數控銑床控制系統的故障維修實例

張培良 李翠芝 劉 通

（!上海鈺蘭車船有限公司，上海20l306；"上海船廠船舶有限公司，上海200082；#濟南第二機床廠，山東濟南250022）

我公司有一臺龍門鏜銑加工中心，采用SIMENS 840D系統。在加工模具過程中，!軸忽然自己下降，下降距離有300 mm，這樣的現象還是第一次碰到，實在是驚出一身冷汗。調查中了解到：故障是偶然發生的，機床在點動、MDI（手動數據輸入方式），Auto操作方式下都會引起該現象。并且伴隨有報警“輪廓監控故障”。經認真分析認為故障的產生主要表現為以下三種情況：

（l）液壓站管路進油不暢或者電磁閥故障。如果是這種原因，!軸滑枕下降時，平衡缸壓力與滑枕本身的自重失去平衡，!軸滑枕在重力的作用下自己下降。

（2）光柵尺測量系統。有可能讀數頭傾斜或受外力，致使要求!軸到達的數值與實際的數值產生誤差，從而引起!軸自己運動。

（3）PLC程序。PLC程序有邏輯問題，導致邏輯系統出現錯誤。

故障分析及處理過程：

針對第一種情況，我們在平衡缸液壓油管的終端即平衡缸的接口處引出一條油路接油壓表，觀察!軸滑枕上下運動時平衡缸的壓力，結果發現平衡缸壓力在9 MPa左右，并且相對穩定，雖然這個壓力比標準壓力低一些，但絕對不會引起滑枕下降300 mm。所以第一種情況排除。

針對第二種情況，我們把光柵尺讀數頭拆下，重新調整位置，結果發現滑枕自己下降的現象依然存在。所以排除第二種情況。

由于在滑枕自己下降的同時伴隨著報警，我們開始認為是滑枕先下降后報警。后來，我們改變了思維方式，會不會是先報警，后滑枕下降。順著這條思路，檢查了控制!軸的PLC程序，在這兒發現了問題。控制!軸的PLC程序如下：

Q40.6為!軸制動器松開的輸出位。從圖l可以看出，與制動器相關的有3個信號，即：DB33.DBX 93.5 表示 Drive ready；DB33.DBX 2.l 表示 Controner enable，DB33.DBX 2l.7 表示 Pulse enable。通過實時監控發現在滑枕下降時，上面3個信號都為“l”，說明在報警25050時，Q40.6也為“l”，即!軸制動器仍然是松開的。經過仔細分析，終于找到了問題的根源，機床由于長期使用，!軸傳動出現了反向間隙，加工走刀過程中，計算的實際值與真實的機床實際值之間的差別大于機床數據36400CONTOUR_TOL中給定的值時，就會出現報警25050。由于這個報警不會使DB33.DBX 93.5，DB33.DBX 2.l，DB33.DBX 2l.7中的任何一個信號為0。所以，報警發生后，Q40.6仍然為“l”，!軸制動器并沒有制動。由于平衡缸壓力是9 MPa，平衡缸油壓相對滑枕重力較小，滑枕在自身的重力下下滑，下滑過程中，平衡缸內的油壓逐漸增高，當增加到與滑枕自身重力相等的時候，滑枕停止下降。針對這種情況，我們在梯形圖中加入了信號DB33.DBX 6l.5（位置環有效信號）。

修改后梯形圖如圖2所示。當機床報警25050后，DB33.DBX 6l.5 置“0”，從而使得 Q40.6 為“0”，!軸制動器制動。將更改后的PLC在S7300的支持下，下載（Download）到機床，經該處理，機床運行至今再未出現該故障。

數控機床!軸自動下降的故障是數控機床中不常見的故障。而這種故障往往比較危險，如果!軸下降到工件上，那么機床和工件都會被損壞，甚至會傷害到操作工，這種故障維修工往往也無從下手。這就要求我們掌握數控機床相關工作原理和設備的機械結構，了解其動作順序并對故障現象作充分調查和分析，就一定能找到故障的原因所在，檢查修理，排除故障，最終使機床恢復正常。