Vturn－36數控車床尾座故障診斷與維修

黃賢超 滕 強 董春強 曾 力

（中國工程物理研究院機械制造工藝研究所，四川綿陽 621900）

一般數控車床都配備有尾座，尾座主要有3種用途:裝上鉆頭或鉸刀可進行鉆孔或鉸孔、裝上絲錐或套絲器可攻絲或套絲、在套筒內裝入頂尖可用來支承工件。尾座拖動動力為手動或自動，其中通過尾座拖動插銷由Z軸拖動是一種常見的拖動方式。以下就介紹一例尾座拖動插銷不能縮回的故障實例及其解決的辦法。

1 故障現象

Vturn－36數控車床，尾座拖動后，拖動插銷不能收回，一段時間后造成Z軸過載伺服報警，然后插銷自動縮回。

2 故障分析與解決方法

2.1 尾座拖動控制原理

尾座由Z軸通過尾座插銷拖動，拖動插銷和尾座鎖緊裝置由液壓控制。

如圖1所示，機床運行時，尾座放松電磁閥不得電，尾座夾緊，尾座拖動插銷處于縮回狀態;尾座移動時，尾座放松電磁閥得電，夾緊缸卸壓，尾座處于松開狀態，拖動插銷油缸卸壓，插銷因彈簧作用伸出，通過Z軸拖板拖動尾座運動。

2.2 故障現象分析

當松開尾座拖動按鈕時，尾座拖動插銷不能縮回，這時如果機械地捅電磁閥，使閥芯動作，插銷就能夠完全縮回，使尾座放松。據此現象判斷尾座拖動插銷不能縮回的可能原因為:電磁閥沒有動作或動作不到位;油路堵塞;尾座插銷縮回時存在機械故障等。

檢查電磁閥，電磁閥在通電和斷電時閥芯動作正常。檢查油路也未發現管路堵塞和漏油。手動通斷尾座放松電磁閥電源，檢查尾座拖動插銷液壓缸動作，未發現有卡死現象;檢查尾座松開夾緊狀態尾座擺動情況，用千分表檢測有10～30 μm變化，屬正常范圍內。

為了更詳細地了解故障信息，我們做了幾次試驗再現故障過程，發現在松開尾座拖動按鈕而尾座拖動插銷未縮回時，Z軸驅動器負載變大，直至發生伺服系統過載報警關閉動力電源，Z軸有明顯的回退現象，然后尾座拖動插銷縮回;或者在這個過程中手動接通尾座放松電磁閥電源，尾座有明顯的向前移動的現象，然后斷開尾座放松電磁閥電源，尾座拖動插銷縮回。這一現象說明在手動拖動尾座停止時，尾座與Z軸拖板之間存在機械卡阻。下面通過實驗和尾座拖動的PLC邏輯關系分析尾座插銷縮回時存在機械故障的原因。

松開尾座拖動按鈕時，尾座放松電磁閥立即失電，同時通知NC停止Z軸運動。經尾座放松及拖動插銷液壓控制分析，尾座鎖緊缸和插銷油缸同時得油，但是尾座拖動插銷由于有彈簧力的阻力作用，使尾座插銷縮回時比尾座鎖緊存在一個滯后時間;由于Z軸停止有一個減速過程，當Z軸停止時相比尾座又前進了一段距離，導致尾座插銷與Z軸拖板之間存在機械卡阻而無法縮回，也導致了Z軸驅動器負載變大而出現過載報警，切斷伺服系統的動力電源。當伺服系統斷電后，Z軸不再有前進動力，尾座插銷與Z軸拖板之間阻力消失，油壓使尾座插銷縮回。故障分析結果與故障現象符合。因此故障原因是尾座插銷縮回和尾座鎖緊之間的時序差不正確所致。

結合機床資料及尾座工作的PLC邏輯關系分析，解決這個問題的途徑有3種方法:①在尾座鎖緊油路增加緩沖元件，使尾座鎖緊之前先縮回尾座拖動插銷;②更改液壓油路，將尾座松開與插銷伸縮分別由兩個電磁閥控制，更改相應的控制邏輯;③更改控制邏輯，使尾座鎖緊動作延遲至Z軸完全停止以后。

3 解決方法

根據前面的分析結果，采用前兩種方法需要更改油路，實際操作難度較大，作為最后考慮的辦法;而且由于該機床屬于成熟產品，我們估計在設計上應該不會出現這么大的缺陷;因此希望用第三種方法通過修改機床PLC參數解決問題。查閱機床PLC，控制尾座工作的輸入輸出點及定時器如下:

X0001.3:TAILSTOCK BODY ADVANCE（尾座前進按鈕輸入）;

X0001.4:TAILSTOCK BODY RETRACT（尾座后退按鈕輸入）;

Y0005.5:TAILSTOCK BODY FREE（尾座放松電磁閥控制輸出）;

TM13:BODY NOT IN POTION DELAY TIME;

TM14:BODY IN POTIONDECELERA TIME;

TM23:TAILSTOCK BODY TIMER ERROR;

與尾座控制有關的定時器有TM13、TM14、TM15三個，從定時器名稱上不能確定這些定時器的實際用途，仔細分析尾座拖動控制部分PLC程序，將與手動控制尾座拖動的部分PLC程序摘錄如圖2所示。

根據PLC控制程序N00683，在手動拖動尾座按鈕釋放后，R0059.5接通，程序N00685和N00686觸發TMR0013，保持 R0059.7接通 TMR0013所設定的時間，根據N00688條件控制，在R0059.7接通的時間內R0060.0保持接通，尾座仍然保持放松狀態。

根據故障現象及故障產生分析，故障原因是TMR0013延時時間設置不正確。查閱PMC控制參數，發現TMR0013設置值為0，通過多次調試，將其修改為為1496（即延時1.5 s），尾座工作正常，故障徹底消除。

4 結語

通過更改尾座鎖緊延遲時間，徹底解決了拖動尾座后尾座拖動插銷不能完全縮回導致的Z軸過載問題。這個問題暴露出機床廠在機床調試過程中的一些疏忽，雖然設計時考慮了相關的延時定時器，但在調試時沒有設定正確的延時時間，導致機床在使用過程中發生異常。因此我們在維修這類故障時，不要拘泥于廠家資料，應根據機床實際工作情況修改參數或進行合理的改進，使機床工作正常。

［1］Vturn－36機床操作說明書［Z］.

［2］Vturn－36機床維修說明書［Z］.