数控卧式车床刀盘过载问题分析

蔡进，沈朋

中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏常州 213000

1 序言

LB300－CX1000数控卧式车床是我公司2004年购买的日本原装进口设备，主要用于加工小齿轮轴等零件。

2 故障现象

近期，数控卧式车床在加工过程中，偶尔会出现1181-21 警告A： MCS DIFF OVER T轴 F28（见图1），它的简单解释就是旋转刀盘（见图2）过载报警，复位后又可以继续完成换刀动作。故障内容简单，但现象比较奇怪，据操作人员介绍，该报警以前也曾出现，大概一个月出现一次，因为复位后仍可继续加工，没有在意，现在有时一天就出现一次，出现的频次越来越多，情况越来越严重，影响了设备的正常使用。

图1 报警信息

图2 旋转刀盘

3 诊断方法

针对机床在换刀时出现的报警信息，了解到刀盘的旋转动作是系统发出指令后，刀盘在液压的作用下松开，伺服电动机通过齿轮传动带动刀盘旋转，刀盘到达目标位置，电动机停止旋转，刀盘锁紧。根据这样的动作情况，将从机械、电气和液压3个方面来分析这个问题。

（1）机械方面 电动机通过齿轮传动刀盘旋转，机械部件是否出现磨损、断裂情况，导致传动的卡顿。

（2）电气方面 控制刀盘旋转的时候，伺服电动机是否执行到位，控制系统是否出现异常；同时刀盘的位置检测由伺服电动机的编码器决定。

（3）液压方面 刀盘内部有锁紧液压缸，检查在液压的作用下是否执行松开和夹紧动作，液压压力是否正常等[1]。

4 解决措施

1）为了缩小检查范围，断开电动机和刀盘的连接，执行刀盘旋转，电动机可以旋转无异常。恢复电动机和刀盘的连接（见图3），则会出现故障，因此认为故障应该是在刀盘电动机（见图4）有负载的情况下才会发生，暂时排除了电气方面的问题。

图3 刀盘与电动机连接

图4 刀盘电动机

2）检查液压系统，刀盘夹紧和松开的状态是正常的，压力已达到设定的值，所以也排除了液压方面的问题。

3）参照简单的机械结构图样，从外向内慢慢地解体刀盘。这是一台老设备，刀盘的机械部件多年未解体过，通过解体，可以看到内部的刀盘离合器（见图5）、液压缸、刀盘活塞杆（见图6）和传动齿轮等部件。

图5 刀盘离合器

图6 刀盘活塞杆

将刀盘拆解后并没有发现明显的磨损、断裂和变形的情况，液压缸有漏油的现象，但也不是很严重，不至于导致刀盘无法旋转。带着疑问，重新将刀盘组装起来，试机3次，刀盘的旋转动作完成得很好，就在这时，故障又出现了，刀盘在旋转过程中过载报警。

4）再次梳理设备的故障信息，排查设备的可疑项[2]，因为认为机械部分应该没有问题，所以再次将关注点转向刀盘电动机编码器和刀盘驱动控制器（见图7、图8）。对待这样没有规律可循的报警，替换法是解决问题的快捷方法。首先替换了电动机编码器，发现问题仍存在。然后将驱动控制器拆下来检测（市场上已买不到这样的老款驱动控制器），发现内部电子元器件部分还是有问题，维修后安装试机，故障就得到了解决。

图7 刀盘电动机编码器

图8 刀盘驱动控制器

一般认为刀盘在旋转过程中出现过载现象，从而电动机停转，驱动控制器必然会报警，这是正常的逻辑。但这一次的维修情况却是反逻辑的，故障原因在于驱动控制器的老化，导致内部电子元器件性能下降，从而触发了电动机过载报警。

5 结束语

设备的故障现象初看似乎很简单，但是研究问题和寻找原因却比较曲折，走了不少弯路，维修时间也比较久。对于使用了十几年的设备，电气故障现象怪异且隐蔽，排查的难度很高，配件的维修和替换也难，希望借此文章为设备维修的同仁在遇到类似问题时提供一些借鉴。