五轴加工中心典型故障分析处理

2017-04-12雒补清李晓燕

设备管理与维修 2017年9期

关键词：油泵主轴继电器

雒补清，李晓燕

（1.晋西工业集团有限责任公司，山西太原 030027；2.晋西车轴股份有限公司，山西太原 030027）

五轴加工中心典型故障分析处理

雒补清1，李晓燕2

（1.晋西工业集团有限责任公司，山西太原 030027；2.晋西车轴股份有限公司，山西太原 030027）

分析508MT和518MTV两种五轴联动加工中心4起典型故障原因，给出故障排除方法及过程。

五轴加工中心；V轴故障；油雾润滑；压力继电器

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.63

0 前言

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专用于加工复杂曲面的机床，常用来加工叶轮、机翼、模具等带有复杂曲面的零件。508MT是8轴五轴联动的车铣复合加工中心，配有FANUC 31i数控系统，有X，Y，Z，A，B，C，U，V轴，其中X，Y，Z，U轴是几何轴，A，B，C，V是旋转轴。

1 508MT车铣复合加工中心V轴故障

1.1 现象

508MT在前一天下班时正常关机，但第二天早上开机后C轴不能回零，报警提示：EX1345 A AXIS ROTATION PROHIBITED BY PART MANIPULATOR POSITION。即：由于零件机械手位置（不合适）A轴被禁止旋转。

之前多次出现类似情况，多是因为停车时U轴位置不安全造成的。一般处理方法：先将U轴手动操作移动到安全位置后，然后执行各轴回零。当各轴回零完成后，在手动输入数据的方式下执行M370（V轴不加工工位）或M371（副车头卧）时机床有报警：1361 Multi-pos.recovery unit pos。即多点位置需恢复单元位置。

报警可被复位，试着操作V轴，手动状态下可旋转，但执行M370指令时V轴仍不动作，并出现相同报警，显示V轴需要移动量为17.8°。需要说明的是，副车头上有C轴、虎钳、顶尖，其中C轴为旋转主轴，U轴为驱动副车头移动的几何轴，V轴为驱动副车头旋转的分度轴，通过辅助功能可选择C轴、虎钳或顶尖等功能。

1.2 分析

仔细观察V轴旋转，发现C轴上的夹紧法兰盘在沿V轴旋转到底部时与副车头的梯形支架碰撞，虽然碰撞不大，但碰撞痕迹明显，已经影响到V轴精度，导致V轴在用千分表找平后（即理论0°）坐标系上显示有17.8°的移动量。在后几次试验中这个移动量逐渐增大到45.5°，最后达到53.2°，说明V轴的零点已严重偏离原来位置。进一步了解到，操作人员曾用一个加厚法兰盘代替厂家的法兰盘，因厚度增加导致V轴旋转时与机床碰撞，进而造成V轴零点丢失，无法在手动方式下运行。

1.3 处理

首先拆掉这一自制法兰盘，恢复原厂家的法兰盘。因为原来法兰盘已经变形，所以重新购买了一个，安装后可正常使用。

然后找到V轴的零点，使其与实际的零点相匹配。修改参数、使V轴能找到零点的步骤：①先手动将V轴置于不加工位（即M370位）调平，先打百分表，再打千分表，水平度保持在0.004 mm；② 将参数1815中的第4和第5位由1改为0，然后断电；③接通电源，开机后显示V轴坐标为0，这时将参数1240改为80（厂家默认值）；④ 将参数1815中的第4位和第5位再改为1，然后断电关机；⑤开机后查看坐标系，V轴坐标值显示为80；⑥将副主轴手动转到水平位置，将1240参数改为机床原先默认的260，断电关机；⑦开机，回零后MDI功能恢复，执行M370后V轴坐标显示为80，但仔细查看，V轴无锁紧标志（不旋转时应为锁紧状态）；⑧考虑到V轴锁紧是鼠牙盘式结构，可能是错位导致无法锁紧，于是将V轴参数1240值由260改为259.8后断电，再开机后面板上出现锁紧标志，V轴达到锁紧状态；⑨执行M371、M372等指令，均可以按照机床预定位置进行。至此，故障排除。

2 508MT高速电主轴润滑故障

2.1 现象

508MT铣削主轴为电主轴，最高转速可达24 000 r/min，因此机床除配置1套导轨润滑装置外，还有1套主轴油雾润滑装置。该装置包括贝奇尔润滑站、超精细过滤器、润滑压力继电器（S98.1）、空气压力继电器（S98.0）、油气混合器各1个。润滑油泵工作时，润滑油经由过滤器、压力继电器、油气混合器，与压缩空气会合后变成油雾，润滑主轴。

机床运行过程中，出现报警。报警号：EX1344OIL，AIR MILLING SPINDLE LUBRICATION；EX1400 ALARM CLASS CHANGE。即：1344铣削主轴油、空气润滑故障；1400报警等级变化。

2.2 分析

检查 2个 PMC输入信号，X9.0（PGRASP）=0和 X9.1（NGRASP）=1。其中X9.0为润滑压力信号，在油泵工作时应为1；X9.1为空气压力信号，正常情况下应为1。最初怀疑故障是油泵损坏引起的，检查油泵。经查，油泵电机绕组绝缘正常，三相绕组电阻值正常，油泵电机外接220 V交流电源后油泵能正常工作，且压力继电器信号X9.0也能变为1。然后检查控制回路，当润滑油泵启动的PMC输出信号Y1.1=1时，中间继电器K252.3工作，油泵A98.3启动，X9.0变为1，但是压力一旦升高到2000 kPa左右即停止，这说明润滑压力正常。

于是检查空气压力。进入机床的空气压力为600 kPa，经过气动三联件调节进入润滑站的空气压力为450 kPa，此时面板上PMC信号空气输入压力继电器X9.1为1。怀疑X9.1有可能瞬间变为0，PMC捕捉到信号变化而出现报警。为了验证判断，将空气输入信号X9.1与DC24 V短接后试验，超过0.5 h未报警，延长时间后仍是如此。由此判断，空气压力继电器信号偶尔出现0的情况，导致出现主轴润滑报警。

2.3 处理

调整压力继电器的整定值，通过试验结合PMC输入状态，得知原整定值为400 kPa（原理图也是400 kPa），考虑到空气压力的不稳定性，将其整定值降低为350 kPa然后继续试验，报警不再出现，机床开始加工。之后，检查空气管路无漏气现象，及时排除空气储气罐的水分，保持气压连续、洁净、压力正常。正常运行连续几个月未出现此项报警，故障排除。做计划购买同型号的压力继电器，以防故障再次发生。

3 518MTV C轴温控器故障

3.1 现象

518MTV为铣车立式加工中心，C轴既可分度又可进行车削加工。在某产品的加工过程中，机床出现报警：SV430（C）Servo motor overheat。即C轴伺服电机过热。

3.2 分析

检查C轴电机外围，无异常温度升高。检查电控柜内，C轴控制模块无异常，C轴电机温控器监控温度为70℃，而正常温度应为22℃左右或略高。初步判断是检测回路故障。

3.3 处理

打开C轴底座侧面的堵盖，将电机电缆与温度检测电线拉出检查，发现线路转换插头内油污较多。于是将插头松开，用干净白布将油污擦掉，然后用干净压缩空气将线路及接头上的油污全部吹掉。重新插接后试车，无报警出现，C轴温度显示为22℃。

为防止机床切削冷却油再次进入、污染线路，剪一块与堵盖大小相同的胶皮垫到下面，并用螺丝将胶皮和堵盖压紧。一年多来，机床使用效果良好，未出现此类报警。

4 518MTV换刀故障

4.1 现象

518MTV刀库为2片扇形刀库，上面各装12把刀具，共24把。机床在执行自动加工过程中，当某一工序加工完毕，要执行到换刀动作时（此时主轴、扇形刀库均已运行到换刀位置），机床停止运动，并出现提示信息。

打开电气控制柜，仔细观察换刀控制器A97.1，上面有一句英文提示“Clamped no tool”，即无刀具已夹紧。查PMC输入信号，X3.0=1，X3.1=0，X3.2=0，分别表示主轴刀具已夹紧（无刀具）、主轴刀具松开、主轴刀具已夹紧（有刀具）。

4.2 分析

该机床主轴为电主轴，刀具夹紧分为有刀夹紧和无刀夹紧，即主轴上安装有刀具并夹紧时称为“有刀夹紧”，主轴上未安装刀具夹紧时称为“无刀夹紧”。换刀控制器A97.1，根据刀具夹紧松开状态，可以组合输出3个信号，分别为Q1，Q2，Q3，对应于PMC的输入信号X3.0，X3.1，X3.2。在当前报警状态下，主轴实际装有1把刀，但却显示无刀信息，说明主轴上的刀具未被检测到。查换刀控制器的上一级输入信号，有1个刀具位移传感器，用万用表测量该传感器的输出电压，有刀时夹紧输出电压为DC 2.1 V，而另一台无故障机床在有刀夹紧状态下输出电压为DC 9.2 V，因此判定传感器出现故障。

4.3 处理

拆下电主轴外面的油管，打开电主轴外壳，发现内部有一个圆柱形的传感器在主轴旁边呈斜向上位安装，感应部位对着松拉刀油缸。该传感器直径6.5 mm，长约40 mm，型号为IWRM 06U9501 0-10 V/0-2 mm，即输出电压为0～10 V，感应距离为0～2 mm。查资料后确认，该传感器为线性位移传感器，马上向国外厂家采购。一周过后备件到货，参照说明书将其安装，调节好间距，接通油管。开机后，先查看换刀控制器显示情况，并检查PMC的3个信号“有刀夹紧、无刀夹紧和主轴刀具松开”等状态全部正确。试行换刀后一切正常，故障排除。