某大型五轴数控龙门铣床电主轴松紧故障

(1)故障现象.该五轴数控龙门铣床采用SIEMENS840D数控系统,在给电主轴装时,机械上有紧动作,实际上具已经安装到主轴并夹紧,但"紧到位"信号灯不亮,进而造成主轴缺少"使能",造成机床不能正常运行.(2)故障分析及解决方案.在分析具体故障原因之前,须清楚电主轴松紧基本原理.该机床采用双回转摆动铣头,通过力矩电机驱动实现A、C旋转轴运动,A轴摆动体内安装电主轴,电主轴松紧动作主要是由流量计、K11控制模块和机床PLC配合完成的,三者信号传递关系见图4.当主轴松或紧时,PLC输出开关量信号给K11模块来控制松紧电磁阀动作,流量计能够检测出液压管路中流过油液的流量,并将其转化为数字脉冲信号输送给K11模块,再由K11模块把数字脉冲信号转化为对应松到位、紧到位和无夹紧三个具位置的开关量信号输送给PLC,PLC接收到具体信号后才能完成整套松紧动作.由以上电主轴松紧控制原理知,电主轴松紧是否到位是由流量计检测的,这不同于传统的"位置检测".紧到位信号灯不亮的主要原因可能是:①流量计没有检测到足够的液压流量;②流量计已经将足够的脉冲信号传递给K11模块,但K11模块内部参数设置有误.③液压管路中进入空气,影响流量计检测信号.为进一步诊断故障,采取以下措施:主轴松紧由单独的液压站来驱动,先检查液压站中油量是否充足,保油量满足需求;利用专用排气工具保管路中空气排尽.再次进行松紧测试,故障复现.由排除法知,故障原因有可能是K11模块(见图5)参数设置问题,以下将进行参数优化.借助"K11-controller"软件监控K11模块状态,图6是软件与机床K11模块正常连接后状态,查看CLAMP→Short[Pulses]和Long[Pulses]中数据依次为262、304,分别代表"有夹紧"状态的上、下限值,如果测试的数据不在上、下限值范围内,则出现信号输出异常.首行10次"有夹紧"测试,测试数据见图7,结果均为short(即:信号异常).数据分析可得出以下结论:Short[Pulses]和Long[Pulses]这两个参数设置有误,导致紧状态信号输出有误,需要进一步优化.记录有加紧状态的大值A1和小值A2,可设置Short:A2-10、Long:A1+10(如果数据变化幅度较大,可设置A1/A2±20),即Short设置为243、Long设置为266.优化完成后,再进行10次测试,结果全部成功(图8),且每次紧后,"紧到位"信号灯均正常亮,故障排除.(3)小结.①在使用"K11-controller"软件优化参数时,每次输入数值后,均需要点击"F4:SEND"软键,这时输入的数据才能被传入K11模块中,切记全部设置完成后要点击"F5:SE"软键,保存好数据.②对于主轴松紧这类故障,一般分为"无动作且信号状态异常"和"有动作但信号状态异常"两类,前者重点排查机械方面(液压控制阀、油量是否充足以及执行元件等),后者主要检查电气方面(信号传感器、PLC程序以及相关参数设置等).(4)改进措施.①定期优化K11模块参数,以免由参数问题造成-故障.②及时向液压站中加液压油(油的牌号要严格按照说明书要求选用,不得擅自更换),避免空气进入,影响流量计正常检测.