數控機床主軸換擋原理及故障處理

張豹，慕利軍

（北奔重型汽車集團有限公司設備維修中心，內蒙古包頭014030）

數控機床主軸換擋原理及故障處理

張豹，慕利軍

（北奔重型汽車集團有限公司設備維修中心，內蒙古包頭014030）

分析數控機床主軸換擋原理，介紹換擋故障排除方法。

數控機床；換擋原理；故障處理

0 概述

數控機床換擋故障是數控機床維修中頻繁出現的故障，因換擋控制方式不同，出現故障后進行維修調整的難易程度也不相同，下面以常見的兩種控制方式來分析控制原理及換擋故障的維修。

1 數控機床主軸換擋原理

1.1 主軸擺動換擋原理

當主軸轉速超過換擋轉速或執行M41、M42等換擋指令時，通過系統PMC控制主軸電機實現擺動控制（以較低的轉速正轉幾秒，暫停后在反轉幾秒），同時驅動相對應的液壓閥線圈，換擋機構開始換擋動作，當檢測到換擋到位信號后主軸停止擺動，換擋指令完成。如果在換擋設定時間內沒有檢測到換擋到位信號，系統報警，停止換擋動作。主軸換擋結構圖見圖1。

1.2 主軸固定位置換擋原理

當主軸轉速超過或低于換擋轉速或執行M41,M42等換擋指令時，主軸旋轉到當前擋位的換擋位置停止，通過PMC輸出執行換擋信號，換擋機構開始換擋動作，當檢測到換擋到位信號換擋指令完成。如果在換擋設定時間內沒有檢測到換擋到位信號，系統報警，停止換擋動作。主軸換擋結構圖見圖2。

圖1 主軸換擋結構圖

圖2 主軸換擋結構圖

2 常見故障及處理流程

（1）主軸擺動換擋常見故障。①換擋機構沒有動作；②主軸沒有正反轉；③沒有檢測到換擋到位信號；④換擋動作聲音大；⑤主軸換擋頂齒。

（2）主軸固定位置換擋常見故障。①換擋機構沒有動作；②沒有檢測到換擋到位信號；③主軸換擋頂齒。

故障處理流程見圖3。

圖3 常見故障處理流程

3 維修實例

（1）數控加工中心V-40從高擋向抵擋換擋過程中，主軸不停擺動，出現換擋超時報警。該故障按照換擋維修流程進行維修，換擋輸出信號Y26.1輸出為1，換擋機構由氣缸控制執行，控制氣缸的氣動換向閥沒有動作，經檢查氣壓正常，連接管路沒有漏氣現象，判斷是氣動換向閥故障。通過對氣動換向閥檢查，發現一側電磁閥線圈燒壞，對閥體進行全面檢查后，更換新的線圈后故障排除。

（2）德國進口臥式加工中心，設備操作系統為西門子840D系統，主軸換擋時，出現換擋不到位頂齒故障。按照上述流程檢查，需要重新調整換擋位置。①將主軸調整到低速擋位上，在MDI狀態下執行指令SPOS=180，然后手動將主軸調整到換刀位置，用顯示屏上顯示的主軸當前角度減180°的值，添加到軸參數“MD34090（0）”中主軸重新回零點，再次執行SPOS=180來確認換刀位置是否正確，如主軸位置不正確可按上述步驟重新調試，正確后進行下一步。②手動旋轉主軸1個角度，執行高低擋位切換，尋找高低擋位能夠順暢切換的位置，把該位置主軸顯示的角度輸入到軸參數“MD35012（1）”中。③切換到主軸高擋位上，在MDI狀態下執行指令SPOS=180，然后手動將主軸調整到換刀位置，用顯示屏上顯示的主軸當前角度減180°后的值，添加到周參數“MD34090（1）”中主軸重新回零點，再次執行SPOS= 180來確認換刀位置是否正確，如主軸位置不正確按步驟3方法重調，正確后進行下一步。④在高擋位旋轉主軸1個角度，進行高低擋位切換，尋找高低擋位能夠順暢切換的位置，把該位置主軸顯示的角度輸入到軸參數“MD35012（2）”中調整完成。經上述調整后故障排除。

4 結語

在處理數控加工中心故障前，先要弄清除故障發生前的設備運行狀態，有無異響、異味，是否有操作不當等原因，還需考慮到環境的影響，包括溫度、濕度、煙塵等；要了解設備結構，控制原理進行逐步分析故障原因；根據報警內容，借助設備系統自帶的幫助功能，快速查找故障點。通過以上幾點可以對故障的產生有全面的分析，制定有效的故障處理方案。

〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.18