Vturn－36数控车床尾座故障诊断与维修

黄贤超 滕 强 董春强 曾 力

（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳 621900）

一般数控车床都配备有尾座，尾座主要有3种用途:装上钻头或铰刀可进行钻孔或铰孔、装上丝锥或套丝器可攻丝或套丝、在套筒内装入顶尖可用来支承工件。尾座拖动动力为手动或自动，其中通过尾座拖动插销由Z轴拖动是一种常见的拖动方式。以下就介绍一例尾座拖动插销不能缩回的故障实例及其解决的办法。

1 故障现象

Vturn－36数控车床，尾座拖动后，拖动插销不能收回，一段时间后造成Z轴过载伺服报警，然后插销自动缩回。

2 故障分析与解决方法

2.1 尾座拖动控制原理

尾座由Z轴通过尾座插销拖动，拖动插销和尾座锁紧装置由液压控制。

如图1所示，机床运行时，尾座放松电磁阀不得电，尾座夹紧，尾座拖动插销处于缩回状态;尾座移动时，尾座放松电磁阀得电，夹紧缸卸压，尾座处于松开状态，拖动插销油缸卸压，插销因弹簧作用伸出，通过Z轴拖板拖动尾座运动。

2.2 故障现象分析

当松开尾座拖动按钮时，尾座拖动插销不能缩回，这时如果机械地捅电磁阀，使阀芯动作，插销就能够完全缩回，使尾座放松。据此现象判断尾座拖动插销不能缩回的可能原因为:电磁阀没有动作或动作不到位;油路堵塞;尾座插销缩回时存在机械故障等。

检查电磁阀，电磁阀在通电和断电时阀芯动作正常。检查油路也未发现管路堵塞和漏油。手动通断尾座放松电磁阀电源，检查尾座拖动插销液压缸动作，未发现有卡死现象;检查尾座松开夹紧状态尾座摆动情况，用千分表检测有10～30 μm变化，属正常范围内。

为了更详细地了解故障信息，我们做了几次试验再现故障过程，发现在松开尾座拖动按钮而尾座拖动插销未缩回时，Z轴驱动器负载变大，直至发生伺服系统过载报警关闭动力电源，Z轴有明显的回退现象，然后尾座拖动插销缩回;或者在这个过程中手动接通尾座放松电磁阀电源，尾座有明显的向前移动的现象，然后断开尾座放松电磁阀电源，尾座拖动插销缩回。这一现象说明在手动拖动尾座停止时，尾座与Z轴拖板之间存在机械卡阻。下面通过实验和尾座拖动的PLC逻辑关系分析尾座插销缩回时存在机械故障的原因。

松开尾座拖动按钮时，尾座放松电磁阀立即失电，同时通知NC停止Z轴运动。经尾座放松及拖动插销液压控制分析，尾座锁紧缸和插销油缸同时得油，但是尾座拖动插销由于有弹簧力的阻力作用，使尾座插销缩回时比尾座锁紧存在一个滞后时间;由于Z轴停止有一个减速过程，当Z轴停止时相比尾座又前进了一段距离，导致尾座插销与Z轴拖板之间存在机械卡阻而无法缩回，也导致了Z轴驱动器负载变大而出现过载报警，切断伺服系统的动力电源。当伺服系统断电后，Z轴不再有前进动力，尾座插销与Z轴拖板之间阻力消失，油压使尾座插销缩回。故障分析结果与故障现象符合。因此故障原因是尾座插销缩回和尾座锁紧之间的时序差不正确所致。

结合机床资料及尾座工作的PLC逻辑关系分析，解决这个问题的途径有3种方法:①在尾座锁紧油路增加缓冲元件，使尾座锁紧之前先缩回尾座拖动插销;②更改液压油路，将尾座松开与插销伸缩分别由两个电磁阀控制，更改相应的控制逻辑;③更改控制逻辑，使尾座锁紧动作延迟至Z轴完全停止以后。

3 解决方法

根据前面的分析结果，采用前两种方法需要更改油路，实际操作难度较大，作为最后考虑的办法;而且由于该机床属于成熟产品，我们估计在设计上应该不会出现这么大的缺陷;因此希望用第三种方法通过修改机床PLC参数解决问题。查阅机床PLC，控制尾座工作的输入输出点及定时器如下:

X0001.3:TAILSTOCK BODY ADVANCE（尾座前进按钮输入）;

X0001.4:TAILSTOCK BODY RETRACT（尾座后退按钮输入）;

Y0005.5:TAILSTOCK BODY FREE（尾座放松电磁阀控制输出）;

TM13:BODY NOT IN POTION DELAY TIME;

TM14:BODY IN POTIONDECELERA TIME;

TM23:TAILSTOCK BODY TIMER ERROR;

与尾座控制有关的定时器有TM13、TM14、TM15三个，从定时器名称上不能确定这些定时器的实际用途，仔细分析尾座拖动控制部分PLC程序，将与手动控制尾座拖动的部分PLC程序摘录如图2所示。

根据PLC控制程序N00683，在手动拖动尾座按钮释放后，R0059.5接通，程序N00685和N00686触发TMR0013，保持 R0059.7接通 TMR0013所设定的时间，根据N00688条件控制，在R0059.7接通的时间内R0060.0保持接通，尾座仍然保持放松状态。

根据故障现象及故障产生分析，故障原因是TMR0013延时时间设置不正确。查阅PMC控制参数，发现TMR0013设置值为0，通过多次调试，将其修改为为1496（即延时1.5 s），尾座工作正常，故障彻底消除。

4 结语

通过更改尾座锁紧延迟时间，彻底解决了拖动尾座后尾座拖动插销不能完全缩回导致的Z轴过载问题。这个问题暴露出机床厂在机床调试过程中的一些疏忽，虽然设计时考虑了相关的延时定时器，但在调试时没有设定正确的延时时间，导致机床在使用过程中发生异常。因此我们在维修这类故障时，不要拘泥于厂家资料，应根据机床实际工作情况修改参数或进行合理的改进，使机床工作正常。

［1］Vturn－36机床操作说明书［Z］.

［2］Vturn－36机床维修说明书［Z］.