加工中心故障的原因分析及排除


       INNSE在一次加工过程中偶发一次操作者按急停按钮后Z轴突然下滑  ,刀具直接撞到了工作台  ,造成了设备严重损坏 。
1 原因分析
       该设备的Z轴属于重力轴  ,没有安装平衡缸装置  ,只是在Z轴伺服电机和丝杠上分别安装了电磁闸  ,电磁闸失电制动 。电磁闸作用其一是在Z轴伺服具有使能、Z轴不运动时制动Z轴  ,增加Z轴的刚性;其二是在Z轴伺服无使能或停机状态制动Z轴  ,防止Z轴下滑 。
       按急停按钮后  ,Z轴伺服没有使能  ,下滑故障原因应该是制动出了问题  ,而且是两个制动器同时出了问题 。分析原因一可能是两电磁闸同时损坏  ,经检查排除了此原因 。原因二是两电磁闸的电气控制同时出现了问题 。
1.1 两电磁闸电气控制原理
       图1中电机电磁闸线圈受KA4200常开触点和KAZ/1常闭触点的控制:KA4200线圈得电、同时KAZ/1线圈失电  , 电机电磁闸线圈得电松闸;KA4200线圈失电或K AZ/1线圈得电  ,电机电磁闸线圈失电抱闸 。
        图2中丝杠电磁闸线圈受KA4201和KAZ2/1的控制: KA4201线圈得电、同时K AZ2/1线圈失电  ,丝杠电磁闸线圈得电松闸;KA4201线圈失电或K AZ2/1线圈得电  ,丝杠电磁闸线圈失电抱闸 。
       加工程序中执行M 11 指令  ,P L C 输出点有输出  , KA4200、KA4201线圈得电;加工程序中执行M10指令控制PLC输出点无输出  ,KA4200、KA4201线圈失电 。加工过程中Z轴运动时执行M11指令  ,Z轴停止时执行M10指令 。
       KAZ/1、KAZ2/1线圈受Z轴伺服控制器AS1/AS2触点的控制 。
       AS1/AS2是一个开关量信号  ,反映伺服驱动脉冲使能663端子的状态  ,驱动无脉冲使能  ,伺服电机无电磁制动力  ,AS1/AS2触点闭合  ,驱动有脉冲使能  ,电机具有电磁制动力  ,AS1/AS2触点断开 。
1.2 控制故障原因分析
       由控制原理分析  ,Z轴制动状态如表1  ,故障发生时间是在由状态1向状态4转换过程中  ,伺服电机失去电磁制动力后两电磁闸没有及时制动造成了Z轴下滑 。
       原因一:急停后  ,伺服失去使能信号  ,电机失去电磁制动力;同时AS1/AS2闭合  ,KAZ/1、KAZ2/1得电动作  ,断开两电磁闸线圈电路进行抱闸 。现场两动作过程存在2~3s 的时间差  ,先失电机电磁制动力后有电磁闸制动  ,设计的互锁功能未实现 。


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结语      该精加工服务中心专用设施改建后  ,已选用十几年  ,未再遭受此告警  ,提高了了专用设施操作的安全保障性 。


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