HEGENSCHEIDT車(chē)?yán)驳侗P(pán)異常下滑故障分析處理

1、HEGENSCHEIDT車(chē)?yán)驳侗P(pán)異常下滑故障分析處理從德國(guó)HEGENSCHEIDT公司引進(jìn)的2臺(tái)曲軸主軸頸車(chē)?yán)?HPU)和3臺(tái)曲軸連桿頸車(chē)?yán)?DPU)在使用十多年后，先后出現(xiàn)徑向進(jìn)給軸X1/X2突然失控下滑現(xiàn)象，并且都是偶爾突然出現(xiàn)。進(jìn)給軸X1/X2上裝有刀盤(pán)，總重有差不多2噸，它的失控下滑會(huì)使刀盤(pán)撞擊到曲軸上,撞壞刀具,報(bào)廢曲軸，給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。車(chē)?yán)膊捎肧IEMENS SINUMERIK 880T數(shù)控系統(tǒng).機(jī)床設(shè)計(jì)有左右兩個(gè)刀盤(pán),刀盤(pán)分別安裝在左右動(dòng)力頭上,動(dòng)力頭的導(dǎo)軌與水平面夾角約60度.動(dòng)力頭上下移動(dòng)軸(刀盤(pán)徑向進(jìn)給軸)分別為X1/X2。該機(jī)床中X1/X2軸是垂直運(yùn)行的數(shù)控軸

2、。為排除重力的影響，X1/X2軸采用液壓配重。油缸缸底在下方,與導(dǎo)軌(機(jī)床床身)作剛性連接,活塞向上,與X1/X2動(dòng)力頭剛性連接.在該數(shù)控操作系統(tǒng)中，X1/X2向上為正，向下為負(fù)。在發(fā)生刀盤(pán)異常下滑時(shí)，大家都認(rèn)為是數(shù)控系統(tǒng)出錯(cuò)所致，但通過(guò)檢查分析、更換控制、測(cè)量板排除880T數(shù)控系統(tǒng)問(wèn)題。在問(wèn)題一籌莫展時(shí)，在電氣專(zhuān)家甘文的幫助指導(dǎo)下，對(duì)機(jī)床的刀盤(pán)受力情況、控制加工程序進(jìn)行了分析監(jiān)控。通過(guò)我們的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)異常下滑時(shí)都在以下情況出現(xiàn)：1、自動(dòng)加工中一個(gè)軸頸加工結(jié)束,Z1/Z2軸向下一個(gè)軸頸移動(dòng)完成時(shí)2、自動(dòng)加工中在一個(gè)軸頸加工過(guò)程的U1/U2軸旋轉(zhuǎn)換刀過(guò)程完成時(shí);3、在一個(gè)曲軸加工結(jié)束打開(kāi)

3、機(jī)床防護(hù)門(mén)(準(zhǔn)備檢查加工結(jié)果)的瞬間;4、在按“緊急停止”按鈕后;下面就機(jī)床在各個(gè)狀態(tài)下X1/X2動(dòng)力頭受力情況進(jìn)行分析：以廠家機(jī)床編號(hào)201766右動(dòng)力頭X2軸為例機(jī)床開(kāi)機(jī)正常后即進(jìn)入到進(jìn)給允許狀態(tài)(FEED ENABLE)即輸出 A 57.4（X2軸進(jìn)給充許信號(hào)）為1，X軸處于伺服狀態(tài)下，計(jì)算機(jī)監(jiān)控PLC程序表明X2軸伺服電機(jī)剎車(chē)松開(kāi)（A 57.5為1），X2軸配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為1）得電，向液壓配重油缸供液壓油。這時(shí)X軸受力情況為：向下的重力分量F、配重油缸活塞對(duì)X軸向上的力F、伺服電機(jī)對(duì)X軸的力F，此時(shí)X1/X2軸受力平衡，處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，受力情況如下圖1斜導(dǎo)軌

4、重力分量Fg液壓配重力Fb飼服電機(jī)力Fx左右刀盤(pán)X1/X2數(shù)控軸圖1通過(guò)對(duì)X1/X2動(dòng)力頭的受力分析，在X1/X2處于伺服狀態(tài)下，要使刀盤(pán)下滑必須克服配重液壓油缸向上的力、絲桿自鎖力。造成X1/X2數(shù)控軸在伺服狀態(tài)突然下滑的原因就有兩種：1是數(shù)控系統(tǒng)異常，突然給X1/X2數(shù)控軸一個(gè)不受控的向下命令值，使X軸突然下滑；2是配重液壓油缸突然不起到作用。在圖1中伺服電機(jī)對(duì)X1/X2軸的作用力在X1/X2軸不同狀態(tài)下力的方向是不一樣的，X1/X2軸向下運(yùn)行時(shí)則作用力向下，X1/X2軸向上運(yùn)行時(shí)則作用力向上；X1/X2軸不運(yùn)行時(shí)處于伺服鎖緊狀態(tài)。如果是數(shù)控系統(tǒng)異常，刀盤(pán)異常下滑隨時(shí)都有可能發(fā)生，不會(huì)在特

5、定情況下下滑。并且在處理過(guò)程中更換過(guò)命令值輸出相關(guān)系統(tǒng)板，故障并不能排除。在機(jī)床自動(dòng)加工中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控PLC程序發(fā)現(xiàn)當(dāng)X1/X2軸向上運(yùn)行或停止時(shí)X1/X2軸配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為1）得電，當(dāng)X1/X2軸向下運(yùn)行時(shí)配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為0）不得電，相關(guān)程序如圖2圖2圖3程序中F90.2是來(lái)自NC的信號(hào)，通過(guò)PLC的數(shù)據(jù)塊DB32讀NC狀態(tài)。當(dāng)X1/X2軸向上或停止時(shí)為0，當(dāng)X1/X2向下時(shí)為1；Q57.5是X2軸的剎車(chē)釋放的輸出點(diǎn)，F(xiàn)134.3是進(jìn)給保持，沒(méi)有異常（電機(jī)超溫、驅(qū)動(dòng)器異常等）時(shí)為0，Q25.0是X2軸配重油缸電磁閥輸出點(diǎn)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控PLC程

6、序表明，Q56.4（進(jìn)給允許）/Q57.5（剎車(chē)釋放）在正常自動(dòng)加工完成一條曲軸的加工過(guò)程中輸出始終為1。當(dāng)X軸剛向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)90.2為1，會(huì)使輸出Q25.0（配重油缸電磁閥輸出點(diǎn)）由1變?yōu)?，這時(shí)系統(tǒng)停止向配重油缸供油。故障狀態(tài)中的1、2工況：1、自動(dòng)加工中一個(gè)軸頸加工結(jié)束,Z1/Z2軸向下一個(gè)軸頸移動(dòng)，在移動(dòng)到位后X軸就會(huì)向下移動(dòng) 2、自動(dòng)加工中在一個(gè)軸頸加工過(guò)程的U1/U2軸旋，換刀過(guò)程結(jié)束后，X軸就會(huì)向下移動(dòng);這兩種情況X軸的向下移動(dòng)都會(huì)使系統(tǒng)停止向配重油缸供油；在故障狀態(tài)的3、4工況中：3、在一個(gè)曲軸加工結(jié)束打開(kāi)機(jī)床防護(hù)門(mén)(準(zhǔn)備檢查加工結(jié)果)的瞬間; 4、在按“緊急停止”按鈕后;

7、在打開(kāi)防護(hù)門(mén)、按“緊急停止”前，系統(tǒng)處于飼服狀態(tài)中，控制系統(tǒng)向配重油缸供油，受力平衡。但在打開(kāi)機(jī)床防護(hù)門(mén)的瞬間，按“緊急停止”后，都會(huì)使系統(tǒng)突然停止向配重油缸供油。但造成的原因與1、2工況不一樣。1、2工況是系統(tǒng)控制X1/X2軸向下運(yùn)動(dòng)，使F90.2為1，使Q25.0為0，斷開(kāi)配重油缸供油回路（相關(guān)程序如圖2）；而3、4工況是打開(kāi)防護(hù)門(mén)、按急停會(huì)使系統(tǒng)退出進(jìn)給允許狀態(tài)，Q56.4（進(jìn)給允許）為0，而使Q57.5（X2軸電機(jī)剎車(chē)）為0（相關(guān)程序圖3），造成Q25.0（配重油缸電磁閥輸出點(diǎn)）為0，停止向配重油缸供油。通過(guò)以上分析，發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)異常下滑都出現(xiàn)在系統(tǒng)停止向配重油缸供油時(shí)，由于液壓機(jī)械的原因（竄油等）配重油缸沒(méi)有起到配重的作用，至使動(dòng)力頭在重力作用下失控快速下滑。綜合考慮后，