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HELLER 雙軸精鏜床報警停機的故障診斷

2023-12-12 來源：濰柴動（dòng）力股份有限公司一（yī）號工廠作者：吳連偉，王樹（shù）軍等

摘要（yào）：針對精鏜床自（zì）動加（jiā）工過程中的報警停機問題，從係統總線（xiàn）報警、高（gāo）壓內冷報警及（jí） Z 軸定位監控報警等 3 個方麵入手，分析診斷引（yǐn）起（qǐ）故障的原因，並製定解決措施。

關鍵詞：精鏜床；報警；停機（jī）

0 引言

數控臥式加工中心是集高新技（jì）術（shù）於一體（tǐ）的機械加工設（shè）備，是現代機床發展的主流方向，早已成為各個工業領（lǐng）域不可或缺的必要裝備[1-2]。數控臥式加工中心主要包括基礎部件、主軸部件、數控（kòng）係統、伺服係統、自動換刀係統、自動托盤更換係統和輔助係統等（děng） 7 部分。

主要闡述 HELLER 雙軸精鏜床報（bào）警停機故（gù）障診（zhěn）斷的分析過程及詳細的修複措施。

1、故障案例分析

HELLER 主軸孔凸輪軸孔精鏜（táng）床（chuáng）型號：FST61629，機體生（shēng）產（chǎn）線 OP70 工序，主要擔負精鏜機體總成主軸孔、凸輪軸孔生產任務。

該機床斷續出現係統總線報警、高壓內冷報警及 Z 軸定位（wèi）監控報警，且越來越頻繁，係統（tǒng）總線報警能導致工件不能連續加工，機床（chuáng）複位後可消（xiāo）除，後兩個報警能引起機（jī）床加工過程中停機，存在工件報廢的隱患。故障原因分析如下：

（1）機床總線報（bào）警可能是異常信號幹擾（rǎo）或總線傳輸信號衰弱引起，異（yì）常（cháng）幹擾源目前較難查找，一（yī）般（bān）采用增加抗幹擾裝置（zhì）解決，傳輸信號的衰減（jiǎn）則需（xū）檢查中繼器。

（2）高壓內冷報（bào）警直接（jiē）原因（yīn）為內冷檢測流量計的（de）異常報警，引發因素較多，內冷檢測流量計的阻塞、高壓水泵壓力（lì）及（jí）流量波動、淨水箱水位的異常等都（dōu）能觸發該（gāi）報警。

（3）Z 軸定位監控（kòng）報警可通過修改機床軸參數得到（dào）改善，但由於硬件原因引起的報警必須更換故障件來解決。

2、Profibus 總線報警（701500）分析

故障發生後，優（yōu）先（xiān）解（jiě）決機床 Profibus 總線報（bào）警。機床總線報（bào）警可能是異常信（xìn）號幹擾（rǎo）或總線各 Profibus-DP 分站傳輸信號異常（cháng）引起，異常幹擾源目前較難查找，一般采（cǎi）用（yòng）增加抗幹擾裝置解決，在信號（hào）線上加裝抗幹擾磁環（圖 1a）），磁環（huán）加裝在信號線近（jìn）輸入、輸出端，目的是使抗幹擾效果最優化（huà），但加裝後效果不（bú）明顯。

信號傳輸的異常可能是中繼器的功能不穩定引起（qǐ），使用示波器對（duì）中繼器性能進行（háng）檢測，信號異常時波形會出現毛刺狀波（bō）動。經檢測，該設備中繼器性能已不穩定（dìng），更換中繼器後報警現象消失（圖 1b），異常的（de） Profibus 波形（xíng）如圖 2 所示。

圖 1 抗幹擾磁環和中繼器

圖 2 異（yì）常的 Profibus 波形

3、高壓（yā）內冷報警（700112）分析

高壓內（nèi）冷報警直接原因為內冷檢測（cè）流量計的異常報警（圖 3），引發因素較多，內冷檢（jiǎn）測流量計的（de）阻塞、高壓水泵壓（yā）力及（jí）流量波（bō）動、淨水箱水位的異常等都能（néng）觸發該報警。

圖 3 檢測內冷的兩個流量計

3.1 檢查內冷（lěng）檢測流量計的清潔情況

該流量（liàng）計閥芯中間鑲有（yǒu）磁環，用來感應外置的模擬（nǐ）量開（kāi）關。長時（shí）間的（de）運行後（hòu），磁環將吸附切削液中的微小鑄鐵粉塵，造成閥芯卡滯，從而影響模擬量信號的輸出。檢查發現閥芯較清潔（圖4），清理安裝後試車仍有高壓內冷報警（jǐng），此隱（yǐn）患點排除。

圖 4 拆開（kāi）的流量計

3.2 檢查高壓內冷泵的壓力及流量（liàng）在切削加工時泵出口壓（yā）力始

終維持在 17 Bar 以上，大於額定值 15 Bar，且無較明顯變動，但試車仍有高壓（yā）內冷報警（圖 5a）），內冷泵出口壓力檢測開關，此隱患點排除（圖 5b））。

圖 5 高壓內冷報警和內冷泵出口（kǒu）壓力檢測開關

3.3 檢（jiǎn）查淨水箱液位（wèi）

該液位由 S0.0 浮子（zǐ）開關（guān）控製，液位（wèi）到達溢（yì）流高（gāo）度時（shí）關閉注水泵，高水位信號消失後（hòu）延時15 s 開（kāi）啟注水泵（bèng）。如（rú）注水流量小於高壓內冷（lěng）泵出水流量，水位持下降至低水位時（shí），關閉高壓內冷泵，避免泵出現空吸現象（xiàng），並產生高壓內冷報警。但在（zài）整個切削過程中均未出現液位（wèi）低的現象，因而判斷可能是浮子（zǐ）開關（guān）故障引起，監控發現水（shuǐ）位正常時，該浮子開關無（wú）規律地發出低水位報警（jǐng），這是產生高壓內冷報警的原因（yīn），更換浮子開關後（hòu）該報警消除（圖 6）。

圖 6 淨（jìng）水箱液位檢測浮子開關

4、Z 軸定位監控（kòng）報（bào）警（25080）分析

此報警可（kě）通（tōng）過修改機床軸參數得到改善，但由於硬件原因（yīn）引起的報警必須要更換故障件來解決。

4.1 修改機床 Z 軸伺服增（zēng）益及輪廓監控參數

修改機床 Z 軸伺服增益（yì）及輪廓監控參數，將伺服（fú）增益降低、輪廓監控升高，伺服增益參數 32200 初始設置為 1.5，修改值（zhí）最小通（tōng）常在 0.8 以（yǐ）上。輪廓（kuò）監控參數 36400 初始（shǐ）設置為 2，修改值最大通常在（zài）6.0 以下（xià），通過修（xiū）改參數來修整傳動機構（gòu）可能存在的傳（chuán）動間隙，試驗無明顯改善。

4.2 檢查 Z 軸絲杠潤滑及（jí）傳動情況

首先檢查 Z 軸潤滑情況，將潤滑末端注油螺帽（mào）擰開，手動潤滑一次（cì），看螺（luó）帽（mào）下油管口是否有油液滴出，由於該設備潤滑裝置為定（dìng）量式，每個末端的油（yóu）管口每次潤滑隻有 1~2 滴（dī）油液滴出即為正常（0.1~1.2 mg，由潤滑（huá）計量件容積決定）。絲（sī）杠磨損首先可通過觸摸及目視檢（jiǎn）查，如手感粗糙或目視有明顯劃傷，一（yī）定會產（chǎn）生（shēng）較大的反（fǎn）向間隙，引發軸定位監控報警；如出現手（shǒu）感或目視無法發現的磨損，或電機絲杠連接存在間隙（xì），可用千分表檢測反向間隙，方法是在滑台上壓表前（qián）後移動（dòng） Z 軸檢查其機械傳動間隙，該傳動絲杠為 P 級精度，反向間隙（xì）理論值為 0.005 mm，檢（jiǎn）測數值在 0.007 mm 之內，雖然超差，但該值（zhí）在光（guāng）柵尺 0.01 mm 的監控範圍以內，屬於正常，排除機（jī）械傳動原因。

4.3 檢查伺服反饋線、伺服電機（jī）及光柵尺

由於 Z 軸伺服信號反饋線（xiàn）直接從配電箱接到電機上，不存（cún）在曲撓性折伸現象，所以未對其進行更換，更換光柵尺後仍（réng）有報警現象（xiàng），但頻次減少近（jìn） 30%，更換伺（sì）服電機後報警消失，診斷為編碼器故障（圖 7）。

圖 7 更換 Z 軸電機和光（guāng）柵尺

本次故障是屬於（yú）綜合性故障，故障的發生也是間斷性的，並不存在每個循環都發（fā）生，機床各零部件均長期處於某（mǒu）一個（gè）固定位置，可能引（yǐn）起該位置的異變。

5、結束語（yǔ）

加工中心（xīn）是集機械製造、電子技術、液壓、氣動、傳感（gǎn）技術、網絡通信技（jì）術等（děng）多項技術於一體的機電一體化（huà）產（chǎn）品。為了保證加工中心長（zhǎng）期高性能、高精度、安全平穩運行，除了（le）日常的維護和保養外，必須進（jìn）行預防性維護。本文主要介紹報警停機（jī）的 3 個因素，並（bìng）逐項對 3 個（gè）因素進行分析，利用排除法的方式，確定報警停機的原因（yīn）並（bìng）修複。在加工中心使用過程中，要嚴格按照維護作業說明書中的要（yào）求對所使（shǐ）用的設備進行規範的維護保養（yǎng），對產生的（de）各類故障進行（háng）係統總結，並將其不斷地添（tiān）加進維護作業

指導書中。

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