主軸驅動系統故障維修9例
2014-12-03
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例1．流量檢測開關的故障維修
故障現象：一臺配套SIEMENS?SINUMERIK?810系統的數控磨床，出現故障報警F31“SPINDLE?COOLANT?CIRCUIT＂，指示主軸冷卻系統有問題。
分析及處理過程：檢查冷卻系統并無問題，查閱PLC梯形圖，這個故障是由流量檢測開關B9.6檢測出來的。檢查這個開關發現已損壞，由于開關問題，導致報警錯誤；更換新的開關，故障消失。
例2．液壓壓力不穩的故障維修
故障現象：一臺專用數控銑床，在零件批量加工過程中發生故障，每次故障都發生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒有到位時。加工程序中斷，主軸停轉，并顯示F97號報警“SPINDLES?PEED?NOT?OK?STATION?2”，指示主軸有問題。
分析及處理過程：檢查主軸系統并無問題。因其他問題也可導致主軸停轉，于是用機外編程器監視PLC梯形圖的運行狀態，發現刀具液壓卡緊壓力檢測開關F21.1在出現故障時瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。經檢查發現液壓壓力不穩；調整液壓系統壓力使之穩定后，故障被排除。
例3．主軸刀具報警的故障維修
故障現象：一臺配套OKUMA?OSP700系統，型號為XHAD765的數控機床，出現“主軸刀具檢測異常”報警，系統處于急停狀態。
分析及處理過程：該故障多是由于系統認為主軸無刀時人為在主軸中插入了刀具；或在系統認為主軸有刀的狀態下，人為取下了主軸刀具，再換操作方式后發生。而主軸傳感器SQl0、SQll、SQl2出現故障的可能性較小。只要將方式切換回零方式，復位起動后，將主軸中刀具取下或插上，保持實際狀態與系統內主軸刀具狀態一致即可。
如果不是由于上述人為原因發生的故障，則要打開PLC數據或梯形圖檢查上述三開關信號ISPTCl、ISPTL、ISPTUl是否能正常接收，再依此檢查開關有無故障。
按如上所述檢查發現SQll開關插頭進油接觸不良，處理后正常。
例4．加工時主軸停轉的故障維修
故障現象：一臺配套FANUC?OMC系統，型號為XH754的數控機床，鏜孔加工過程中，主軸突然停轉，而Z軸進給繼續，機床亦無任何報警，造成刀具、工件損壞。
分析及處理過程：此故障出得奇怪，一時難以確定。為確認故障，將工件拆下，讓機床空走程序，此故障出現的機率不等，有時長時間無故障，有時接連發生。為確定是否因干擾造成，將其他機床停下，將接地重新處理，故障依然存在。后又從與主軸控制相關的信號著手，檢查PMC輸入與梯形圖中相關寄存器的狀態。檢查中發現，當故障出現時PMC→CNC信號G120.6(主軸停止)為高，未向CNC發出主軸停指令(G120.6低，主軸停)；再檢查與主軸轉向相關的G229.4、G229.5時，發現正常時G229.4高亮，主軸正轉，故障出現時G229.4熄滅。
當主軸維持正轉時，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常閉保持導通(高亮顯示)繼而保持G229.4導通，這些觸點中只要有一個斷開，正轉就會停止：繼續觀察中發現，是X016.1短暫的閃爍導致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，將對應行程開關SQl2拆下打開檢查，發現其彈簧片已快完全斷裂。換新后，再開機檢查，未再出現故障。
維修體會：此故障暴露了該機PMC控制設計上的一個小缺點，筆者認為如果在進給保持G121.5信號的控制上串聯X016.1作為聯鎖信號，就可以避免主軸停而進給繼續的情況，避免工件、刀具甚至機床損壞；同時，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控制中給出了相應的報警但是該報警是延時后才發生，如果延時內X016.1觸點又閉合，該報警就不會出現；本例中，開關X016.1就是由于彈簧片快斷裂脫落，在振動影響下形成時通時斷的情況。
對很多故障，借助PMC梯形圖及各寄存器進行查找往往能起到較好的效果。
例5．主軸編碼器報警的故障維修
故障現象：一臺配套FANUC?OMC系統，型號為XH754的數控機床，主軸編碼器出現“1001Spindle?Alarm”、“409?Servo?Alarm(serialerr)”報警。
分析及處理過程：主軸伺服數碼管顯示“AL-42”，維修資料提示為主軸編碼器一轉信號未產生。檢查編碼器電纜正常；將主軸編碼器拆下，拆開發現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，故障消失；將主軸定向重新調整后，投入正常生產。
例6.主軸伺服驅動單元損壞的故障維修
故障現象：一臺配套FAGOR?8025MG系統，型號為XK5038-1的數控機床某天開機，主軸報警，顯示器顯示“Saxis?not?ready”(主軸沒準備好)。
分析及處理過程：打開主軸伺服單元電箱，發現伺服單元無任何顯示。用萬用表測主軸伺服驅動BKH電源進線供電正常，而伺服單元數碼管無顯示，說明該單元損壞。檢查該單元供電線路，發現供電線路實際接線與電氣圖不符。該單元通電起動時，KM5先閉合，2~3s后，KM6閉合，將電阻R短接。電阻與扼流圈L的作用是在起動時防止浪涌電流對主軸單元的沖擊。
實際接線中三只電阻卻接成了三相并聯形式，起不到保護作用，導致通電時主軸單元被損壞，同時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，機床恢復正常。
例7．主軸伺服驅動單元損壞的故障維修
故障現象：一臺配套FAGOR?8025MG系統，型號為XK5038-1的數控機床，梅雨季節某天開機，主軸伺服電箱放炮，顯示器顯示“Saxis?not?ready”報警。
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，發現功率晶體管模塊炸裂，損壞嚴重，估計難以修復。經在用戶中了解證實該主軸單元損壞率較高，換同型號已無意義，更換新型號價格又偏高，遂決定用變頻器對主軸單元進行改造。
改造后的主軸單元，接線簡化，功能不變，主軸起停柔和，滿足了生產要求，另外改造后的機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
故障現象：一臺配套FAGOR?8025MG系統，型號為XK5038-1的數控機床，隨著氣溫升高，操作工反映主軸換檔時間變長，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，主軸手動鈕閃亮，提示點動主軸；按點動鈕，主軸轉動，高速檔燈依舊不亮，主軸手動鈕繼續提示點動。
分析及處理過程：高速檔燈不亮說明要么換檔機構不能換檔，要么PLC收不到高速檔在位感應器信號。考慮到聽不見齒輪換檔聲響，決定先檢查換檔機構。打開主軸箱蓋，見換檔齒輪落在低速檔，手動方式輸入1200r/min轉速聽見換檔電磁閥動作，而換檔齒輪不動，用手拔，拔不動，估計存在卡死現象。將換檔擺動缸拆下，再撥動換檔齒輪，上下靈活，無問題：再擰擺動缸軸端齒輪，無法擰動，打開檢查發現其矩形密封斷裂，形成泄漏，同時斷裂密封卡在葉片與缸體之間，將其卡死。此缸為進口件，一時找不到配件，后與橡膠廠聯系，用硅橡膠自制了一組密封換上，使用至今正常。
例9．Z軸過載報警的故障維修
故障現象：某廠一臺新機床，系統為FANUC-OMC，生產中出現430號報警，Z軸電動機發熱；將機床停機半小時后再開機，報警消失，可接著再工作一陣，故障依舊。
分析及處理過程：根據故障現象，估計Z軸過載，而伺服出故障的可能較小。通過CRT觀察Z軸負載，發現Z軸停止時為40％左右，移動時達80％以上。為區分是電氣故障還是機械故障，將Z軸電動機聯軸器拆下，讓機械脫開，再運行故障不再出現；停機用手擰Z軸絲桿，發現費勁，故確定為機械問題。將Z軸導軌鑲條略微調松后，Z軸負載明顯下降，停止時為20％左右，移動時為40％左右，故障排除。
