某大型五軸數(shù)控龍門銑床電主軸松緊故障

（1）故障現(xiàn)象。該五軸數(shù)控龍門銑床采用SIEMENS840D數(shù)控系統(tǒng)，在給電主軸裝時(shí)，機(jī)械上有緊動(dòng)作，實(shí)際上具已經(jīng)安裝到主軸并夾緊，但“緊到位”信號(hào)燈不亮，進(jìn)而造成主軸缺少“使能”，造成機(jī)床不能正常運(yùn)行。（2）故障分析及解決方案。在分析具體故障原因之前，須清楚電主軸松緊基本原理。該機(jī)床采用雙回轉(zhuǎn)擺動(dòng)銑頭，通過力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)A、C旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，A軸擺動(dòng)體內(nèi)安裝電主軸，電主軸松緊動(dòng)作主要是由流量計(jì)、K11控制模塊和機(jī)床PLC配合完成的，三者信號(hào)傳遞關(guān)系見圖4。當(dāng)主軸松或緊時(shí)，PLC輸出開關(guān)量信號(hào)給K11模塊來控制松緊電磁閥動(dòng)作，流量計(jì)能夠檢測(cè)出液壓管路中流過油液的流量，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)輸送給K11模塊，再由K11模塊把數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)松到位、緊到位和無夾緊三個(gè)具位置的開關(guān)量信號(hào)輸送給PLC，PLC接收到具體信號(hào)后才能完成整套松緊動(dòng)作。由以上電主軸松緊控制原理知，電主軸松緊是否到位是由流量計(jì)檢測(cè)的，這不同于傳統(tǒng)的“位置檢測(cè)”。緊到位信號(hào)燈不亮的主要原因可能是：①流量計(jì)沒有檢測(cè)到足夠的液壓流量；②流量計(jì)已經(jīng)將足夠的脈沖信號(hào)傳遞給K11模塊，但K11模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置有誤。③液壓管路中進(jìn)入空氣，影響流量計(jì)檢測(cè)信號(hào)。為進(jìn)一步診斷故障，采取以下措施：主軸松緊由單獨(dú)的液壓站來驅(qū)動(dòng)，先檢查液壓站中油量是否充足，保油量滿足需求；利用專用排氣工具保管路中空氣排盡。再次進(jìn)行松緊測(cè)試，故障復(fù)現(xiàn)。由排除法知，故障原因有可能是K11模塊（見圖5）參數(shù)設(shè)置問題，以下將進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。借助“K11-controller”軟件監(jiān)控K11模塊狀態(tài)，圖6是軟件與機(jī)床K11模塊正常連接后狀態(tài)，查看CLAMP→Short[Pulses]和Long[Pulses]中數(shù)據(jù)依次為262、304，分別代表“有夾緊”狀態(tài)的上、下限值，如果測(cè)試的數(shù)據(jù)不在上、下限值范圍內(nèi)，則出現(xiàn)信號(hào)輸出異常。首行10次“有夾緊”測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見圖7，結(jié)果均為short（即：信號(hào)異常）。數(shù)據(jù)分析可得出以下結(jié)論：Short[Pulses]和Long[Pulses]這兩個(gè)參數(shù)設(shè)置有誤，導(dǎo)致緊狀態(tài)信號(hào)輸出有誤，需要進(jìn)一步優(yōu)化。記錄有加緊狀態(tài)的大值A1和小值A2，可設(shè)置Short:A2-10、Long:A1+10（如果數(shù)據(jù)變化幅度較大，可設(shè)置A1/A2±20），即Short設(shè)置為243、Long設(shè)置為266。優(yōu)化完成后，再進(jìn)行10次測(cè)試，結(jié)果全部成功（圖8），且每次緊后，“緊到位”信號(hào)燈均正常亮，故障排除。（3）小結(jié)。①在使用“K11-controller”軟件優(yōu)化參數(shù)時(shí)，每次輸入數(shù)值后，均需要點(diǎn)擊“F4：SEND”軟鍵，這時(shí)輸入的數(shù)據(jù)才能被傳入K11模塊中，切記全部設(shè)置完成后要點(diǎn)擊“F5:SAVE”軟鍵，保存好數(shù)據(jù)。②對(duì)于主軸松緊這類故障，一般分為“無動(dòng)作且信號(hào)狀態(tài)異常”和“有動(dòng)作但信號(hào)狀態(tài)異常”兩類，前者重點(diǎn)排查機(jī)械方面（液壓控制閥、油量是否充足以及執(zhí)行元件等），后者主要檢查電氣方面（信號(hào)傳感器、PLC程序以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置等）。（4）改進(jìn)措施。①定期優(yōu)化K11模塊參數(shù)，以免由參數(shù)問題造成其他故障。②及時(shí)向液壓站中加液壓油（油的牌號(hào)要嚴(yán)格按照說明書要求選用，不得擅自更換），避免空氣進(jìn)入，影響流量計(jì)正常檢測(cè)。

3大型數(shù)控機(jī)床故障診斷一般思路總結(jié)首先，由于大型機(jī)床故障原因多而雜，將故障原因大致分類，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)按照可能性大小依次排列。其次，在排除每類原因時(shí)要充分使用一些診斷方法，一般包括互換法、排除法、PMC(或PLC)在線診斷法、軟件測(cè)試法等。具體診斷故障時(shí)，要深入理解“控制原理”，從原理上進(jìn)行診斷才能“以不變應(yīng)萬變”，并且要把故障原因逐步“由多變少”，直到故障確切定位。后，故障排除后，須經(jīng)多次測(cè)試才能確保故障徹底被排除，力爭(zhēng)“零返修”，并設(shè)法從根本上設(shè)計(jì)出有效的改進(jìn)方案。

4結(jié)語

通過實(shí)際工作中攻克的典型故障診斷實(shí)例，分析了引發(fā)故障的具體原因以及診斷方案，在徹底排除故障的同時(shí)，又從根本上做出了改進(jìn)措施，后總結(jié)出故障診斷的一般思路，了大型數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修效率，在行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)的可借鑒性和推廣價(jià)值。