SAJO10000 加工中心換刀及冷卻液報(bào)警故障的修復(fù)

李 敏

（中航發(fā)貴州黎陽(yáng)航空動(dòng)力有限公司運(yùn)行保障部，貴州遵義 550014）

0 引言

某分廠SAJO10000 五軸臥式加工中心采用SIEMENS 840D 數(shù)控系統(tǒng)，主要用于加工箱體類和橋體類零件，操作人員在進(jìn)行某零件加工自動(dòng)換刀時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警，導(dǎo)致不能進(jìn)行正常換刀操作；另外，該機(jī)床還經(jīng)常出現(xiàn)510011#報(bào)警：Coolant not enabled 即冷卻液未啟動(dòng)報(bào)警，出現(xiàn)冷卻液未啟動(dòng)報(bào)警后設(shè)備停止運(yùn)行，只有通過(guò)操作復(fù)位鍵RESET 后才能重新進(jìn)行加工，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度，并降低生產(chǎn)效率，需盡快明確故障產(chǎn)生原因并修復(fù)。

1 故障原因分析

1.1 換刀報(bào)警

SAJO10000 五軸臥式加工中心為鏈?zhǔn)降稁?kù)，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間刀具的傳遞和裝卸。在換刀過(guò)程中，動(dòng)作中斷，發(fā)出報(bào)警，內(nèi)容顯示：機(jī)械手伸出故障。該機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式為液壓控制，產(chǎn)生的報(bào)警故障可能由與之相關(guān)的液壓或氣壓系統(tǒng)異常、機(jī)械卡死、松脫等造成或某個(gè)輸入或輸出信號(hào)不對(duì)，出現(xiàn)斷路、短路，位置檢測(cè)不到位，繼電器損壞而引起等。

1.2 冷卻液報(bào)警

510011#報(bào)警：“Coolant not enabled”，即冷卻液未啟用報(bào)警。而該報(bào)警可能由于報(bào)警線路電源及輸入電路異?；騻鞲衅鳟惓５纫?。

以上報(bào)警故障原因均需要進(jìn)一步排查才能明確。

2 故障排查

2.1 換刀報(bào)警

該機(jī)床自動(dòng)換刀動(dòng)作是液壓動(dòng)力，所以首先排查液壓系統(tǒng)壓力是否異常。由于該液壓站是經(jīng)過(guò)改造的，而其保壓回路上沒(méi)有安裝壓力表，不能直接判斷出液壓系統(tǒng)是否有工作壓力，只能采取其他方法，方法是關(guān)機(jī)重啟機(jī)床，觀察液壓泵電機(jī)是否工作正常，按此方法操作后發(fā)現(xiàn)，液壓泵電機(jī)并沒(méi)有正常工作從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無(wú)正常工作壓力。為了找出液壓電機(jī)不工作的原因，繼續(xù)檢查液壓電機(jī)控制電路，發(fā)現(xiàn)斷路器QM6 已經(jīng)跳匣斷開(kāi)（圖1）。用萬(wàn)用表測(cè)電機(jī)三相繞組，電阻不平衡。測(cè)對(duì)地絕緣電阻有幾兆歐姆。通電再試，QM6 又跳匣斷開(kāi)，但斷路器QM4 并沒(méi)有動(dòng)作。用手摸電機(jī)外殼是發(fā)熱的，再測(cè)電機(jī)對(duì)地絕緣電阻為零，此時(shí)可以確定液壓電機(jī)是損壞的。將液壓電機(jī)拆下后，同時(shí)檢測(cè)液壓站內(nèi)接觸器KM 負(fù)載端的三相電源均正常，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)繞組燒壞。

安裝修好的電機(jī)，通電后運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但該電機(jī)只正常工作了1 d 后又不工作了。通過(guò)測(cè)量三相電源發(fā)現(xiàn)，是由于電機(jī)缺相導(dǎo)致電機(jī)燒壞引起的，這說(shuō)明線路有不正常的地方。為了找出缺相原因，找了一臺(tái)1.1 kW 的電機(jī)接入電路。經(jīng)多次起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行狀況明顯不對(duì)，此時(shí)檢測(cè)505、506、507 之間的電壓，發(fā)現(xiàn)505和506 之間的電壓僅200 多伏特，而不是要求的380 V左右。查看電路，發(fā)現(xiàn)主控制柜內(nèi)QM4 的輸入端和輸出端分別用導(dǎo)線進(jìn)行短接，而且接觸器KM4 的底座沒(méi)有固定在安裝板上，整個(gè)是懸空的，僅僅靠KM4 與QM4之間的聯(lián)接導(dǎo)線進(jìn)行固定。分析認(rèn)為，可能是KM4 沒(méi)有固定好而造成主觸頭接觸不良引起電源缺相，所以造成發(fā)生缺相故障時(shí)QM4 沒(méi)有跳匣斷開(kāi)了。檢查QM4、QM6 的銘牌參數(shù)，QM4 工作電流為8～10 A、QM6 的額定工作電流為30 A，但是液壓泵電機(jī)的額定功率為5.5 kW，工作電流為11 A，可見(jiàn)QM4、QM6 在電路中均不能起到過(guò)流（載）保護(hù)作用，QM6 只有在電機(jī)對(duì)地短路時(shí)才起到短路保護(hù)作用，所以就出現(xiàn)因缺相而燒壞電機(jī)的故障。

圖1 液壓電機(jī)控制電路

電機(jī)修復(fù)后正常運(yùn)行了2 d 后再次出現(xiàn)了異常，機(jī)床出現(xiàn)510003#報(bào)警：電機(jī)熱保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。經(jīng)檢查是由于QM4 動(dòng)作，隨即對(duì)該斷路器進(jìn)行合匣，但其立即跳匣斷開(kāi)。進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)接觸器KM 始終是在吸合狀態(tài)，在吸合狀態(tài)用表分別測(cè)輸入與輸出端，有一相不通。拆下該接觸器用手壓動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)，感覺(jué)動(dòng)作有些發(fā)澀。拆開(kāi)接觸器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，其3 對(duì)觸頭已嚴(yán)重?zé)g變形且有熔焊現(xiàn)象，造成液壓泵電機(jī)運(yùn)行時(shí)好時(shí)壞。

2.2 冷卻液報(bào)警

SAJO10000 臥式加工中心在加工中常出現(xiàn)510011#報(bào)警，有時(shí)還出現(xiàn)700260# 報(bào)警“Safety equipment released”和700105#報(bào)警“Spindle cooling not ok”。這類報(bào)警均為冷卻液報(bào)警，出現(xiàn)報(bào)警后機(jī)床自動(dòng)停止，必須通過(guò)操作復(fù)位鍵RESET 后機(jī)床才重新進(jìn)行加工。而經(jīng)過(guò)檢查，引起報(bào)警的輸入信號(hào)有I33.0、I33.1、I33.2、I33.3、I34.6、I35.5、I45.1、I47.5，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警后即調(diào)出相關(guān)PLC 的輸入信號(hào)狀態(tài)仔細(xì)查看，以上信號(hào)狀態(tài)顯示是“1”均為正常，再檢查相關(guān)的元器件也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。報(bào)警出現(xiàn)的時(shí)間及頻率不固定，有時(shí)是2 h、有時(shí)是4 h 出現(xiàn)一次。由于SIEMENS 系統(tǒng)沒(méi)有跟蹤信號(hào)變化的功能，所以為了搞清楚發(fā)生報(bào)警時(shí)的輸入信號(hào)狀態(tài)，采取了人工觀察相關(guān)輸入信號(hào)變化的方法。方法是在機(jī)床啟動(dòng)加工后，即將顯示界面轉(zhuǎn)到PLC 的信號(hào)狀態(tài)，通過(guò)約2.5 h 不間斷的持續(xù)觀察，終于觀察到了出現(xiàn)510011# 報(bào)警前后輸入信號(hào)的變化過(guò)程。PLC 輸入信號(hào)只有I35.5 從“1→0→1”變化，而且信號(hào)從“1”到“0”再到“1”跳變時(shí)間少于5 s，由于變化時(shí)間很短，不細(xì)心觀察很難發(fā)現(xiàn)該變化。由此判斷輸入信號(hào)I35.5 是引起510011#報(bào)警的根本原因。

I35.5 是流量傳感器ST3601 的輸出信號(hào)，作用是檢測(cè)主軸冷卻流量，當(dāng)流量低于設(shè)定值時(shí)，流量傳感器的輸出斷開(kāi)，I35.5就變?yōu)椤?”。是否是冷卻系統(tǒng)突然發(fā)生變化引起的，再檢查相關(guān)冷卻裝置也是正常的。當(dāng)再次發(fā)生相同報(bào)警時(shí)，冷卻系統(tǒng)的壓力表顯示也沒(méi)有發(fā)生變化。經(jīng)分析可能是流量傳感器的問(wèn)題，再次觀察發(fā)生報(bào)警前后流量傳感器的指示燈情況：正常時(shí)黃色LED指示燈常亮，綠色LED 指示燈在左數(shù)第二個(gè)和第四個(gè)之間來(lái)回點(diǎn)亮。當(dāng)黃色和綠色LED 指示燈熄，紅色LED 指示燈閃亮?xí)r機(jī)床發(fā)生報(bào)警，但紅色LED 指示燈也只是閃了幾下即熄滅，隨即黃色和綠色LED 指示燈亮，又恢復(fù)到前面的正常狀態(tài)，這一過(guò)程估計(jì)還不到5 s 即可結(jié)束。

通過(guò)查找有關(guān)資料，了解該流量傳感器的正確使用方法：4個(gè)紅色LED 指示燈，紅燈亮?xí)r表示沒(méi)有調(diào)準(zhǔn)；1 個(gè)黃色LED 指示燈，黃燈亮?xí)r表示有轉(zhuǎn)換輸出；6個(gè)綠色LED 指示燈，綠燈亮?xí)r表示已調(diào)準(zhǔn)（圖2）。通過(guò)上面的現(xiàn)象分析，該流量傳感器靈敏度下降是造成檢測(cè)不準(zhǔn)的原因。

圖2 ST3601 流量傳感器使用方法

3 解決措施

3.1 換刀報(bào)警

（1）更換原來(lái)的斷路器QM4，重新選擇斷路器參數(shù)型號(hào)，并按電路圖規(guī)范接入線路；更換接觸器KM4 并重新固定，修理燒壞的電機(jī)重新安裝，通電后機(jī)床完全正常。

（2）更換燒蝕變形的接觸器后，液壓泵運(yùn)行正常，而且以前出現(xiàn)的液壓泵時(shí)好時(shí)壞的情況再也沒(méi)出現(xiàn)。

3.2 冷卻液報(bào)警

順時(shí)針緩慢調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕，使右邊第五個(gè)綠色LED 指示燈亮，機(jī)床完全正常。

4 結(jié)論

隨著數(shù)控設(shè)備的普及，數(shù)控設(shè)備在工廠的應(yīng)用越拉越廣泛，在進(jìn)行零件加工時(shí)機(jī)床會(huì)出現(xiàn)各種報(bào)警，面對(duì)這些報(bào)警故障，在熟悉機(jī)床構(gòu)造、動(dòng)作原理的基礎(chǔ)上對(duì)故障原因做一一排查，才能明確故障產(chǎn)生原因并徹底解決，同時(shí)也積累了機(jī)床的修理經(jīng)驗(yàn)。