HEGENSCHEIDT車拉床刀盤異常下滑故障分析處理

1、HEGENSCHEIDT車拉床刀盤異常下滑故障分析處理從德國HEGENSCHEIDT公司引進的2臺曲軸主軸頸車拉床(HPU)和3臺曲軸連桿頸車拉床(DPU)在使用十多年后，先后出現(xiàn)徑向進給軸X1/X2突然失控下滑現(xiàn)象，并且都是偶爾突然出現(xiàn)。進給軸X1/X2上裝有刀盤，總重有差不多2噸，它的失控下滑會使刀盤撞擊到曲軸上,撞壞刀具,報廢曲軸，給生產(chǎn)帶來安全隱患。車拉床采用SIEMENS SINUMERIK 880T數(shù)控系統(tǒng).機床設(shè)計有左右兩個刀盤,刀盤分別安裝在左右動力頭上,動力頭的導軌與水平面夾角約60度.動力頭上下移動軸(刀盤徑向進給軸)分別為X1/X2。該機床中X1/X2軸是垂直運行的數(shù)控軸

2、。為排除重力的影響，X1/X2軸采用液壓配重。油缸缸底在下方,與導軌(機床床身)作剛性連接,活塞向上,與X1/X2動力頭剛性連接.在該數(shù)控操作系統(tǒng)中，X1/X2向上為正，向下為負。在發(fā)生刀盤異常下滑時，大家都認為是數(shù)控系統(tǒng)出錯所致，但通過檢查分析、更換控制、測量板排除880T數(shù)控系統(tǒng)問題。在問題一籌莫展時，在電氣專家甘文的幫助指導下，對機床的刀盤受力情況、控制加工程序進行了分析監(jiān)控。通過我們的仔細觀察，發(fā)現(xiàn)刀盤異常下滑時都在以下情況出現(xiàn)：1、自動加工中一個軸頸加工結(jié)束,Z1/Z2軸向下一個軸頸移動完成時2、自動加工中在一個軸頸加工過程的U1/U2軸旋轉(zhuǎn)換刀過程完成時;3、在一個曲軸加工結(jié)束打開

3、機床防護門(準備檢查加工結(jié)果)的瞬間;4、在按“緊急停止”按鈕后;下面就機床在各個狀態(tài)下X1/X2動力頭受力情況進行分析：以廠家機床編號201766右動力頭X2軸為例機床開機正常后即進入到進給允許狀態(tài)(FEED ENABLE)即輸出 A 57.4（X2軸進給充許信號）為1，X軸處于伺服狀態(tài)下，計算機監(jiān)控PLC程序表明X2軸伺服電機剎車松開（A 57.5為1），X2軸配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為1）得電，向液壓配重油缸供液壓油。這時X軸受力情況為：向下的重力分量F、配重油缸活塞對X軸向上的力F、伺服電機對X軸的力F，此時X1/X2軸受力平衡，處于相對靜止狀態(tài)，受力情況如下圖1斜導軌

4、重力分量Fg液壓配重力Fb飼服電機力Fx左右刀盤X1/X2數(shù)控軸圖1通過對X1/X2動力頭的受力分析，在X1/X2處于伺服狀態(tài)下，要使刀盤下滑必須克服配重液壓油缸向上的力、絲桿自鎖力。造成X1/X2數(shù)控軸在伺服狀態(tài)突然下滑的原因就有兩種：1是數(shù)控系統(tǒng)異常，突然給X1/X2數(shù)控軸一個不受控的向下命令值，使X軸突然下滑；2是配重液壓油缸突然不起到作用。在圖1中伺服電機對X1/X2軸的作用力在X1/X2軸不同狀態(tài)下力的方向是不一樣的，X1/X2軸向下運行時則作用力向下，X1/X2軸向上運行時則作用力向上；X1/X2軸不運行時處于伺服鎖緊狀態(tài)。如果是數(shù)控系統(tǒng)異常，刀盤異常下滑隨時都有可能發(fā)生，不會在特

5、定情況下下滑。并且在處理過程中更換過命令值輸出相關(guān)系統(tǒng)板，故障并不能排除。在機床自動加工中，計算機監(jiān)控PLC程序發(fā)現(xiàn)當X1/X2軸向上運行或停止時X1/X2軸配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為1）得電，當X1/X2軸向下運行時配重油缸供油電磁閥21Y70（Q25.0為0）不得電，相關(guān)程序如圖2圖2圖3程序中F90.2是來自NC的信號，通過PLC的數(shù)據(jù)塊DB32讀NC狀態(tài)。當X1/X2軸向上或停止時為0，當X1/X2向下時為1；Q57.5是X2軸的剎車釋放的輸出點，F(xiàn)134.3是進給保持，沒有異常（電機超溫、驅(qū)動器異常等）時為0，Q25.0是X2軸配重油缸電磁閥輸出點。計算機監(jiān)控PLC程

6、序表明，Q56.4（進給允許）/Q57.5（剎車釋放）在正常自動加工完成一條曲軸的加工過程中輸出始終為1。當X軸剛向下運動時，F(xiàn)90.2為1，會使輸出Q25.0（配重油缸電磁閥輸出點）由1變?yōu)?，這時系統(tǒng)停止向配重油缸供油。故障狀態(tài)中的1、2工況：1、自動加工中一個軸頸加工結(jié)束,Z1/Z2軸向下一個軸頸移動，在移動到位后X軸就會向下移動 2、自動加工中在一個軸頸加工過程的U1/U2軸旋，換刀過程結(jié)束后，X軸就會向下移動;這兩種情況X軸的向下移動都會使系統(tǒng)停止向配重油缸供油；在故障狀態(tài)的3、4工況中：3、在一個曲軸加工結(jié)束打開機床防護門(準備檢查加工結(jié)果)的瞬間; 4、在按“緊急停止”按鈕后;

7、在打開防護門、按“緊急停止”前，系統(tǒng)處于飼服狀態(tài)中，控制系統(tǒng)向配重油缸供油，受力平衡。但在打開機床防護門的瞬間，按“緊急停止”后，都會使系統(tǒng)突然停止向配重油缸供油。但造成的原因與1、2工況不一樣。1、2工況是系統(tǒng)控制X1/X2軸向下運動，使F90.2為1，使Q25.0為0，斷開配重油缸供油回路（相關(guān)程序如圖2）；而3、4工況是打開防護門、按急停會使系統(tǒng)退出進給允許狀態(tài)，Q56.4（進給允許）為0，而使Q57.5（X2軸電機剎車）為0（相關(guān)程序圖3），造成Q25.0（配重油缸電磁閥輸出點）為0，停止向配重油缸供油。通過以上分析，發(fā)現(xiàn)刀盤異常下滑都出現(xiàn)在系統(tǒng)停止向配重油缸供油時，由于液壓機械的原因（竄油等）配重油缸沒有起到配重的作用，至使動力頭在重力作用下失控快速下滑。綜合考慮后，