摘 要： 数控系统的“跟踪误差过大”报警是最为常见和频繁的报警之一，由于涉及数控机床的机械与电气控制等方面，故在查找原因时复杂，常采用排除法进行故障诊断。
关键词：华中数控；跟踪误差；故障分析
笔者根据自己的维修经历，就数控机床的"跟踪误差过大"报警现象，探究其故障机理，找到快速有效的排除方法与思路，就此类报警现象做如下交流。
一、故障特征
我校一台实训教学用数控车床，配置华中HNC-21T系统，此设备轴控制为半闭环位置控制系统。教学使用过程中出现故障，具体现象为机床上电无报警，Z轴移动过程电机转动后报警出现，故障显示为Z轴“跟踪误差过大”，按下急停开关后再解除，又出现错误提示，机床处于锁死状态。经了解此机床原来也曾出现过类似故障，但只需按下急停解除后，机床可以恢复工作状态。
二、故障原因分析
机床故障主要原因是“跟踪误差”，首先分析什么情况下会造成跟踪误差。为了保证加工精度，目前的数控机床一般采取三环结构的伺服系统，系统实际位移被反馈到数控装置和伺服驱动中，直接与输入的指令位移值进行比较，用误差进行控制，最终实现移动部件的精确运动和定位。所谓跟踪误差即指带反馈的机床在加工过程中出现指令位置与实际位置不符时机床报警的错误。说到底，跟踪误差与位置有关，为了研究跟踪误差，就少不了理解位置环的工作原理。
位置环的结构简图如图1所示，其核心为位置控制调节器，根据CNC输入数据经过插补计算及刀补计算，速度的均匀化等处理，向各轴发出脉冲，个数代表距离，频率代表速度，对于位置控制调节器而言，是加计数。而来自脉冲编码器的反馈脉冲，个数代表工作台运行的实际位置，频率代表电机的旋转速度。通过同步，四分频等控制和转换后送到调节器中去，是减计数。
在每个采样周期内，位置控制调节器得到一个数，这个数就是跟踪误差，表示实际距离与要求距离的差值，数值大就希望坐标轴移动快一点，经过转换为模拟量去控制电机速度，数值小表明距离目标近，要慢慢接近目标，最后准确停车。
跟踪误差过大是一种报警措施，当某个采样周期的跟踪误差大于系统设定的允许误差时，系统就会出现跟踪误差过大报警提示。实际上可以通过参数设定最大跟踪误差，但该参数是机床厂家根据设备性能综合调试的理想参数，如超出此极限值，加工出的产品零件必然产生形状与位置的误差。所以说，最大跟踪误差的设定与加工零件的位置于形状的精度密切相关，不可随意更改。
三、故障诊断与排查
数控机床中跟踪误差过大是一个较为复杂的问题，但从报警机理出发可知，其原因为机床运行过程中，实际坐标位置与反馈坐标位置不相符，且超出系统规定的允许值。从系统控制方面来看，确定排查此类故障基本原则是先检查软件后检查硬件，先机械后电气，参考华中数控系统提供的诊断流程逐个排查。
1.数控系统参数设置 一般在调试机床或更换元部件之后要进行参数调整，但该机床此前并未有更换元器件的维修记录，伺服驱动参数及系统特性参数因均设置了机床密码，经与出厂设置核查也未发现更改，故可排除故障原因。
2.伺服驱动器与数控装置硬件检查 机床报警为跟踪误差大，未出现其他报警信号，由于之前也曾出现过类似情况，逐对相关硬件进行检查。首先对伺服驱动器进行排查，检查端口、电路、驱动模块连接情况，均未发现松动情况。进一步检查各坐标轴及电机编码器电缆连接，将部分缠绕电缆及松动情况进行调整，并进行一次除尘保养，故障依然存在，故可排除故障原因。
3.该机床采用半闭环控制系统，Z轴移动出现报警，对Z轴驱动部件进行检查 Z轴驱动电机进行检测，未发现“局部短路”和“绝缘电阻降低”情况，逐进一步检查机械部分。检查机床Z轴驱动电机与丝杆联轴器联接，螺丝并未松动。检查Z轴工作台镶条松紧程度，松开止退螺钉，通过调节后发现不能灵活移动，预判为丝杆部件的机械故障。
四、故障处理
将机床丝杆传动部件拆下后发现，丝杆工作状态恶劣，部件润滑状态不佳，存在机械卡死现象。逐对部件进行一次清洗保养后安装，机床开机后未再出现报警提示，判断是由于摩擦阻力导致Z轴移动受阻，移动产生“丢步”而造成“跟踪误差过大”报警。在后期检测过程中发现，由于非专业安装及丝杆磨损等原因造成不能逆转的机床精度下降现象。
五、心得体会
机床出现报警情况时，应及时反馈信息。本案例中机床曾出现过类似报警情况，但由于未及时处理，对机床造成永久性损伤。此外，由于是教学使用机床，受使用人员素质及条件制约，机床的使用及维护保养工作都不够细致。通过此次机床维修，不但检验了教师的专业职业能力，为机床维修课程的开展提供了很好的素材，同时也发现实训管理中的不足，在今后的工作中不断改进加强。
参考文献：
[1]张勇.数控机床跟踪误差大故障分析与排除[J].民营科技，2011年12期.
[2]邓三鹏.数控机床故障诊断与维修[M].机械工业出版社，2009.
作者简介：焦锡岩，男，（1981-），江西环境工程职业学院教师，研究方向：机械制造，高职教育。
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