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主轴驱动系统故障维修9例

例1.流量检测开关的故障维修

故障现象:一台配套SIEMENSSINUMERIK810系统的数控磨床,出现故障报警F31“SPINDLECOOLANTCIRCUIT",指示主轴冷却系统有问题。

分析及处理过程:检查冷却系统并无问题,查阅PLC梯形图,这个故障是由流量检测开关B9.6检测出来的。检查这个开关发现已损坏,由于开关问题,导致报警错误;更换新的开关,故障消失。

例2.液压压力不稳的故障维修

故障现象:一台专用数控铣床,在零件批量加工过程中发生故障,每次故障都发生在零件已加工完毕,Z轴后移还没有到位时。加工程序中断,主轴停转,并显示F97号报警“SPINDLESPEEDNOTOKSTATION2”,指示主轴有问题。

分析及处理过程:检查主轴系统并无问题。因其他问题也可导致主轴停转,于是用机外编程器监视PLC梯形图的运行状态,发现刀具液压卡紧压力检测开关F21.1在出现故障时瞬间断开,它的断开表示铣刀卡紧力不够,为安全起见,PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳;调整液压系统压力使之稳定后,故障被排除。

例3.主轴刀具报警的故障维修

故障现象:一台配套OKUMAOSP700系统,型号为XHAD765的数控机床,出现“主轴刀具检测异常”报警,系统处于急停状态。

分析及处理过程:该故障多是由于系统认为主轴无刀时人为在主轴中插入了刀具;或在系统认为主轴有刀的状态下,人为取下了主轴刀具,再换操作方式后发生。而主轴传感器SQl0、SQll、SQl2出现故障的可能性较小。只要将方式切换回零方式,复位起动后,将主轴中刀具取下或插上,保持实际状态与系统内主轴刀具状态一致即可。

如果不是由于上述人为原因发生的故障,则要打开PLC数据或梯形图检查上述三开关信号ISPTCl、ISPTL、ISPTUl是否能正常接收,再依此检查开关有无故障。

按如上所述检查发现SQll开关插头进油接触不良,处理后正常。

例4.加工时主轴停转的故障维修

故障现象:一台配套FANUCOMC系统,型号为XH754的数控机床,镗孔加工过程中,主轴突然停转,而Z轴进给继续,机床亦无任何报警,造成刀具、工件损坏。

分析及处理过程:此故障出得奇怪,一时难以确定。为确认故障,将工件拆下,让机床空走程序,此故障出现的机率不等,有时长时间无故障,有时接连发生。为确定是否因干扰造成,将其他机床停下,将接地重新处理,故障依然存在。后又从与主轴控制相关的信号着手,检查PMC输入与梯形图中相关寄存器的状态。检查中发现,当故障出现时PMC→CNC信号G120.6(主轴停止)为高,未向CNC发出主轴停指令(G120.6低,主轴停);再检查与主轴转向相关的G229.4、G229.5时,发现正常时G229.4高亮,主轴正转,故障出现时G229.4熄灭。

当主轴维持正转时,R728.4通过X04.5常闭R705.1,R728.4常开,X016.7常开,R728.0常闭,R728.5常闭,X016.1常开,X016.2常闭保持导通(高亮显示)继而保持G229.4导通,这些触点中只要有一个断开,正转就会停止:继续观察中发现,是X016.1短暂的闪烁导致R728.4断开,故怀疑X016.1有问题。X016.1为主轴刀具夹紧到位检测信号,将对应行程开关SQl2拆下打开检查,发现其弹簧片已快完全断裂。换新后,再开机检查,未再出现故障。

维修体会:此故障暴露了该机PMC控制设计上的一个小缺点,笔者认为如果在进给保持G121.5信号的控制上串联X016.1作为联锁信号,就可以避免主轴停而进给继续的情况,避免工件、刀具甚至机床损坏;同时,这样可增加一条信息显示作为故障指示,便于维修查找。对于X016.1损坏,PMC控制中给出了相应的报警但是该报警是延时后才发生,如果延时内X016.1触点又闭合,该报警就不会出现;本例中,开关X016.1就是由于弹簧片快断裂脱落,在振动影响下形成时通时断的情况。

对很多故障,借助PMC梯形图及各寄存器进行查找往往能起到较好的效果。

例5.主轴编码器报警的故障维修

故障现象:一台配套FANUCOMC系统,型号为XH754的数控机床,主轴编码器出现“1001SpindleAlarm”、“409ServoAlarm(serialerr)”报警。

分析及处理过程:主轴伺服数码管显示“AL-42”,维修资料提示为主轴编码器一转信号未产生。检查编码器电缆正常;将主轴编码器拆下,拆开发现其玻璃光栅上有一层油雾,用无水酒精清洗晾于,安装后开机,故障消失;将主轴定向重新调整后,投入正常生产。

例6.主轴伺服驱动单元损坏的故障维修

故障现象:一台配套FAGOR8025MG系统,型号为XK5038-1的数控机床某天开机,主轴报警,显示器显示“Saxisnotready”(主轴没准备好)。

分析及处理过程:打开主轴伺服单元电箱,发现伺服单元无任何显示。用万用表测主轴伺服驱动BKH电源进线供电正常,而伺服单元数码管无显示,说明该单元损坏。检查该单元供电线路,发现供电线路实际接线与电气图不符。该单元通电起动时,KM5先闭合,2~3s后,KM6闭合,将电阻R短接。电阻与扼流圈L的作用是在起动时防止浪涌电流对主轴单元的冲击。

实际接线中三只电阻却接成了三相并联形式,起不到保护作用,导致通电时主轴单元被损坏,同时三只电阻因长期通电烧糊。

按电气图重新接线,更换新主轴单元后,机床恢复正常。

例7.主轴伺服驱动单元损坏的故障维修

故障现象:一台配套FAGOR8025MG系统,型号为XK5038-1的数控机床,梅雨季节某天开机,主轴伺服电箱放炮,显示器显示“Saxisnotready”报警。

分析及处理过程:打开主轴电箱,闻到一股焦味,电箱底散落有黑色碎片,拆下主轴伺服单元,发现功率晶体管模块炸裂,损坏严重,估计难以修复。经在用户中了解证实该主轴单元损坏率较高,换同型号已无意义,更换新型号价格又偏高,遂决定用变频器对主轴单元进行改造。

改造后的主轴单元,接线简化,功能不变,主轴起停柔和,满足了生产要求,另外改造后的机床干扰反而大大减少,工作效率大大提高。

例8.主轴不能换档的故障维修

故障现象:一台配套FAGOR8025MG系统,型号为XK5038-1的数控机床,随着气温升高,操作工反映主轴换档时间变长,液压站油温升高后,主轴无法换到高速档(1000r/min以上)。从操作面板看,高速档灯不亮,主轴手动钮闪亮,提示点动主轴;按点动钮,主轴转动,高速档灯依旧不亮,主轴手动钮继续提示点动。

分析及处理过程:高速档灯不亮说明要么换档机构不能换档,要么PLC收不到高速档在位感应器信号。考虑到听不见齿轮换档声响,决定先检查换档机构。打开主轴箱盖,见换档齿轮落在低速档,手动方式输入1200r/min转速听见换档电磁阀动作,而换档齿轮不动,用手拔,拔不动,估计存在卡死现象。将换档摆动缸拆下,再拨动换档齿轮,上下灵活,无问题:再拧摆动缸轴端齿轮,无法拧动,打开检查发现其矩形密封断裂,形成泄漏,同时断裂密封卡在叶片与缸体之间,将其卡死。此缸为进口件,一时找不到配件,后与橡胶厂联系,用硅橡胶自制了一组密封换上,使用至今正常。

例9.Z轴过载报警的故障维修

故障现象:某厂一台新机床,系统为FANUC-OMC,生产中出现430号报警,Z轴电动机发热;将机床停机半小时后再开机,报警消失,可接着再工作一阵,故障依旧。

分析及处理过程:根据故障现象,估计Z轴过载,而伺服出故障的可能较小。通过CRT观察Z轴负载,发现Z轴停止时为40%左右,移动时达80%以上。为区分是电气故障还是机械故障,将Z轴电动机联轴器拆下,让机械脱开,再运行故障不再出现;停机用手拧Z轴丝杆,发现费劲,故确定为机械问题。将Z轴导轨镶条略微调松后,Z轴负载明显下降,停止时为20%左右,移动时为40%左右,故障排除。
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