TC800/TC1000加工中心常见故障及处理

　　上世纪80~90年代国内引进为数不少的德国维尔纳公司TC系列加工中心。以下介绍TC800/TC1000卧式加工中心控制系统的构成、常见故障及处理方法。与同行交流。

　　一、控制系统的构成

　　TC800/TC1000卧式加工中心装备了西门子850M数控系统和两个西门子S5 150S可编程序控制器，其中PLC1执行整机逻辑控制功能LC2主要是刀库刀具管理中的信息存储和刷新。

　　主轴控制配置了西门子直流电机及6RA27系列驱动器。X、Y、Z、B、W(刀库)轴采用德国REXROTH indramat交流伺服电机和驱动器。

　　X、Y、Z位置检测采用德国海德汉LS701光栅尺构成位置全闭环反馈系统。B、W轴采用圆光栅位置半闭环反馈系统。

　　二、系统故障　　

　　西门子850M数控系统是西门子80年代中期推出的过度产品。从十几年的使用经验看其稳定性不是很好，系统容易出现混乱，机床无法进入工作状态。　　

　　1.系统接通电源屏幕无显示(黑屏)。可能是系统电源直流24V故障或相关保护电路跳闸，或是NC—PLC数据交换故障。这时系统板6FX1120红灯一直亮着。检查并排除供电电路故障，复位或重新启动系统，必要时重装系统参数。

　　2.系统接通电源屏幕有显示，但出现报警40(公共CPU故障)或43 (1 PLC-CPU故障)。这种情况一般是PLC/或PLC2有问题，一般重新启动PLC即可恢复。如果多次启动仍不能恢复正常，则可能要清除PLC或重装系统参数。西门子850系统有以下几种参数：COMDATA、PLCDATA、SET-DATA，还有主程序(用户加工程序)和子程序。这些数据非常重要，一定要做好备份，以防系统出现混乱或丢失。有条件的要备有西门子PG(专用计算机或编程器)。因为它是西门子数控系统数据传输和PLC控制编程不可缺少的工具。

　　3.另外系统数据维持电池电量低报警6(机床数据电池过低)，则需要更换电池;报警16、17、18等是数控系统与外部数据输入输出装置交换数据时，相关的RS232接日故障报警。根据系统说明书设置好相应的机床参数即可排除。

　　三、伺服轴故障

　　1.104*报警(指令值太高)主要是由于以下两个报警(112*、132*)的故障引起。“*”可以是0、1、2、3、4等分别对应于X、Y、Z、B、W轴的报警，如果是机床参数，解释相同(下同)。　　

　　2.112*报警(夹紧检查)是由于轴的位移指令值与轴移动位置检测值之间有误差，超过机床参数NC MD212*(轴参数)设定值。产生报警有以下两种情况。

　　(1)轴移动机械阻力过大。比如导轨线性轴承故障，导轨导向块调整间隙过紧，滚珠丝杆螺母副间隙调整过松、过紧或滚珠丝杆螺母副磨损等;

　　(2)位置检测系统故障。位置检测系统包括标尺光栅、指示光栅(读头)、信号电缆、信号放大器等。一般故障是由于冷却液水分蒸发造成潮湿，或是铁屑油污造成标尺光栅或读头被污染，或器件老化读头性能下降，而造成位置检测信号的缺失、信号电平低等系统无法检测到正确的位置信号，这时常常伴有轴失控现象(移动速度大大超过设定值)。因此需要清洗光栅、读头;必要时需要更换读头。

　　报警(控制环硬件故障)说明位置检测系统出现严重故障，现象和处理方法与上述“位置检测系统故障”类似。如果是启动机床，报警即出现，此时光栅读头或信号放大电路板损坏的几率较大。

　　四、主轴故障

　　TC800/TC1000的控制系统不直接对主轴驱动器的故障产生诊断报警。如果主轴系统有故障，控制系统通常是关闭机床。主轴驱动器本身的报警也比较简单，一般报警F3、F4(电源频率超差或电源故障等)，但这是关闭机床后主轴驱动器主电源被切断的报警，无实际意义。

　　主轴驱动器有四块电路板：主控制板(098043-A1200)、多功能板(098043-A 1210 )、主回路输出板(可控硅及脉冲输出电路)、励磁控制及输出板。可以通过代换法或检测判断故障点。有过以下故障：主控板上EEPROM 2804存储器损坏、励磁电路一个降压电阻烧断、C98043-A1210电路板损坏等。同时由于采用的是直流电机驱动，因此直流电机和测速发电机的维护(碳刷更换和碳粉清洁)必须按要求进行。直流电机损坏也偶有发生。

　　五、刀具管理与换刀故障

　　一般加工中心刀具的管理是：刀具编号(刀具号)与刀库编号(刀座号)严格一一对应，一旦确定将“固定”不变(除非人为改变)，即程序调用的刀具加工完毕后放回原来取该刀时的刀座，是一种静态管理。而TC800/TC1000刀具管理采用的是刀具号与刀座号的关系是随机、动态管理，即程序调用的刀具加工完毕后就近入库，不管就近的刀座原来放的是什么刀，只要规格(占刀座数)一致就放置。这种动态的管理方式可以节省存放刀时间。但是要占用系统资源，因此TC800/TC1000专门用一个PLC(PLC2)来管理刀具的信息，并提供一个刀具管理系统实时状态界面(VPC表)。通过该界面可以了解到刀库、机械手(左夹和右夹)及主轴的刀具数据和运行情况。这种刀具管理方式，计算机时时刻刻记住刀具号与刀座号的关系及其变化和每把刀所占的刀座数。管理程序庞大而复杂，也容易出错，特别是换刀失败，手动干预时往往会丢失刀具数据，甚至整个刀库数据混乱而必须重装刀具数据。

　　如果由于某种原因出现换刀终止，可进入PLC执行强制输出，参照相关界面使换刀动作按顺序完成，但前提条件是机床参考点保持建立。如果是某把刀具数据丢失可进入相关界面重新输入，但若刀具系统混乱只能清除PLC2和用户程序重装系统才能使系统恢复。由于换刀机构使用了大量的电感式接近开关，比如刀具在主轴上的夹紧与放松、刀具在刀库换刀位的夹紧与放松、机械手的伸出与缩回、旋转等。出现换刀故障时，根据机械动作的到位情况和动作顺序，通过查看PLC的I/O状态(IW26、27、28、QW14、15、16)和相应接近开关状态是否吻合，从而判断故障所在。一般故障除机械故障外多半是接近开关失效所致，所以应备有相应型号规格的接近开关。

　　六、修改机床参数排除设备故障

　　西门子850M数控系统为最终用户提供了大量可以修改的机床参数。常用的有轴增益、轴零点漂移补偿、轴速度限制、轴容差值，还有与硬件相匹配的机床数据等。这些机床参数非常有用，因为机器在长期的使用中元器件的特性会发生一些变化，因而引起系统稳定性的变化，这样机床参数的调整就显得很重要。比如TC800机器验收使用一段时间后，W轴出现指令能执行，但执行完指令后轴不停地振动而不能静止，将W轴增益参数(2604)适当减小，振动马上停止。又如TC1000的Y轴回参考点运动已经停止，但参考点完成信号(标志)总是不出现，同时指示灯亮，说明Y轴的运动尚未结束，通过调整Y轴零点漂移补偿参数(2721)故障得以解决。

　　七、结束语

　　TC800/TC1000在我公司使用已有16年的历史，目前仍保持良好的机械精度。西门子850系统提供了强大的控制功能，但是由于系统比较大，功能冗余量大，因此而显复杂。从长期使用经验看，TC800/TC1000存在两大突出的问题：一是刀库管理复杂和换刀故障多;二是系统的数据容易混乱，导致系统稳定性差，经常需要重装系统。因此要做好机床数据的备份，最好配备西门子编程器以保证机床的正常工作，减少故障停机时间。

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