某大型鏜銑中心測量反饋系統故障

（1）故障現象。某大型鏜銑中心采用西門子840Dsl系統，每當使用附件頭TS6時，出現“C軸主動編碼器硬件故障”報警，重啟機床故障復現。（2）故障分析及解決方案。該機床是五軸聯動大型數控機床，帶有TS6、TS15、TS20三個附件頭，X、Y、Z是直線軸，A、B、C為旋轉軸，其中C軸是某一附件頭上自帶的旋轉軸，可參與聯動。C軸是全閉環控制，該機床的反饋系統測量元件主要包括增量編碼器和磁柵尺，又根據報警提示知，屬于測量反饋系統故障，此故障一般情況下與C軸磁柵尺、伺服驅動模塊、連接電纜以及機床參數設置等有關，首先檢查相關參數正常，并更換伺服模塊和連接電纜，故障復現，又把該C軸在另一臺同類同型號機床上測試，結果正常，說明編碼器本身正常。上述常規的可能原因均以排除，從整體上進行分析，有可能其他原因間接導致該報警，考慮到磁柵尺干擾性能較差，推測有可能的原因是信號干擾，而影響信號的干擾因素有電纜屏蔽線是否良好、接地線是否虛接等。重新檢查電氣柜發現，C軸電機的動力線電纜屏蔽層接地不良，且該動力線和編碼器線走在同一管路中，而動力線屬于強電，編碼器線屬于弱電，容易造成信號干擾。重新將動力線電纜屏蔽層緊固接地，保接地良好（圖3）。經測試，故障徹底排除。（3）小結。①數控機床自診斷功能能幫助技術人員判斷故障方向，但也不盡然。在進行故障診斷時，有時需要“發散性思維”，盡可能從整體上考慮故障原因，不能漏掉任何一個可疑因素。②大型機床控制系統復雜（尤其是電氣部分），容易受到信號干擾，如電磁波干擾、供電線路干擾、信號傳輸干擾，應采取有效措施盡量避免。（4）改進措施。①為供電線路干擾（主要是強電部分），電源端安裝交流穩壓器、電源濾波器和帶屏蔽層的隔離變壓器，且數控機床遠離具有中高頻電源的設備。②為機床控制中的信號線路干擾（主要是弱電部分），應保“接地”良好和采用電磁屏蔽、靜電屏蔽技術等措施，且動力線和信號線分開走線。

2.3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）。