数控铣床控制系统的故障维修实例

张培良 李翠芝 刘 通

（!上海钰兰车船有限公司，上海20l306；"上海船厂船舶有限公司，上海200082；#济南第二机床厂，山东济南250022）

我公司有一台龙门镗铣加工中心，采用SIMENS 840D系统。在加工模具过程中，!轴忽然自己下降，下降距离有300 mm，这样的现象还是第一次碰到，实在是惊出一身冷汗。调查中了解到：故障是偶然发生的，机床在点动、MDI（手动数据输入方式），Auto操作方式下都会引起该现象。并且伴随有报警“轮廓监控故障”。经认真分析认为故障的产生主要表现为以下三种情况：

（l）液压站管路进油不畅或者电磁阀故障。如果是这种原因，!轴滑枕下降时，平衡缸压力与滑枕本身的自重失去平衡，!轴滑枕在重力的作用下自己下降。

（2）光栅尺测量系统。有可能读数头倾斜或受外力，致使要求!轴到达的数值与实际的数值产生误差，从而引起!轴自己运动。

（3）PLC程序。PLC程序有逻辑问题，导致逻辑系统出现错误。

故障分析及处理过程：

针对第一种情况，我们在平衡缸液压油管的终端即平衡缸的接口处引出一条油路接油压表，观察!轴滑枕上下运动时平衡缸的压力，结果发现平衡缸压力在9 MPa左右，并且相对稳定，虽然这个压力比标准压力低一些，但绝对不会引起滑枕下降300 mm。所以第一种情况排除。

针对第二种情况，我们把光栅尺读数头拆下，重新调整位置，结果发现滑枕自己下降的现象依然存在。所以排除第二种情况。

由于在滑枕自己下降的同时伴随着报警，我们开始认为是滑枕先下降后报警。后来，我们改变了思维方式，会不会是先报警，后滑枕下降。顺着这条思路，检查了控制!轴的PLC程序，在这儿发现了问题。控制!轴的PLC程序如下：

Q40.6为!轴制动器松开的输出位。从图l可以看出，与制动器相关的有3个信号，即：DB33.DBX 93.5 表示 Drive ready；DB33.DBX 2.l 表示 Controner enable，DB33.DBX 2l.7 表示 Pulse enable。通过实时监控发现在滑枕下降时，上面3个信号都为“l”，说明在报警25050时，Q40.6也为“l”，即!轴制动器仍然是松开的。经过仔细分析，终于找到了问题的根源，机床由于长期使用，!轴传动出现了反向间隙，加工走刀过程中，计算的实际值与真实的机床实际值之间的差别大于机床数据36400CONTOUR_TOL中给定的值时，就会出现报警25050。由于这个报警不会使DB33.DBX 93.5，DB33.DBX 2.l，DB33.DBX 2l.7中的任何一个信号为0。所以，报警发生后，Q40.6仍然为“l”，!轴制动器并没有制动。由于平衡缸压力是9 MPa，平衡缸油压相对滑枕重力较小，滑枕在自身的重力下下滑，下滑过程中，平衡缸内的油压逐渐增高，当增加到与滑枕自身重力相等的时候，滑枕停止下降。针对这种情况，我们在梯形图中加入了信号DB33.DBX 6l.5（位置环有效信号）。

修改后梯形图如图2所示。当机床报警25050后，DB33.DBX 6l.5 置“0”，从而使得 Q40.6 为“0”，!轴制动器制动。将更改后的PLC在S7300的支持下，下载（Download）到机床，经该处理，机床运行至今再未出现该故障。

数控机床!轴自动下降的故障是数控机床中不常见的故障。而这种故障往往比较危险，如果!轴下降到工件上，那么机床和工件都会被损坏，甚至会伤害到操作工，这种故障维修工往往也无从下手。这就要求我们掌握数控机床相关工作原理和设备的机械结构，了解其动作顺序并对故障现象作充分调查和分析，就一定能找到故障的原因所在，检查修理，排除故障，最终使机床恢复正常。