DHP50卧式加工中心B轴故障诊断与排除方法

新兵蛋子

摘要  DHP50卧式加工中心B轴的结构和锁紧原理；B轴故障现象及故障诊断与排除方法。
一、B轴基本结构和锁紧原理
- n2 B' v! e: c( [0 ^# L  O% `2 \, FB轴转台安装在沿Z轴移动的工作台上（图1），通过底部的2个圆柱销把转台转动传递给圆光栅编码器，将旋转位置信号反馈给数控系统，实现对转台角度的控制。

7 ?6 j2 J4 M6 s$ z1 t) e" B该转台采用回转环型伺服力矩电机，此类电机是交流同步电机与直线电机的有机结合。在回转运动中由回转环型力矩电机直接驱动回转运动，可以省去齿轮等各种中间环节，并能得到高的动态性能和好的定位精度。这种驱动系统无磨损、维护简便。
/ G' @& H( y7 \, P机床上电后，为保证加工精度，转台（即B轴）不转动时通过液压锁紧（图2）。当转台锁紧时，电磁阀YV.112.3由PLC通电驱动，额定90×105Pa压力的液压油通往液压橡胶膨胀圈，膨胀后挤压弹性铜胀圈，使其抱紧扭矩伺服电机转子，进而固定转台。当转台松开时．电磁阀失电，液压橡胶膨胀圈与油箱相连通直接泄压，弹性铜胀圈复位，转台松开。
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1 [/ ?! |1 E+ b+ }2 h  {二、故障现象及解决过程
1．现象
0 W/ e$ U% y! H" H# W  j4 U$ a卧式加工中心DHP50采用FANUC一16M数控系统，开机后只有B轴采用相对编码器，所以需要回零，正常情况下需要转动2周左右。但B轴在回零过程中，只转动30°左右即停止，并出现454#报警：B axis：illegalrotor pos detect伍轴位置检测错误）；436#报警：B axis：softthermal OVC （B轴软件检测热保护）。
2．原因分析及处理
4 T" Z' U. s8 _& g# I' Z: \# h出现报警的原因：转台底部的圆光栅编码器或其连接线路损坏；转台在转动过程中受到的阻力太大，超出其设计载荷。
- ^+ b% w1 U: Z! y处理方法：修改数控系统的参数，屏蔽掉B轴的圆光栅，使该轴变为半闭环轴。修改数控系统的参数步骤如下：①打开参数锁，将参数2213的第7位和参数2229的第0位置为“0”；②CNC断电；③CNC上电；④将参数2213的第7位置为“1”；⑤CNC断电；⑥CNC上电；⑦将参数2229的第。位置“1”，此时CNC不用断电；⑧选择“JOG”模式，选中B轴；⑨选择“KEYEXT”，按下“MCH MNGT”，“MANUAL FCT”，“EXEC”。
启动机床，在B轴运动过程中，故障依旧。因此，判断该故障不是圆光栅编码器的问题，而是B轴电机转动时阻力过大造成的。同时也证明圆光栅编码器的连接线路没有损坏，排除了第一个原因。
6 y" r: G3 s! }/ b8 |5 i2 w机床断电后，B轴转台是不能锁紧的，通过咨询，确认这时转动转台的力量不需要很大。但实际上，在加力杠杆的帮助下，人工转动转台仍非常困难，进而确认故障是由于转台转动阻力过大而造成的。此时怀疑B轴转台液压锁紧系统未能完全松开。先检查外围控制电路和液压回路，当机床通电后，PLC输出点Y.6.4即为高电平＋24V，驱动电磁阀YV.112.3，使液压油通往液压橡胶膨胀圈（图2），即可以锁紧B轴。并且压力开关SP. 111.0检测到压力，把＋24V信号送往PLC输入点X.1.0。当B轴需要转动时，PLC输出点Y.6.4为低电平0V，电磁阀YV.112.3失电，液压橡胶膨胀圈与油箱相通泄压，PLC输入点X.1.0为低电平，这时数控系统驱动B轴转矩伺服电机带动转台转动。经检测，PLC各输入输出点信号、电磁阀动作正常，液压管路通畅。

7 T% d" L. {  |- E2 U; V2 `此时只能拆开B轴转台进行维修，首先拆下转台中心液压油分配器，然后卸下转台安装座的固定螺钉，把转台和安装座整体吊离工作台。转台顶面朝下放置，再拆下转矩伺服电机转子如图3所示。经查，发现轴承安装座上有很多锈迹，怀疑安装座由于生锈与转矩电机转子产生摩擦，导致转台旋转阻力过大。用砂纸去除锈迹，煤油清洗后，重新装上转矩伺服电机转子。旋转转台安装座（因为转台倒置在桌面上，只能相对转动转台安装座），发现阻力仍然很大。又拆除转矩伺服电机转子，把百分表固定在中心转台上，旋转转台安装座，检查弹性铜4圈侧面，即转台锣紧时与电机转子的摩擦面（图3）。发现该圆柱面跳动0.3mm，经分析，认为该数据远远超过正常范围。该侧面由宽度0.2mm的缝隙分割为20片鳞片，数个鳞片由于长期在锁紧时受压产生塑性变形，不能复位。因而当B轴松开，液压橡胶膨胀圈对其压力消失后，不能复位的鳞片仍与电机转子产生摩擦，导致B轴异常。在百分表的测量下，利用外力，使不能复位的鳞片恢复原位置，圆柱面跳动达到0.05mm。重新装上转矩伺服电机转子，旋转转台安装座，转动正常，故障排除阿特拉斯空压机配件。
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