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某大型五軸數控龍門銑床電主軸松緊故障

（1）故障現象。該五軸數控龍門銑床采用SIEMENS840D數控系統，在給電主軸裝時，機械上有緊動作，實際上具已經安裝到主軸并夾緊，但“緊到位”信號燈不亮，進而造成主軸缺少“使能”，造成機床不能正常運行。（2）故障分析及解決方案。在分析具體故障原因之前，須清楚電主軸松緊基本原理。該機床采用雙回轉擺動銑頭，通過力矩電機驅動實現A、C旋轉軸運動，A軸擺動體內安裝電主軸，電主軸松緊動作主要是由流量計、K11控制模塊和機床PLC配合完成的，三者信號傳遞關系見圖4。當主軸松或緊時，PLC輸出開關量信號給K11模塊來控制松緊電磁閥動作，流量計能夠檢測出液壓管路中流過油液的流量，并將其轉化為數字脈沖信號輸送給K11模塊，再由K11模塊把數字脈沖信號轉化為對應松到位、緊到位和無夾緊三個具位置的開關量信號輸送給PLC，PLC接收到具體信號后才能完成整套松緊動作。由以上電主軸松緊控制原理知，電主軸松緊是否到位是由流量計檢測的，這不同于傳統的“位置檢測”。緊到位信號燈不亮的主要原因可能是：①流量計沒有檢測到足夠的液壓流量；
②流量計已經將足夠的脈沖信號傳遞給K11模塊，但K11模塊內部參數設置有誤。③液壓管路中進入空氣，影響流量計檢測信號。為進一步診斷故障，采取以下措施：主軸松緊由單獨的液壓站來驅動，先檢查液壓站中油量是否充足，保油量滿足需求；利用專用排氣工具保管路中空氣排盡。再次進行松緊測試，故障復現。由排除法知，故障原因有可能是K11模塊（見圖5）參數設置問題，以下將進行參數優化。借助“K11-controller”軟件監控K11模塊狀態，圖6是軟件與機床K11模塊正常連接后狀態，查看CLAMP→Short[Pulses]和Long[Pulses]中數據依次為262、304，分別代表“有夾緊”狀態的上、下限值，如果測試的數據不在上、下限值范圍內，則出現信號輸出異常。首行10次“有夾緊”測試，測試數據見圖7，結果均為short（即：信號異常）。數據分析可得出以下結論：Short[Pulses]和Long[Pulses]這兩個參數設置有誤，導致緊狀態信號輸出有誤，需要進一步優化。記錄有加緊狀態的大值A1和小值A2，可設置Short:A2-10、Long:A1+10（如果數據變化幅度較大，可設置A1/A2±20），即Short設置為243、Long設置為266。優化完成后，再進行10次測試，結果全部成功（圖8），且每次緊后，“緊到位”信號燈均正常亮，故障排除。（3）小結。①在使用“K11-controller”軟件優化參數時，每次輸入數值后，均需要點擊“F4：SEND”軟鍵，這時輸入的數據才能被傳入K11模塊中，切記全部設置完成后要點擊“F5:SAVE”軟鍵，保存好數據。②對于主軸松緊這類故障，一般分為“無動作且信號狀態異常”和“有動作但信號狀態異常”兩類，前者重點排查機械方面（液壓控制閥、油量是否充足以及執行元件等），后者主要檢查電氣方面（信號傳感器、PLC程序以及相關參數設置等）。（4）改進措施。①定期優化K11模塊參數，以免由參數問題造成其他故障。②及時向液壓站中加液壓油（油的牌號要嚴格按照說明書要求選用，不得擅自更換），避免空氣進入，影響流量計正常檢測。