五軸加工中心典型故障分析處理

雒補清，李曉燕

（1.晉西工業集團有限責任公司，山西太原 030027；2.晉西車軸股份有限公司，山西太原 030027）

五軸加工中心典型故障分析處理

雒補清1，李曉燕2

（1.晉西工業集團有限責任公司，山西太原 030027；2.晉西車軸股份有限公司，山西太原 030027）

分析508MT和518MTV兩種五軸聯動加工中心4起典型故障原因，給出故障排除方法及過程。

五軸加工中心；V軸故障；油霧潤滑；壓力繼電器

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.63

0 前言

五軸聯動數控機床是一種科技含量高、精密度高專用于加工復雜曲面的機床，常用來加工葉輪、機翼、模具等帶有復雜曲面的零件。508MT是8軸五軸聯動的車銑復合加工中心，配有FANUC 31i數控系統，有X，Y，Z，A，B，C，U，V軸，其中X，Y，Z，U軸是幾何軸，A，B，C，V是旋轉軸。

1 508MT車銑復合加工中心V軸故障

1.1 現象

508MT在前一天下班時正常關機，但第二天早上開機后C軸不能回零，報警提示：EX1345 A AXIS ROTATION PROHIBITED BY PART MANIPULATOR POSITION。即：由于零件機械手位置（不合適）A軸被禁止旋轉。

之前多次出現類似情況，多是因為停車時U軸位置不安全造成的。一般處理方法：先將U軸手動操作移動到安全位置后，然后執行各軸回零。當各軸回零完成后，在手動輸入數據的方式下執行M370（V軸不加工工位）或M371（副車頭臥）時機床有報警：1361 Multi-pos.recovery unit pos。即多點位置需恢復單元位置。

報警可被復位，試著操作V軸，手動狀態下可旋轉，但執行M370指令時V軸仍不動作，并出現相同報警，顯示V軸需要移動量為17.8°。需要說明的是，副車頭上有C軸、虎鉗、頂尖，其中C軸為旋轉主軸，U軸為驅動副車頭移動的幾何軸，V軸為驅動副車頭旋轉的分度軸，通過輔助功能可選擇C軸、虎鉗或頂尖等功能。

1.2 分析

仔細觀察V軸旋轉，發現C軸上的夾緊法蘭盤在沿V軸旋轉到底部時與副車頭的梯形支架碰撞，雖然碰撞不大，但碰撞痕跡明顯，已經影響到V軸精度，導致V軸在用千分表找平后（即理論0°）坐標系上顯示有17.8°的移動量。在后幾次試驗中這個移動量逐漸增大到45.5°，最后達到53.2°，說明V軸的零點已嚴重偏離原來位置。進一步了解到，操作人員曾用一個加厚法蘭盤代替廠家的法蘭盤，因厚度增加導致V軸旋轉時與機床碰撞，進而造成V軸零點丟失，無法在手動方式下運行。

1.3 處理

首先拆掉這一自制法蘭盤，恢復原廠家的法蘭盤。因為原來法蘭盤已經變形，所以重新購買了一個，安裝后可正常使用。

然后找到V軸的零點，使其與實際的零點相匹配。修改參數、使V軸能找到零點的步驟：①先手動將V軸置于不加工位（即M370位）調平，先打百分表，再打千分表，水平度保持在0.004 mm；② 將參數1815中的第4和第5位由1改為0，然后斷電；③接通電源，開機后顯示V軸坐標為0，這時將參數1240改為80（廠家默認值）；④ 將參數1815中的第4位和第5位再改為1，然后斷電關機；⑤開機后查看坐標系，V軸坐標值顯示為80；⑥將副主軸手動轉到水平位置，將1240參數改為機床原先默認的260，斷電關機；⑦開機，回零后MDI功能恢復，執行M370后V軸坐標顯示為80，但仔細查看，V軸無鎖緊標志（不旋轉時應為鎖緊狀態）；⑧考慮到V軸鎖緊是鼠牙盤式結構，可能是錯位導致無法鎖緊，于是將V軸參數1240值由260改為259.8后斷電，再開機后面板上出現鎖緊標志，V軸達到鎖緊狀態；⑨執行M371、M372等指令，均可以按照機床預定位置進行。至此，故障排除。

2 508MT高速電主軸潤滑故障

2.1 現象

508MT銑削主軸為電主軸，最高轉速可達24 000 r/min，因此機床除配置1套導軌潤滑裝置外，還有1套主軸油霧潤滑裝置。該裝置包括貝奇爾潤滑站、超精細過濾器、潤滑壓力繼電器（S98.1）、空氣壓力繼電器（S98.0）、油氣混合器各1個。潤滑油泵工作時，潤滑油經由過濾器、壓力繼電器、油氣混合器，與壓縮空氣會合后變成油霧，潤滑主軸。

機床運行過程中，出現報警。報警號：EX1344OIL，AIR MILLING SPINDLE LUBRICATION；EX1400 ALARM CLASS CHANGE。即：1344銑削主軸油、空氣潤滑故障；1400報警等級變化。

2.2 分析

檢查 2個 PMC輸入信號，X9.0（PGRASP）=0和 X9.1（NGRASP）=1。其中X9.0為潤滑壓力信號，在油泵工作時應為1；X9.1為空氣壓力信號，正常情況下應為1。最初懷疑故障是油泵損壞引起的，檢查油泵。經查，油泵電機繞組絕緣正常，三相繞組電阻值正常，油泵電機外接220 V交流電源后油泵能正常工作，且壓力繼電器信號X9.0也能變為1。然后檢查控制回路，當潤滑油泵啟動的PMC輸出信號Y1.1=1時，中間繼電器K252.3工作，油泵A98.3啟動，X9.0變為1，但是壓力一旦升高到2000 kPa左右即停止，這說明潤滑壓力正常。

于是檢查空氣壓力。進入機床的空氣壓力為600 kPa，經過氣動三聯件調節進入潤滑站的空氣壓力為450 kPa，此時面板上PMC信號空氣輸入壓力繼電器X9.1為1。懷疑X9.1有可能瞬間變為0，PMC捕捉到信號變化而出現報警。為了驗證判斷，將空氣輸入信號X9.1與DC24 V短接后試驗，超過0.5 h未報警，延長時間后仍是如此。由此判斷，空氣壓力繼電器信號偶爾出現0的情況，導致出現主軸潤滑報警。

2.3 處理

調整壓力繼電器的整定值，通過試驗結合PMC輸入狀態，得知原整定值為400 kPa（原理圖也是400 kPa），考慮到空氣壓力的不穩定性，將其整定值降低為350 kPa然后繼續試驗，報警不再出現，機床開始加工。之后，檢查空氣管路無漏氣現象，及時排除空氣儲氣罐的水分，保持氣壓連續、潔凈、壓力正常。正常運行連續幾個月未出現此項報警，故障排除。做計劃購買同型號的壓力繼電器，以防故障再次發生。

3 518MTV C軸溫控器故障

3.1 現象

518MTV為銑車立式加工中心，C軸既可分度又可進行車削加工。在某產品的加工過程中，機床出現報警：SV430（C）Servo motor overheat。即C軸伺服電機過熱。

3.2 分析

檢查C軸電機外圍，無異常溫度升高。檢查電控柜內，C軸控制模塊無異常，C軸電機溫控器監控溫度為70℃，而正常溫度應為22℃左右或略高。初步判斷是檢測回路故障。

3.3 處理

打開C軸底座側面的堵蓋，將電機電纜與溫度檢測電線拉出檢查，發現線路轉換插頭內油污較多。于是將插頭松開，用干凈白布將油污擦掉，然后用干凈壓縮空氣將線路及接頭上的油污全部吹掉。重新插接后試車，無報警出現，C軸溫度顯示為22℃。

為防止機床切削冷卻油再次進入、污染線路，剪一塊與堵蓋大小相同的膠皮墊到下面，并用螺絲將膠皮和堵蓋壓緊。一年多來，機床使用效果良好，未出現此類報警。

4 518MTV換刀故障

4.1 現象

518MTV刀庫為2片扇形刀庫，上面各裝12把刀具，共24把。機床在執行自動加工過程中，當某一工序加工完畢，要執行到換刀動作時（此時主軸、扇形刀庫均已運行到換刀位置），機床停止運動，并出現提示信息。

打開電氣控制柜，仔細觀察換刀控制器A97.1，上面有一句英文提示“Clamped no tool”，即無刀具已夾緊。查PMC輸入信號，X3.0=1，X3.1=0，X3.2=0，分別表示主軸刀具已夾緊（無刀具）、主軸刀具松開、主軸刀具已夾緊（有刀具）。

4.2 分析

該機床主軸為電主軸，刀具夾緊分為有刀夾緊和無刀夾緊，即主軸上安裝有刀具并夾緊時稱為“有刀夾緊”，主軸上未安裝刀具夾緊時稱為“無刀夾緊”。換刀控制器A97.1，根據刀具夾緊松開狀態，可以組合輸出3個信號，分別為Q1，Q2，Q3，對應于PMC的輸入信號X3.0，X3.1，X3.2。在當前報警狀態下，主軸實際裝有1把刀，但卻顯示無刀信息，說明主軸上的刀具未被檢測到。查換刀控制器的上一級輸入信號，有1個刀具位移傳感器，用萬用表測量該傳感器的輸出電壓，有刀時夾緊輸出電壓為DC 2.1 V，而另一臺無故障機床在有刀夾緊狀態下輸出電壓為DC 9.2 V，因此判定傳感器出現故障。

4.3 處理

拆下電主軸外面的油管，打開電主軸外殼，發現內部有一個圓柱形的傳感器在主軸旁邊呈斜向上位安裝，感應部位對著松拉刀油缸。該傳感器直徑6.5 mm，長約40 mm，型號為IWRM 06U9501 0-10 V/0-2 mm，即輸出電壓為0～10 V，感應距離為0～2 mm。查資料后確認，該傳感器為線性位移傳感器，馬上向國外廠家采購。一周過后備件到貨，參照說明書將其安裝，調節好間距，接通油管。開機后，先查看換刀控制器顯示情況，并檢查PMC的3個信號“有刀夾緊、無刀夾緊和主軸刀具松開”等狀態全部正確。試行換刀后一切正常，故障排除。

5 結束語

在數控設備使用過程中，出現故障后維修人員應仔細觀察故障現象，了解故障發生過程，對照電氣原理圖查找相關信號，認真分析故障原因。另外，維修人員應熟練掌握各種常用的檢查、檢測方法，及時找到解決問題的辦法，快速準確地排除故障，保證生產的正常進行。

［1］508MT電氣原理圖及使用手冊［Z］.

［2］518MTV電氣原理圖及使用手冊［Z］.

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〔編輯 吳建卿〕