德國哈默C40U機床C 軸轉臺故障原因分析與處理

李軍鋒，賀奕

昌河飛機工業（集團）有限責任公司 江西景德鎮 333002

1 序言

我公司一臺哈默C40U機床配置海德漢iT530系統，屬于搖籃式五軸數控機床，其C軸轉臺采用力矩電動機驅動，由液壓制動器制動。由于力矩電動機直接驅動，所以C軸的圓光柵除了用于速度、位置檢測外，還需要為力矩電動機提供電磁角度，使得磁偏角與機械角度完全重合，從而在任意位置都能達到最大的輸出轉矩。

2 故障現象

C40U機床在加工過程中，突發“2923 EMERG.STOP GENERAL C3B0 Motor C does not rotate”報警，重新上電后，報警無法消除，故障一直存在，對C軸進行屏蔽后，機床可以上電。

3 故障分析

機床上電后，開啟機床的防護門，轉動A軸到0°，保持轉臺在水平位置，按下急停按鈕。通過旋轉液壓站的溢流閥旋鈕，可以對液壓站進行卸壓，卸壓之后，C軸失去液壓鎖緊壓力。C軸是否有壓力，可以通過液壓站上的數顯壓力表進行判斷（見圖1），當數顯壓力表顯示0時，表示C軸的鎖緊壓力完全釋放。卸除轉臺C軸的液壓鎖緊壓力后，人工無法轉動轉臺，說明轉臺已經在機械上鎖死，由此判斷需要拆卸轉臺C軸進行進一步檢查。將C軸溢流閥釋放開關鎖緊后，重新上電，除C軸不能旋轉外，其他軸可以正常運行。

圖1 開啟溢流閥釋放C軸的液壓鎖緊壓力

4 故障處理

1）A軸限位在-90°～＋25°。當A軸限位在-90°時，轉臺底部朝向內部，無法拆卸，需要將A軸限位放開至＋90°后，才能對轉臺底部進行拆卸。修改方法為：按下MOD按鈕，輸入密碼95148，找到MP910的A軸，將A軸正向限位修改為＋90°，按下END按鈕結束并保存；按下MOD按鈕，輸入密碼984651，找到MP650的A軸，將A軸的安全位置限位修改為＋90°，按下END按鈕結束并保存。這時系統會自動重新起動，待系統重新起動后，需要輸入確認密碼5038167，當密碼正確輸入后，機床正常進入系統。這時機床可以正常上電，但由于系統重要參數被修改，所以需要進行坐標軸位置確認，才能允許機床移動。確認方法為：按下CYCLE START按鈕，X軸開始慢速移動，當移動至正確位置時，出現對話框，詢問位置是否正確，選擇“YES”，按下CONFIRM按鈕確認，直至完成所有軸的確認。由于C軸被屏蔽，C軸不需要確認。

2）拆卸外殼后，可以看到C軸制動器以及C軸光柵尺的部分固定螺栓完全斷裂，其他螺栓也存在不同程度的損傷（見圖2中紅圈部分）。

3）拆卸轉臺的圓光柵時，拆卸帶有紅圈標記的固定螺栓后（見圖3），取出轉臺的圓光柵。需要注的是，其他螺栓是圓光柵的裝配螺栓，一定意不要拆卸。

圖2 拆卸外殼后斷裂螺栓位置

圖3 圓光柵固定螺栓

4）拆卸光柵之后，拆卸均勻分布的12個固定螺栓（見圖4紅圈標識螺栓所在圓周上的螺栓），可以取出光柵尺固定環（也稱防護罩）。

圖4 圓光柵防護罩固定螺栓

5）拆卸水冷管、液壓管和氣密封管等各種管線，需要注意兩點：首先，需要對進水口和出水口進行標記后再拆卸轉臺電動機的水冷管；其次，電動機繞組的動力線和溫度傳感線不需要拆卸（見圖5）。

6）固定制動器有兩個定位銷，需要進行拆卸（見圖6）。

7）拆卸制動盤內圈的固定螺栓（見圖7中兩紅圈內螺栓）之后，可以將制動盤與轉臺分離，分離后轉臺可以人工轉動。由此可以確認只是制動器出現機械故障，而電動機及轉臺軸承的狀態良好。

圖5 管線拆卸位置

圖6 拆卸制動器的定位銷位置

圖7 轉臺制動盤內圈的固定螺栓

圖8 轉臺制動盤外圈的固定螺栓

8）拆卸轉臺制動盤外圈的均勻分布的32個固定螺栓（見圖8除最內圈螺栓外的其他螺栓）之后，可以取下轉臺制動盤。需要注意的是，由于該制動盤質量較大，需要使用吊環，用吊車提住后才能進行螺栓拆卸，以免出現安全問題。

9）拆卸制動盤之后，對轉臺心軸進行檢測（見圖9），徑向圓跳動在0.01mm以內，軸向圓跳動為0.04mm，初步判斷轉臺軸承略有損傷。

圖9 轉臺心軸精度測試

10）對制動盤進行清理及分解。在分解的過程中發現制動盤有較嚴重的磨損，說明完全是因為制動器的制動盤機械損傷導致制動盤無法旋轉。該制動器大體分為三部分：制動盤、銅質制動鼓及與轉臺連接的內圈連接片。對此三部件進行清理、打磨后，保證接觸面光滑，沒有摩擦。

11）重新組裝后，在地面使用手動液壓泵進行測試，當手動泵入液壓后，制動器能鎖住，但當液壓釋放后，制動盤有輕微摩擦現象。

12）重新拆卸制動器，發現銅質制動鼓沒有完全復位，原因是復位膠條的厚度不夠（見圖10），當液壓釋放后，不能完全復位制動鼓。經過測量，制動盤端面到制動鼓之間還需要增加1mm的距離，才能完全對制動鼓進行復位。使用厚度1mm軟性鋁合金墊圈（見圖11）加固到制動鼓的端面上，測試時能順利完成制動與釋放動作。

圖10 復位膠條厚度不夠

圖11 增加的軟性鋁合金墊圈

13）C軸轉臺制動器安裝完成后，由于C軸拆卸了光柵尺，而且C軸是由力矩電動機驅動的，所以光柵尺作為同步軸，需要進行同步校準，否則機床上電后，會出現“C380 Motor C not controllable ”報警。同步角設定方法為：將MP2254.3參數原值2改為0，MP2256.3參數原值+15331658 改為0，MP2257.3參數原值+16744175改為0，重新上電后，系統會自動讀取同步角并存入MP2256.3和MP2257.3，報警消除后，將MP2254.3修改為原值2，完成同步角設置。

14）重新上電后，觀察C軸的旋轉電流在4%左右，溫度27℃，屬于正常范圍。當按下急停按鈕后，C軸可以制動，轉臺能可靠鎖緊。M25指令可實現C軸放松，M26指令可實現C軸鎖緊。

5 結束語

對于這種采用力矩電動機驅動的C軸轉臺故障，進行故障排查時，要綜合機械、液壓和電氣等多種手段進行分析，列出可能導致問題出現的各種原因，然后對可能的原因進行逐一排查和測試，最終確定準確的故障原因，才能解決設備的故障問題，使機床恢復正常運行。