85%)或外部干扰可使参数丢失而发生混乱。但没有出现电池不足的
报警，说明电池的能量还充足。如果数控系统的控制参数全部丢失，则机床根本不可能运
行，因此很可能是外部的某种干扰，使位置控制的部分参数发生混乱，位置控制的软件

 

计算出现较大误差，使定位误差超出所允许范围。 　　

机床的位置反馈测量系统的精度和位置环增益 Kc 影响到位置误差的输出。位置环增益反