主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障維修9例
2015-12-18
例1．流量檢測開關(guān)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS SINUMERIK 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床，出現(xiàn)故障報(bào)警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT＂，指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題。
分析及處理過程：檢查冷卻系統(tǒng)并無問題，查閱PLC梯形圖，這個(gè)故障是由流量檢測開關(guān)B9.6檢測出來的。檢查這個(gè)開關(guān)發(fā)現(xiàn)已損壞，由于開關(guān)問題，導(dǎo)致報(bào)警錯(cuò)誤；更換新的開關(guān)，故障消失。
例2．液壓壓力不穩(wěn)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺專用數(shù)控銑床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次故障都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒有到位時(shí)。加工程序中斷，主軸停轉(zhuǎn)，并顯示F97號報(bào)警“SPINDLES PEED NOT OK STATION 2”，指示主軸有問題。
分析及處理過程：檢查主軸系統(tǒng)并無問題。因其他問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn)，于是用機(jī)外編程器監(jiān)視PLC梯形圖的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關(guān)F21.1在出現(xiàn)故障時(shí)瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)；調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力使之穩(wěn)定后，故障被排除。
例3．主軸刀具報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套OKUMA OSP700系統(tǒng)，型號為XHAD765的數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)“主軸刀具檢測異常”報(bào)警，系統(tǒng)處于急停狀態(tài)。
分析及處理過程：該故障多是由于系統(tǒng)認(rèn)為主軸無刀時(shí)人為在主軸中插入了刀具；或在系統(tǒng)認(rèn)為主軸有刀的狀態(tài)下，人為取下了主軸刀具，再換操作方式后發(fā)生。而主軸傳感器SQl0、SQll、SQl2出現(xiàn)故障的可能性較小。只要將方式切換回零方式，復(fù)位起動(dòng)后，將主軸中刀具取下或插上，保持實(shí)際狀態(tài)與系統(tǒng)內(nèi)主軸刀具狀態(tài)一致即可。
如果不是由于上述人為原因發(fā)生的故障，則要打開PLC數(shù)據(jù)或梯形圖檢查上述三開關(guān)信號ISPTCl、ISPTL、ISPTUl是否能正常接收，再依此檢查開關(guān)有無故障。
按如上所述檢查發(fā)現(xiàn)SQll開關(guān)插頭進(jìn)油接觸不良，處理后正常。
例4．加工時(shí)主軸停轉(zhuǎn)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC OMC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機(jī)床，鏜孔加工過程中，主軸突然停轉(zhuǎn)，而Z軸進(jìn)給繼續(xù)，機(jī)床亦無任何報(bào)警，造成刀具、工件損壞。
分析及處理過程：此故障出得奇怪，一時(shí)難以確定。為確認(rèn)故障，將工件拆下，讓機(jī)床空走程序，此故障出現(xiàn)的機(jī)率不等，有時(shí)長時(shí)間無故障，有時(shí)接連發(fā)生。為確定是否因干擾造成，將其他機(jī)床停下，將接地重新處理，故障依然存在。后又從與主軸控制相關(guān)的信號著手，檢查PMC輸入與梯形圖中相關(guān)寄存器的狀態(tài)。檢查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)PMC→CNC信號G120.6(主軸停止)為高，未向CNC發(fā)出主軸停指令(G120.6低，主軸停)；再檢查與主軸轉(zhuǎn)向相關(guān)的G229.4、G229.5時(shí)，發(fā)現(xiàn)正常時(shí)G229.4高亮，主軸正轉(zhuǎn)，故障出現(xiàn)時(shí)G229.4熄滅。
當(dāng)主軸維持正轉(zhuǎn)時(shí)，R728.4通過X04.5常閉R705.1，R728.4常開，X016.7常開，R728.0常閉，R728.5常閉，X016.1常開，X016.2常閉保持導(dǎo)通(高亮顯示)繼而保持G229.4導(dǎo)通，這些觸點(diǎn)中只要有一個(gè)斷開，正轉(zhuǎn)就會(huì)停止：繼續(xù)觀察中發(fā)現(xiàn)，是X016.1短暫的閃爍導(dǎo)致R728.4斷開，故懷疑X016.1有問題。X016.1為主軸刀具夾緊到位檢測信號，將對應(yīng)行程開關(guān)SQl2拆下打開檢查，發(fā)現(xiàn)其彈簧片已快完全斷裂。換新后，再開機(jī)檢查，未再出現(xiàn)故障。
維修體會(huì)：此故障暴露了該機(jī)PMC控制設(shè)計(jì)上的一個(gè)小缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為如果在進(jìn)給保持G121.5信號的控制上串聯(lián)X016.1作為聯(lián)鎖信號，就可以避免主軸停而進(jìn)給繼續(xù)的情況，避免工件、刀具甚至機(jī)床損壞；同時(shí)，這樣可增加一條信息顯示作為故障指示，便于維修查找。對于X016.1損壞，PMC控制中給出了相應(yīng)的報(bào)警但是該報(bào)警是延時(shí)后才發(fā)生，如果延時(shí)內(nèi)X016.1觸點(diǎn)又閉合，該報(bào)警就不會(huì)出現(xiàn)；本例中，開關(guān)X016.1就是由于彈簧片快斷裂脫落，在振動(dòng)影響下形成時(shí)通時(shí)斷的情況。
對很多故障，借助PMC梯形圖及各寄存器進(jìn)行查找往往能起到較好的效果。
例5．主軸編碼器報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC OMC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機(jī)床，主軸編碼器出現(xiàn)“1001Spindle Alarm”、“409 Servo Alarm(serialerr)”報(bào)警。
分析及處理過程：主軸伺服數(shù)碼管顯示“AL-42”，維修資料提示為主軸編碼器一轉(zhuǎn)信號未產(chǎn)生。檢查編碼器電纜正常；將主軸編碼器拆下，拆開發(fā)現(xiàn)其玻璃光柵上有一層油霧，用無水酒精清洗晾于，安裝后開機(jī)，故障消失；將主軸定向重新調(diào)整后，投入正常生產(chǎn)。
例6.主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元損壞的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床某天開機(jī)，主軸報(bào)警，顯示器顯示“Saxis not ready”(主軸沒準(zhǔn)備好)。
分析及處理過程：打開主軸伺服單元電箱，發(fā)現(xiàn)伺服單元無任何顯示。用萬用表測主軸伺服驅(qū)動(dòng)BKH電源進(jìn)線供電正常，而伺服單元數(shù)碼管無顯示，說明該單元損壞。檢查該單元供電線路，發(fā)現(xiàn)供電線路實(shí)際接線與電氣圖不符。該單元通電起動(dòng)時(shí)，KM5先閉合，2~3s后，KM6閉合，將電阻R短接。電阻與扼流圈L的作用是在起動(dòng)時(shí)防止浪涌電流對主軸單元的沖擊。
實(shí)際接線中三只電阻卻接成了三相并聯(lián)形式，起不到保護(hù)作用，導(dǎo)致通電時(shí)主軸單元被損壞，同時(shí)三只電阻因長期通電燒糊。
按電氣圖重新接線，更換新主軸單元后，機(jī)床恢復(fù)正常。
例7．主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元損壞的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床，梅雨季節(jié)某天開機(jī)，主軸伺服電箱放炮，顯示器顯示“Saxis not ready”報(bào)警。
分析及處理過程：打開主軸電箱，聞到一股焦味，電箱底散落有黑色碎片，拆下主軸伺服單元，發(fā)現(xiàn)功率晶體管模塊炸裂，損壞嚴(yán)重，估計(jì)難以修復(fù)。經(jīng)在用戶中了解證實(shí)該主軸單元損壞率較高，換同型號已無意義，更換新型號價(jià)格又偏高，遂決定用變頻器對主軸單元進(jìn)行改造。
改造后的主軸單元，接線簡化，功能不變，主軸起停柔和，滿足了生產(chǎn)要求，另外改造后的機(jī)床干擾反而大大減少，工作效率大大提高。
例8．主軸不能換檔的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床，隨著氣溫升高，操作工反映主軸換檔時(shí)間變長，液壓站油溫升高后，主軸無法換到高速檔(1000r/min以上)。從操作面板看，高速檔燈不亮，主軸手動(dòng)鈕閃亮，提示點(diǎn)動(dòng)主軸；按點(diǎn)動(dòng)鈕，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，高速檔燈依舊不亮，主軸手動(dòng)鈕繼續(xù)提示點(diǎn)動(dòng)。
分析及處理過程：高速檔燈不亮說明要么換檔機(jī)構(gòu)不能換檔，要么PLC收不到高速檔在位感應(yīng)器信號。考慮到聽不見齒輪換檔聲響，決定先檢查換檔機(jī)構(gòu)。打開主軸箱蓋，見換檔齒輪落在低速檔，手動(dòng)方式輸入1200r/min轉(zhuǎn)速聽見換檔電磁閥動(dòng)作，而換檔齒輪不動(dòng)，用手拔，拔不動(dòng)，估計(jì)存在卡死現(xiàn)象。將換檔擺動(dòng)缸拆下，再撥動(dòng)換檔齒輪，上下靈活，無問題：再擰擺動(dòng)缸軸端齒輪，無法擰動(dòng)，打開檢查發(fā)現(xiàn)其矩形密封斷裂，形成泄漏，同時(shí)斷裂密封卡在葉片與缸體之間，將其卡死。此缸為進(jìn)口件，一時(shí)找不到配件，后與橡膠廠聯(lián)系，用硅橡膠自制了一組密封換上，使用至今正常。
例9．Z軸過載報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：某廠一臺新機(jī)床，系統(tǒng)為FANUC-OMC，生產(chǎn)中出現(xiàn)430號報(bào)警，Z軸電動(dòng)機(jī)發(fā)熱；將機(jī)床停機(jī)半小時(shí)后再開機(jī)，報(bào)警消失，可接著再工作一陣，故障依舊。
分析及處理過程：根據(jù)故障現(xiàn)象，估計(jì)Z軸過載，而伺服出故障的可能較小。通過CRT觀察Z軸負(fù)載，發(fā)現(xiàn)Z軸停止時(shí)為40％左右，移動(dòng)時(shí)達(dá)80％以上。為區(qū)分是電氣故障還是機(jī)械故障，將Z軸電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器拆下，讓機(jī)械脫開，再運(yùn)行故障不再出現(xiàn)；停機(jī)用手?jǐn)QZ軸絲桿，發(fā)現(xiàn)費(fèi)勁，故確定為機(jī)械問題。將Z軸導(dǎo)軌鑲條略微調(diào)松后，Z軸負(fù)載明顯下降，停止時(shí)為20％左右，移動(dòng)時(shí)為40％左右，故障排除。
故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS SINUMERIK 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床，出現(xiàn)故障報(bào)警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT＂，指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題。
分析及處理過程：檢查冷卻系統(tǒng)并無問題，查閱PLC梯形圖，這個(gè)故障是由流量檢測開關(guān)B9.6檢測出來的。檢查這個(gè)開關(guān)發(fā)現(xiàn)已損壞，由于開關(guān)問題，導(dǎo)致報(bào)警錯(cuò)誤；更換新的開關(guān)，故障消失。
例2．液壓壓力不穩(wěn)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺專用數(shù)控銑床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次故障都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒有到位時(shí)。加工程序中斷，主軸停轉(zhuǎn)，并顯示F97號報(bào)警“SPINDLES PEED NOT OK STATION 2”，指示主軸有問題。
分析及處理過程：檢查主軸系統(tǒng)并無問題。因其他問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn)，于是用機(jī)外編程器監(jiān)視PLC梯形圖的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關(guān)F21.1在出現(xiàn)故障時(shí)瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)；調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力使之穩(wěn)定后，故障被排除。
例3．主軸刀具報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套OKUMA OSP700系統(tǒng)，型號為XHAD765的數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)“主軸刀具檢測異常”報(bào)警，系統(tǒng)處于急停狀態(tài)。
分析及處理過程：該故障多是由于系統(tǒng)認(rèn)為主軸無刀時(shí)人為在主軸中插入了刀具；或在系統(tǒng)認(rèn)為主軸有刀的狀態(tài)下，人為取下了主軸刀具，再換操作方式后發(fā)生。而主軸傳感器SQl0、SQll、SQl2出現(xiàn)故障的可能性較小。只要將方式切換回零方式，復(fù)位起動(dòng)后，將主軸中刀具取下或插上，保持實(shí)際狀態(tài)與系統(tǒng)內(nèi)主軸刀具狀態(tài)一致即可。
如果不是由于上述人為原因發(fā)生的故障，則要打開PLC數(shù)據(jù)或梯形圖檢查上述三開關(guān)信號ISPTCl、ISPTL、ISPTUl是否能正常接收，再依此檢查開關(guān)有無故障。
按如上所述檢查發(fā)現(xiàn)SQll開關(guān)插頭進(jìn)油接觸不良，處理后正常。
例4．加工時(shí)主軸停轉(zhuǎn)的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC OMC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機(jī)床，鏜孔加工過程中，主軸突然停轉(zhuǎn)，而Z軸進(jìn)給繼續(xù)，機(jī)床亦無任何報(bào)警，造成刀具、工件損壞。
分析及處理過程：此故障出得奇怪，一時(shí)難以確定。為確認(rèn)故障，將工件拆下，讓機(jī)床空走程序，此故障出現(xiàn)的機(jī)率不等，有時(shí)長時(shí)間無故障，有時(shí)接連發(fā)生。為確定是否因干擾造成，將其他機(jī)床停下，將接地重新處理，故障依然存在。后又從與主軸控制相關(guān)的信號著手，檢查PMC輸入與梯形圖中相關(guān)寄存器的狀態(tài)。檢查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)PMC→CNC信號G120.6(主軸停止)為高，未向CNC發(fā)出主軸停指令(G120.6低，主軸停)；再檢查與主軸轉(zhuǎn)向相關(guān)的G229.4、G229.5時(shí)，發(fā)現(xiàn)正常時(shí)G229.4高亮，主軸正轉(zhuǎn)，故障出現(xiàn)時(shí)G229.4熄滅。
當(dāng)主軸維持正轉(zhuǎn)時(shí)，R728.4通過X04.5常閉R705.1，R728.4常開，X016.7常開，R728.0常閉，R728.5常閉，X016.1常開，X016.2常閉保持導(dǎo)通(高亮顯示)繼而保持G229.4導(dǎo)通，這些觸點(diǎn)中只要有一個(gè)斷開，正轉(zhuǎn)就會(huì)停止：繼續(xù)觀察中發(fā)現(xiàn)，是X016.1短暫的閃爍導(dǎo)致R728.4斷開，故懷疑X016.1有問題。X016.1為主軸刀具夾緊到位檢測信號，將對應(yīng)行程開關(guān)SQl2拆下打開檢查，發(fā)現(xiàn)其彈簧片已快完全斷裂。換新后，再開機(jī)檢查，未再出現(xiàn)故障。
維修體會(huì)：此故障暴露了該機(jī)PMC控制設(shè)計(jì)上的一個(gè)小缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為如果在進(jìn)給保持G121.5信號的控制上串聯(lián)X016.1作為聯(lián)鎖信號，就可以避免主軸停而進(jìn)給繼續(xù)的情況，避免工件、刀具甚至機(jī)床損壞；同時(shí)，這樣可增加一條信息顯示作為故障指示，便于維修查找。對于X016.1損壞，PMC控制中給出了相應(yīng)的報(bào)警但是該報(bào)警是延時(shí)后才發(fā)生，如果延時(shí)內(nèi)X016.1觸點(diǎn)又閉合，該報(bào)警就不會(huì)出現(xiàn)；本例中，開關(guān)X016.1就是由于彈簧片快斷裂脫落，在振動(dòng)影響下形成時(shí)通時(shí)斷的情況。
對很多故障，借助PMC梯形圖及各寄存器進(jìn)行查找往往能起到較好的效果。
例5．主軸編碼器報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC OMC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機(jī)床，主軸編碼器出現(xiàn)“1001Spindle Alarm”、“409 Servo Alarm(serialerr)”報(bào)警。
分析及處理過程：主軸伺服數(shù)碼管顯示“AL-42”，維修資料提示為主軸編碼器一轉(zhuǎn)信號未產(chǎn)生。檢查編碼器電纜正常；將主軸編碼器拆下，拆開發(fā)現(xiàn)其玻璃光柵上有一層油霧，用無水酒精清洗晾于，安裝后開機(jī)，故障消失；將主軸定向重新調(diào)整后，投入正常生產(chǎn)。
例6.主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元損壞的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床某天開機(jī)，主軸報(bào)警，顯示器顯示“Saxis not ready”(主軸沒準(zhǔn)備好)。
分析及處理過程：打開主軸伺服單元電箱，發(fā)現(xiàn)伺服單元無任何顯示。用萬用表測主軸伺服驅(qū)動(dòng)BKH電源進(jìn)線供電正常，而伺服單元數(shù)碼管無顯示，說明該單元損壞。檢查該單元供電線路，發(fā)現(xiàn)供電線路實(shí)際接線與電氣圖不符。該單元通電起動(dòng)時(shí)，KM5先閉合，2~3s后，KM6閉合，將電阻R短接。電阻與扼流圈L的作用是在起動(dòng)時(shí)防止浪涌電流對主軸單元的沖擊。
實(shí)際接線中三只電阻卻接成了三相并聯(lián)形式，起不到保護(hù)作用，導(dǎo)致通電時(shí)主軸單元被損壞，同時(shí)三只電阻因長期通電燒糊。
按電氣圖重新接線，更換新主軸單元后，機(jī)床恢復(fù)正常。
例7．主軸伺服驅(qū)動(dòng)單元損壞的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床，梅雨季節(jié)某天開機(jī)，主軸伺服電箱放炮，顯示器顯示“Saxis not ready”報(bào)警。
分析及處理過程：打開主軸電箱，聞到一股焦味，電箱底散落有黑色碎片，拆下主軸伺服單元，發(fā)現(xiàn)功率晶體管模塊炸裂，損壞嚴(yán)重，估計(jì)難以修復(fù)。經(jīng)在用戶中了解證實(shí)該主軸單元損壞率較高，換同型號已無意義，更換新型號價(jià)格又偏高，遂決定用變頻器對主軸單元進(jìn)行改造。
改造后的主軸單元，接線簡化，功能不變，主軸起停柔和，滿足了生產(chǎn)要求，另外改造后的機(jī)床干擾反而大大減少，工作效率大大提高。
例8．主軸不能換檔的故障維修
故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR 8025MG系統(tǒng)，型號為XK5038-1的數(shù)控機(jī)床，隨著氣溫升高，操作工反映主軸換檔時(shí)間變長，液壓站油溫升高后，主軸無法換到高速檔(1000r/min以上)。從操作面板看，高速檔燈不亮，主軸手動(dòng)鈕閃亮，提示點(diǎn)動(dòng)主軸；按點(diǎn)動(dòng)鈕，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，高速檔燈依舊不亮，主軸手動(dòng)鈕繼續(xù)提示點(diǎn)動(dòng)。
分析及處理過程：高速檔燈不亮說明要么換檔機(jī)構(gòu)不能換檔，要么PLC收不到高速檔在位感應(yīng)器信號。考慮到聽不見齒輪換檔聲響，決定先檢查換檔機(jī)構(gòu)。打開主軸箱蓋，見換檔齒輪落在低速檔，手動(dòng)方式輸入1200r/min轉(zhuǎn)速聽見換檔電磁閥動(dòng)作，而換檔齒輪不動(dòng)，用手拔，拔不動(dòng)，估計(jì)存在卡死現(xiàn)象。將換檔擺動(dòng)缸拆下，再撥動(dòng)換檔齒輪，上下靈活，無問題：再擰擺動(dòng)缸軸端齒輪，無法擰動(dòng)，打開檢查發(fā)現(xiàn)其矩形密封斷裂，形成泄漏，同時(shí)斷裂密封卡在葉片與缸體之間，將其卡死。此缸為進(jìn)口件，一時(shí)找不到配件，后與橡膠廠聯(lián)系，用硅橡膠自制了一組密封換上，使用至今正常。
例9．Z軸過載報(bào)警的故障維修
故障現(xiàn)象：某廠一臺新機(jī)床，系統(tǒng)為FANUC-OMC，生產(chǎn)中出現(xiàn)430號報(bào)警，Z軸電動(dòng)機(jī)發(fā)熱；將機(jī)床停機(jī)半小時(shí)后再開機(jī)，報(bào)警消失，可接著再工作一陣，故障依舊。
分析及處理過程：根據(jù)故障現(xiàn)象，估計(jì)Z軸過載，而伺服出故障的可能較小。通過CRT觀察Z軸負(fù)載，發(fā)現(xiàn)Z軸停止時(shí)為40％左右，移動(dòng)時(shí)達(dá)80％以上。為區(qū)分是電氣故障還是機(jī)械故障，將Z軸電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器拆下，讓機(jī)械脫開，再運(yùn)行故障不再出現(xiàn)；停機(jī)用手?jǐn)QZ軸絲桿，發(fā)現(xiàn)費(fèi)勁，故確定為機(jī)械問題。將Z軸導(dǎo)軌鑲條略微調(diào)松后，Z軸負(fù)載明顯下降，停止時(shí)為20％左右，移動(dòng)時(shí)為40％左右，故障排除。