德國(guó)哈默C40U機(jī)床C 軸轉(zhuǎn)臺(tái)故障原因分析與處理

李軍鋒，賀奕

昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 江西景德鎮(zhèn) 333002

1 序言

我公司一臺(tái)哈默C40U機(jī)床配置海德漢iT530系統(tǒng)，屬于搖籃式五軸數(shù)控機(jī)床，其C軸轉(zhuǎn)臺(tái)采用力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由液壓制動(dòng)器制動(dòng)。由于力矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，所以C軸的圓光柵除了用于速度、位置檢測(cè)外，還需要為力矩電動(dòng)機(jī)提供電磁角度，使得磁偏角與機(jī)械角度完全重合，從而在任意位置都能達(dá)到最大的輸出轉(zhuǎn)矩。

2 故障現(xiàn)象

C40U機(jī)床在加工過程中，突發(fā)“2923 EMERG.STOP GENERAL C3B0 Motor C does not rotate”報(bào)警，重新上電后，報(bào)警無法消除，故障一直存在，對(duì)C軸進(jìn)行屏蔽后，機(jī)床可以上電。

3 故障分析

機(jī)床上電后，開啟機(jī)床的防護(hù)門，轉(zhuǎn)動(dòng)A軸到0°，保持轉(zhuǎn)臺(tái)在水平位置，按下急停按鈕。通過旋轉(zhuǎn)液壓站的溢流閥旋鈕，可以對(duì)液壓站進(jìn)行卸壓，卸壓之后，C軸失去液壓鎖緊壓力。C軸是否有壓力，可以通過液壓站上的數(shù)顯壓力表進(jìn)行判斷（見圖1），當(dāng)數(shù)顯壓力表顯示0時(shí)，表示C軸的鎖緊壓力完全釋放。卸除轉(zhuǎn)臺(tái)C軸的液壓鎖緊壓力后，人工無法轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，說明轉(zhuǎn)臺(tái)已經(jīng)在機(jī)械上鎖死，由此判斷需要拆卸轉(zhuǎn)臺(tái)C軸進(jìn)行進(jìn)一步檢查。將C軸溢流閥釋放開關(guān)鎖緊后，重新上電，除C軸不能旋轉(zhuǎn)外，其他軸可以正常運(yùn)行。

圖1 開啟溢流閥釋放C軸的液壓鎖緊壓力

4 故障處理

1）A軸限位在-90°～＋25°。當(dāng)A軸限位在-90°時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)底部朝向內(nèi)部，無法拆卸，需要將A軸限位放開至＋90°后，才能對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)底部進(jìn)行拆卸。修改方法為：按下MOD按鈕，輸入密碼95148，找到MP910的A軸，將A軸正向限位修改為＋90°，按下END按鈕結(jié)束并保存；按下MOD按鈕，輸入密碼984651，找到MP650的A軸，將A軸的安全位置限位修改為＋90°，按下END按鈕結(jié)束并保存。這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重新起動(dòng)，待系統(tǒng)重新起動(dòng)后，需要輸入確認(rèn)密碼5038167，當(dāng)密碼正確輸入后，機(jī)床正常進(jìn)入系統(tǒng)。這時(shí)機(jī)床可以正常上電，但由于系統(tǒng)重要參數(shù)被修改，所以需要進(jìn)行坐標(biāo)軸位置確認(rèn)，才能允許機(jī)床移動(dòng)。確認(rèn)方法為：按下CYCLE START按鈕，X軸開始慢速移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)至正確位置時(shí)，出現(xiàn)對(duì)話框，詢問位置是否正確，選擇“YES”，按下CONFIRM按鈕確認(rèn)，直至完成所有軸的確認(rèn)。由于C軸被屏蔽，C軸不需要確認(rèn)。

2）拆卸外殼后，可以看到C軸制動(dòng)器以及C軸光柵尺的部分固定螺栓完全斷裂，其他螺栓也存在不同程度的損傷（見圖2中紅圈部分）。

3）拆卸轉(zhuǎn)臺(tái)的圓光柵時(shí)，拆卸帶有紅圈標(biāo)記的固定螺栓后（見圖3），取出轉(zhuǎn)臺(tái)的圓光柵。需要注的是，其他螺栓是圓光柵的裝配螺栓，一定意不要拆卸。

圖2 拆卸外殼后斷裂螺栓位置

圖3 圓光柵固定螺栓

4）拆卸光柵之后，拆卸均勻分布的12個(gè)固定螺栓（見圖4紅圈標(biāo)識(shí)螺栓所在圓周上的螺栓），可以取出光柵尺固定環(huán)（也稱防護(hù)罩）。

圖4 圓光柵防護(hù)罩固定螺栓

5）拆卸水冷管、液壓管和氣密封管等各種管線，需要注意兩點(diǎn)：首先，需要對(duì)進(jìn)水口和出水口進(jìn)行標(biāo)記后再拆卸轉(zhuǎn)臺(tái)電動(dòng)機(jī)的水冷管；其次，電動(dòng)機(jī)繞組的動(dòng)力線和溫度傳感線不需要拆卸（見圖5）。

6）固定制動(dòng)器有兩個(gè)定位銷，需要進(jìn)行拆卸（見圖6）。

7）拆卸制動(dòng)盤內(nèi)圈的固定螺栓（見圖7中兩紅圈內(nèi)螺栓）之后，可以將制動(dòng)盤與轉(zhuǎn)臺(tái)分離，分離后轉(zhuǎn)臺(tái)可以人工轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可以確認(rèn)只是制動(dòng)器出現(xiàn)機(jī)械故障，而電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)臺(tái)軸承的狀態(tài)良好。

圖5 管線拆卸位置

圖6 拆卸制動(dòng)器的定位銷位置

圖7 轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)盤內(nèi)圈的固定螺栓

圖8 轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)盤外圈的固定螺栓

8）拆卸轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)盤外圈的均勻分布的32個(gè)固定螺栓（見圖8除最內(nèi)圈螺栓外的其他螺栓）之后，可以取下轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)盤。需要注意的是，由于該制動(dòng)盤質(zhì)量較大，需要使用吊環(huán)，用吊車提住后才能進(jìn)行螺栓拆卸，以免出現(xiàn)安全問題。

9）拆卸制動(dòng)盤之后，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)心軸進(jìn)行檢測(cè)（見圖9），徑向圓跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi)，軸向圓跳動(dòng)為0.04mm，初步判斷轉(zhuǎn)臺(tái)軸承略有損傷。

圖9 轉(zhuǎn)臺(tái)心軸精度測(cè)試

10）對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行清理及分解。在分解的過程中發(fā)現(xiàn)制動(dòng)盤有較嚴(yán)重的磨損，說明完全是因?yàn)橹苿?dòng)器的制動(dòng)盤機(jī)械損傷導(dǎo)致制動(dòng)盤無法旋轉(zhuǎn)。該制動(dòng)器大體分為三部分：制動(dòng)盤、銅質(zhì)制動(dòng)鼓及與轉(zhuǎn)臺(tái)連接的內(nèi)圈連接片。對(duì)此三部件進(jìn)行清理、打磨后，保證接觸面光滑，沒有摩擦。

11）重新組裝后，在地面使用手動(dòng)液壓泵進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)手動(dòng)泵入液壓后，制動(dòng)器能鎖住，但當(dāng)液壓釋放后，制動(dòng)盤有輕微摩擦現(xiàn)象。

12）重新拆卸制動(dòng)器，發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)制動(dòng)鼓沒有完全復(fù)位，原因是復(fù)位膠條的厚度不夠（見圖10），當(dāng)液壓釋放后，不能完全復(fù)位制動(dòng)鼓。經(jīng)過測(cè)量，制動(dòng)盤端面到制動(dòng)鼓之間還需要增加1mm的距離，才能完全對(duì)制動(dòng)鼓進(jìn)行復(fù)位。使用厚度1mm軟性鋁合金墊圈（見圖11）加固到制動(dòng)鼓的端面上，測(cè)試時(shí)能順利完成制動(dòng)與釋放動(dòng)作。

圖10 復(fù)位膠條厚度不夠

圖11 增加的軟性鋁合金墊圈

13）C軸轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)器安裝完成后，由于C軸拆卸了光柵尺，而且C軸是由力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，所以光柵尺作為同步軸，需要進(jìn)行同步校準(zhǔn)，否則機(jī)床上電后，會(huì)出現(xiàn)“C380 Motor C not controllable ”報(bào)警。同步角設(shè)定方法為：將MP2254.3參數(shù)原值2改為0，MP2256.3參數(shù)原值+15331658 改為0，MP2257.3參數(shù)原值+16744175改為0，重新上電后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取同步角并存入MP2256.3和MP2257.3，報(bào)警消除后，將MP2254.3修改為原值2，完成同步角設(shè)置。

14）重新上電后，觀察C軸的旋轉(zhuǎn)電流在4%左右，溫度27℃，屬于正常范圍。當(dāng)按下急停按鈕后，C軸可以制動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)能可靠鎖緊。M25指令可實(shí)現(xiàn)C軸放松，M26指令可實(shí)現(xiàn)C軸鎖緊。

5 結(jié)束語

對(duì)于這種采用力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的C軸轉(zhuǎn)臺(tái)故障，進(jìn)行故障排查時(shí)，要綜合機(jī)械、液壓和電氣等多種手段進(jìn)行分析，列出可能導(dǎo)致問題出現(xiàn)的各種原因，然后對(duì)可能的原因進(jìn)行逐一排查和測(cè)試，最終確定準(zhǔn)確的故障原因，才能解決設(shè)備的故障問題，使機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。