數(shù)控臥式車(chē)床刀盤(pán)過(guò)載問(wèn)題分析

蔡進(jìn)，沈朋

中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

LB300－CX1000數(shù)控臥式車(chē)床是我公司2004年購(gòu)買(mǎi)的日本原裝進(jìn)口設(shè)備，主要用于加工小齒輪軸等零件。

2 故障現(xiàn)象

近期，數(shù)控臥式車(chē)床在加工過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)1181-21 警告A： MCS DIFF OVER T軸 F28（見(jiàn)圖1），它的簡(jiǎn)單解釋就是旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)（見(jiàn)圖2）過(guò)載報(bào)警，復(fù)位后又可以繼續(xù)完成換刀動(dòng)作。故障內(nèi)容簡(jiǎn)單，但現(xiàn)象比較奇怪，據(jù)操作人員介紹，該報(bào)警以前也曾出現(xiàn)，大概一個(gè)月出現(xiàn)一次，因?yàn)閺?fù)位后仍可繼續(xù)加工，沒(méi)有在意，現(xiàn)在有時(shí)一天就出現(xiàn)一次，出現(xiàn)的頻次越來(lái)越多，情況越來(lái)越嚴(yán)重，影響了設(shè)備的正常使用。

圖1 報(bào)警信息

圖2 旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)

3 診斷方法

針對(duì)機(jī)床在換刀時(shí)出現(xiàn)的報(bào)警信息，了解到刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是系統(tǒng)發(fā)出指令后，刀盤(pán)在液壓的作用下松開(kāi)，伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，刀盤(pán)到達(dá)目標(biāo)位置，電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，刀盤(pán)鎖緊。根據(jù)這樣的動(dòng)作情況，將從機(jī)械、電氣和液壓3個(gè)方面來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。

（1）機(jī)械方面 電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，機(jī)械部件是否出現(xiàn)磨損、斷裂情況，導(dǎo)致傳動(dòng)的卡頓。

（2）電氣方面 控制刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，伺服電動(dòng)機(jī)是否執(zhí)行到位，控制系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常；同時(shí)刀盤(pán)的位置檢測(cè)由伺服電動(dòng)機(jī)的編碼器決定。

（3）液壓方面 刀盤(pán)內(nèi)部有鎖緊液壓缸，檢查在液壓的作用下是否執(zhí)行松開(kāi)和夾緊動(dòng)作，液壓壓力是否正常等[1]。

4 解決措施

1）為了縮小檢查范圍，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)和刀盤(pán)的連接，執(zhí)行刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)可以旋轉(zhuǎn)無(wú)異常?；謴?fù)電動(dòng)機(jī)和刀盤(pán)的連接（見(jiàn)圖3），則會(huì)出現(xiàn)故障，因此認(rèn)為故障應(yīng)該是在刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)（見(jiàn)圖4）有負(fù)載的情況下才會(huì)發(fā)生，暫時(shí)排除了電氣方面的問(wèn)題。

圖3 刀盤(pán)與電動(dòng)機(jī)連接

圖4 刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)

2）檢查液壓系統(tǒng)，刀盤(pán)夾緊和松開(kāi)的狀態(tài)是正常的，壓力已達(dá)到設(shè)定的值，所以也排除了液壓方面的問(wèn)題。

3）參照簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖樣，從外向內(nèi)慢慢地解體刀盤(pán)。這是一臺(tái)老設(shè)備，刀盤(pán)的機(jī)械部件多年未解體過(guò)，通過(guò)解體，可以看到內(nèi)部的刀盤(pán)離合器（見(jiàn)圖5）、液壓缸、刀盤(pán)活塞桿（見(jiàn)圖6）和傳動(dòng)齒輪等部件。

圖5 刀盤(pán)離合器

圖6 刀盤(pán)活塞桿

將刀盤(pán)拆解后并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的磨損、斷裂和變形的情況，液壓缸有漏油的現(xiàn)象，但也不是很?chē)?yán)重，不至于導(dǎo)致刀盤(pán)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。帶著疑問(wèn)，重新將刀盤(pán)組裝起來(lái)，試機(jī)3次，刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成得很好，就在這時(shí)，故障又出現(xiàn)了，刀盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中過(guò)載報(bào)警。

4）再次梳理設(shè)備的故障信息，排查設(shè)備的可疑項(xiàng)[2]，因?yàn)檎J(rèn)為機(jī)械部分應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，所以再次將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)編碼器和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制器（見(jiàn)圖7、圖8）。對(duì)待這樣沒(méi)有規(guī)律可循的報(bào)警，替換法是解決問(wèn)題的快捷方法。首先替換了電動(dòng)機(jī)編碼器，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題仍存在。然后將驅(qū)動(dòng)控制器拆下來(lái)檢測(cè)（市場(chǎng)上已買(mǎi)不到這樣的老款驅(qū)動(dòng)控制器），發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電子元器件部分還是有問(wèn)題，維修后安裝試機(jī)，故障就得到了解決。

圖7 刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)編碼器

圖8 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)控制器

一般認(rèn)為刀盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，從而電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)控制器必然會(huì)報(bào)警，這是正常的邏輯。但這一次的維修情況卻是反邏輯的，故障原因在于驅(qū)動(dòng)控制器的老化，導(dǎo)致內(nèi)部電子元器件性能下降，從而觸發(fā)了電動(dòng)機(jī)過(guò)載報(bào)警。

5 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)備的故障現(xiàn)象初看似乎很簡(jiǎn)單，但是研究問(wèn)題和尋找原因卻比較曲折，走了不少?gòu)澛罚S修時(shí)間也比較久。對(duì)于使用了十幾年的設(shè)備，電氣故障現(xiàn)象怪異且隱蔽，排查的難度很高，配件的維修和替換也難，希望借此文章為設(shè)備維修的同仁在遇到類(lèi)似問(wèn)題時(shí)提供一些借鑒。