谈治国

（北京二七轨道交通装备有限责任公司资产管理部设备维修管理中心，北京 100072）

加工中心垂直轴是指加工中心进给轴中进给丝杠与水平面垂直的轴。由于其垂直于水平面，因自重、滚珠丝杠不能自锁的原因，在设计上考虑的因素多，轴的控制相对其他轴复杂很多。例如在结构上要有电磁抱闸，大型的加工中心的平衡系统还有液压和电气的很多保护。从维修角度需要考虑的因素要比其他进给轴多。电气部分的信号是否满足要求，机械传动、连接和精度，液压部分的动作是否正常，机电液联锁信号传送是否正常，传感器信号是否正常等等各个方面。下面的3个例子，故障的形成原因分别为机械、液压、电气部分，它们的分析方法和解决方案也不相同。

故障1

故障现象:

我公司有一台西班牙进口4000卧式加工中心。Y轴（垂直轴）运行到换刀位置（上死点附近）出现Y轴向下掉现象，自动换刀功能不能完成，西门子数控系统报警25050（轮廓监控报警），液压报警，急停报警。机床不能正常工作。

故障检查和分析:

笔者现场观察发现机床只在Y轴接近上死点位置发生故障，在Y轴其他位置和其他轴运行都没有故障。对机床故障进行全面的分析:该机床Y轴平衡系统为液压+氮气平衡系统。平衡系统与机械的连接为链条连接结构。对机床进行全面的测试。如果如下:

（1）测试平衡系统压力正常。

（2）连接部分的压紧螺钉不松动，正常。

（3）Y轴的丝杠和螺母正常，其润滑正常。

（4）电动机抱闸供电正常。

（5）Y轴电动机编码器和光栅尺连接正常、信号正常。

平衡系统用链条连接，其自身负载Z轴和主轴箱属于重载，链条结构在重载工作的条件下有伸长的可能。平衡液压缸的行程是一定的，链条伸长后不能完成平衡动作。机床运行接近Y轴换刀坐标点的位置恰好是平衡液压缸的端头位置。链条伸长后在该位置形成的平衡力突然减小，Y轴电动机负载突然增大，数控系统和伺服系统不能控制Y轴的下滑，西门子数控系统接收到驱动过载信号，锁紧Y轴，生成25050轮廓监控报警，急停报警，关闭液压系统产生液压报警。

故障排除:

机床故障的原理和故障的成因分析明确了，解决方案制定就比较容易了。链条连接结构可以有多种方法解决伸长问题:（1）更换伸长链条。（2）减少链条的节数。（3）在强度允许的情况下可以缩短其连接尺寸。经过论证链条的强度可以满足使用，而更换链条需要订货和解体机床相应的结构件工作量比较大。最后决定实施减少链节的维修方案。结果，减少链节方案满足了机床正常使用的要求。机床该故障彻底修复。

故障2

故障现象:

我公司有一台西班牙进口卧式14000加工中心。机床在Y轴（垂直轴）将要移动的时候报警25050。查阅西门子报警手册，25050为轮廓监控报警。25050报警实际是数控系统监测到反馈信号同数控系统发出的轴移动信号比较超差。经过观察该报警只在Y轴移动时产生，其他轴移动的时候机床正常。机床产生报警的时候Y轴驱动上没有报警显示。机床的各种方式均正常。

故障检查和处理:

该机床垂直轴有电磁抱闸保证机床在失电状态下避免下滑引起事故，故首先怀疑电磁抱闸上电没有动作，电磁抱闸没打开。电路见图1。检查结果如下:

（1）用万用表测量机床在关机状态下Y轴电磁抱闸的电阻24 Ω。阻值正常，线路正常。

（2）查看PLC的输出A72．0在机床开机状态是1态，PLC有输出，状态正常。

（3）用万用表测量机床开机状态Y轴电磁抱闸的继电器KA1600输出（机床开机电磁抱闸应该得电），没有电压显示;测量电磁抱闸的供电电源有24 V、正常，继电器有吸合动作。怀疑继电气接点有问题，更换继电器。测量电磁抱闸电压正常。试车机床正常，故障排除。

故障3

故障现象:

我公司有一台西班牙TL25卧式加工中心，西门子840D数控系统，S7－300的PLC控制。加工工件的过程中Z轴在进给，Y轴随机向下掉。同时CNC报警25050、21612。

25050轴%1轮廓监控，21612通道%1轴%2 VDI信号'伺服使能'位移时被复位。

经查阅 840D 手册，Y轴伺服使能是DB32.DBX2.1，是PLC至NC的信号。

故障检查和排除:

用S7监控软件上传机床PLC程序，如图2。

表1 信号与输入点的对应关系

用交叉参考表分析PLC程序，查阅输入状态。因机床为随机故障，机床好的状态和故障状态时自动运行程序的时候DB200.DBX6.2、DB285.DBX0.2为0，没有变化。所以只用重点分析如下信号的状态:

在S7软件中打开数据块DB351、DB350、DB356，对应电路图分析，以上信号同输入点的对应关系如表1。其中:

机床Y轴为垂直轴，用平衡油缸结构保持Y轴平衡。观察Y轴运行过程，平衡压力正常。平衡压力开关为1态;机床运行正常和故障报警时也没有发现变化。结果如下:

（1）机床没有急停报警，急停开关是正常的。

（2）驱动没有报警，驱动就绪信号良好。

（3）调整方式开关状态良好。

（4）半自动开关状态良好。

经过分析，平衡压力没有问题，其他信号也没有问题，可能压力开关闪断了，使DB32．DBX2．1为0。短接平衡压力开关，运行机床试验。经过两周的试验，机床25050、21612报警不再出现了。证明了推断是正确的。将压力开关更换，机床故障排除。