摘 要 介绍XK2414x80型数控龙门镗铣床的故障现象及原因，在材料受限及满足产品加工质量的条件下，为保证正常生产，将全闭环改为半闭环控制的方法。
关键词 数控龙门镗铣床 全闭环控制 半闭环控制
中途分类号 TH17 文献标识码 B
中国南车集团株洲电力机车有限公司于1999年购置的XK2414×80型数控龙门镗铣床，主要用于韶山系列电力机车、地铁车辆、大功率交流机车的转向架构架板料镗铣加工。机床使用SIEMNNS 840D数控系统，SIMODRIVE 611D数字驱动，工作台（X轴）采用直线导轨技术、全闭环控制方式，双齿轮齿条传动，位置检测使用HEIDENHAIN LB382C光栅尺，最小分辨率为0.001mm，每200mm距离有一个零点标记，工作台床身总长16.5m，两节拼接方式。
1．故障现象
机床在完成搬迁后的首次通电调试时，数控系统能正常启动，驱动也能正常上电，在REF操作方式下，Y轴和Z轴归零正常，但X轴不能完成归零动作，在+X方向移动200mm后停止运动，机床出现20002号报警：Channel 1 axis X zero reference mark not found（通道1的X轴零参考标记没有找到）。
2．故障分析
检查机床数据34060 REFP_MAX_MARKER_DIST(定义触发器启动和跟随的零标记之间的最大距离）设定值，原设定值是200，理论上X轴每移动200mm必定通过零点标记（光栅尺上每200mm有一个零点标记），修改机床数据34060为300确保X轴归零时移动的距离内有一个零点标记，故障未解除。在JOG操作方式下，X、Y、Z轴能正常点动，激光检测X轴的定位精度和重定位精度，在机床范围之内。在AUTO操作方式下，加工程序不能运行，将机床数据20700由0修改为1（定义机床不用归零就可自动循环执行加工程序）后，加工程序可以自动运行，但使用G代码（G54-G59）建立起来的工件坐标不正确，机床其他功能正常。经以上检查和测试，考虑该故障是发生在机床搬迁后首次通电调试状况下出现（由于该机床工作台的床身为两节拼接方式，光栅尺固定在两节床身上，搬运时必须先将光栅尺带从光栅尺盒中抽出，将光栅尺盒拆下，待床身搬迁安装调整好后，再将光栅尺带回装到光栅尺盒中），故初步判定造成机床X轴归零故障的原因是：机床搬迁时将光栅尺带从光栅尺盒中抽出和回装时损坏了其零标记。
3．故障排除
检查光栅尺带，发现光栅尺带上有油污和刮伤痕迹，清洗后回装仍然不能解除故障，光栅尺带物理损伤不可修复。为了快速排除故障修复机床投入生产（新购光栅尺需要1～3个月的订货周期），决定将X轴改为半闭环，使用X轴伺服电机内置编码器反馈信息作位置环，方法如下。
(1)修改X轴的34200号机床数据（由3改为1），将X轴的归零方式改为带限位撞块归零方式。
(2)制作和安装机械撞块，增加一个归零用的限位行程开关，调整限位行程开关和机械撞块的位置，连接限位行程开关的输入信号到PLC的DMP输入模块。
(3)使用STEP7软件修改PLC程序，读取并处理限位行程开关的输入信号，将第二测量系统有效改为第一测量系统有效。使用STEP7软件修改FC30功能块内容如下：
M009: S M59.1（X轴进给使能，机床准备归零）
A 137.7（读取限位行程开关的输入信号）
=DB31.DBX12.7（开始寻找零脉冲信号）
R DB31.DBX2.1
R DB31.DBX21.7
R DB31.DBX1.6（第二测量系统无效）
S DB31.DBX1.5（第一测量系统有效）
(4)修改X轴的32700号机床数据（由1改为0），取消X轴的螺距误差补偿（全闭环时才需要），测量X轴的反向间隙并补偿到X轴的Backflash（0）中。
(5)调整X轴相关机床数据，降低X轴的系统检查精度，将X轴的36400 Contoures Tol数据值由原来的0.02调整为0.03，将X轴的36030 Standstill_pos_Tol数据值由原来的0.02调整为0.03，消除由全闭环改半闭环后系统25050（Axis X 1 contourmonitoring）和25040（Axis X1 standstill monitoring）两个报警。
通过以上步骤快速解决了XK2414×80型数控龙门键铣床的故障，虽然机床X轴的精度有所下降，但机床基本功能修复正常，且修复后机床精度完全满足韶山系列电力机车、地铁车辆、大功率交流机车的转向架构架板料10.5mm的加工工艺要求。机床X轴改成半闭环使用已有一年，机床使用正常。
