SAJO10000 加工中心換刀及冷卻液報警故障的修復

李 敏

（中航發貴州黎陽航空動力有限公司運行保障部，貴州遵義 550014）

0 引言

某分廠SAJO10000 五軸臥式加工中心采用SIEMENS 840D 數控系統，主要用于加工箱體類和橋體類零件，操作人員在進行某零件加工自動換刀時經常出現報警，導致不能進行正常換刀操作；另外，該機床還經常出現510011#報警：Coolant not enabled 即冷卻液未啟動報警，出現冷卻液未啟動報警后設備停止運行，只有通過操作復位鍵RESET 后才能重新進行加工，嚴重影響了生產進度，并降低生產效率，需盡快明確故障產生原因并修復。

1 故障原因分析

1.1 換刀報警

SAJO10000 五軸臥式加工中心為鏈式刀庫，機械手實現刀庫與機床主軸之間刀具的傳遞和裝卸。在換刀過程中，動作中斷，發出報警，內容顯示：機械手伸出故障。該機械手驅動方式為液壓控制，產生的報警故障可能由與之相關的液壓或氣壓系統異常、機械卡死、松脫等造成或某個輸入或輸出信號不對，出現斷路、短路，位置檢測不到位，繼電器損壞而引起等。

1.2 冷卻液報警

510011#報警：“Coolant not enabled”，即冷卻液未啟用報警。而該報警可能由于報警線路電源及輸入電路異常或傳感器異常等引起。

以上報警故障原因均需要進一步排查才能明確。

2 故障排查

2.1 換刀報警

該機床自動換刀動作是液壓動力，所以首先排查液壓系統壓力是否異常。由于該液壓站是經過改造的，而其保壓回路上沒有安裝壓力表，不能直接判斷出液壓系統是否有工作壓力，只能采取其他方法，方法是關機重啟機床，觀察液壓泵電機是否工作正常，按此方法操作后發現，液壓泵電機并沒有正常工作從而導致液壓系統無正常工作壓力。為了找出液壓電機不工作的原因，繼續檢查液壓電機控制電路，發現斷路器QM6 已經跳匣斷開（圖1）。用萬用表測電機三相繞組，電阻不平衡。測對地絕緣電阻有幾兆歐姆。通電再試，QM6 又跳匣斷開，但斷路器QM4 并沒有動作。用手摸電機外殼是發熱的，再測電機對地絕緣電阻為零，此時可以確定液壓電機是損壞的。將液壓電機拆下后，同時檢測液壓站內接觸器KM 負載端的三相電源均正常，進一步檢查發現，電機繞組燒壞。

安裝修好的電機，通電后運轉正常，但該電機只正常工作了1 d 后又不工作了。通過測量三相電源發現，是由于電機缺相導致電機燒壞引起的，這說明線路有不正常的地方。為了找出缺相原因，找了一臺1.1 kW 的電機接入電路。經多次起動運轉，發現電機運行狀況明顯不對，此時檢測505、506、507 之間的電壓，發現505和506 之間的電壓僅200 多伏特，而不是要求的380 V左右。查看電路，發現主控制柜內QM4 的輸入端和輸出端分別用導線進行短接，而且接觸器KM4 的底座沒有固定在安裝板上，整個是懸空的，僅僅靠KM4 與QM4之間的聯接導線進行固定。分析認為，可能是KM4 沒有固定好而造成主觸頭接觸不良引起電源缺相，所以造成發生缺相故障時QM4 沒有跳匣斷開了。檢查QM4、QM6 的銘牌參數，QM4 工作電流為8～10 A、QM6 的額定工作電流為30 A，但是液壓泵電機的額定功率為5.5 kW，工作電流為11 A，可見QM4、QM6 在電路中均不能起到過流（載）保護作用，QM6 只有在電機對地短路時才起到短路保護作用，所以就出現因缺相而燒壞電機的故障。

圖1 液壓電機控制電路

電機修復后正常運行了2 d 后再次出現了異常，機床出現510003#報警：電機熱保護開關動作。經檢查是由于QM4 動作，隨即對該斷路器進行合匣，但其立即跳匣斷開。進一步檢查，發現接觸器KM 始終是在吸合狀態，在吸合狀態用表分別測輸入與輸出端，有一相不通。拆下該接觸器用手壓動動作機構，感覺動作有些發澀。拆開接觸器內部檢查發現，其3 對觸頭已嚴重燒蝕變形且有熔焊現象，造成液壓泵電機運行時好時壞。

2.2 冷卻液報警

SAJO10000 臥式加工中心在加工中常出現510011#報警，有時還出現700260# 報警“Safety equipment released”和700105#報警“Spindle cooling not ok”。這類報警均為冷卻液報警，出現報警后機床自動停止，必須通過操作復位鍵RESET 后機床才重新進行加工。而經過檢查，引起報警的輸入信號有I33.0、I33.1、I33.2、I33.3、I34.6、I35.5、I45.1、I47.5，當出現報警后即調出相關PLC 的輸入信號狀態仔細查看，以上信號狀態顯示是“1”均為正常，再檢查相關的元器件也沒有發現異常。報警出現的時間及頻率不固定，有時是2 h、有時是4 h 出現一次。由于SIEMENS 系統沒有跟蹤信號變化的功能，所以為了搞清楚發生報警時的輸入信號狀態，采取了人工觀察相關輸入信號變化的方法。方法是在機床啟動加工后，即將顯示界面轉到PLC 的信號狀態，通過約2.5 h 不間斷的持續觀察，終于觀察到了出現510011# 報警前后輸入信號的變化過程。PLC 輸入信號只有I35.5 從“1→0→1”變化，而且信號從“1”到“0”再到“1”跳變時間少于5 s，由于變化時間很短，不細心觀察很難發現該變化。由此判斷輸入信號I35.5 是引起510011#報警的根本原因。

I35.5 是流量傳感器ST3601 的輸出信號，作用是檢測主軸冷卻流量，當流量低于設定值時，流量傳感器的輸出斷開，I35.5就變為“0”。是否是冷卻系統突然發生變化引起的，再檢查相關冷卻裝置也是正常的。當再次發生相同報警時，冷卻系統的壓力表顯示也沒有發生變化。經分析可能是流量傳感器的問題，再次觀察發生報警前后流量傳感器的指示燈情況：正常時黃色LED指示燈常亮，綠色LED 指示燈在左數第二個和第四個之間來回點亮。當黃色和綠色LED 指示燈熄，紅色LED 指示燈閃亮時機床發生報警，但紅色LED 指示燈也只是閃了幾下即熄滅，隨即黃色和綠色LED 指示燈亮，又恢復到前面的正常狀態，這一過程估計還不到5 s 即可結束。

通過查找有關資料，了解該流量傳感器的正確使用方法：4個紅色LED 指示燈，紅燈亮時表示沒有調準；1 個黃色LED 指示燈，黃燈亮時表示有轉換輸出；6個綠色LED 指示燈，綠燈亮時表示已調準（圖2）。通過上面的現象分析，該流量傳感器靈敏度下降是造成檢測不準的原因。

圖2 ST3601 流量傳感器使用方法

3 解決措施

3.1 換刀報警

（1）更換原來的斷路器QM4，重新選擇斷路器參數型號，并按電路圖規范接入線路；更換接觸器KM4 并重新固定，修理燒壞的電機重新安裝，通電后機床完全正常。

（2）更換燒蝕變形的接觸器后，液壓泵運行正常，而且以前出現的液壓泵時好時壞的情況再也沒出現。

3.2 冷卻液報警

順時針緩慢調節靈敏度旋鈕，使右邊第五個綠色LED 指示燈亮，機床完全正常。

4 結論

隨著數控設備的普及，數控設備在工廠的應用越拉越廣泛，在進行零件加工時機床會出現各種報警，面對這些報警故障，在熟悉機床構造、動作原理的基礎上對故障原因做一一排查，才能明確故障產生原因并徹底解決，同時也積累了機床的修理經驗。