數控臥式車床刀盤過載問題分析

蔡進，沈朋

中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

LB300－CX1000數控臥式車床是我公司2004年購買的日本原裝進口設備，主要用于加工小齒輪軸等零件。

2 故障現象

近期，數控臥式車床在加工過程中，偶爾會出現1181-21 警告A： MCS DIFF OVER T軸 F28（見圖1），它的簡單解釋就是旋轉刀盤（見圖2）過載報警，復位后又可以繼續完成換刀動作。故障內容簡單，但現象比較奇怪，據操作人員介紹，該報警以前也曾出現，大概一個月出現一次，因為復位后仍可繼續加工，沒有在意，現在有時一天就出現一次，出現的頻次越來越多，情況越來越嚴重，影響了設備的正常使用。

圖1 報警信息

圖2 旋轉刀盤

3 診斷方法

針對機床在換刀時出現的報警信息，了解到刀盤的旋轉動作是系統發出指令后，刀盤在液壓的作用下松開，伺服電動機通過齒輪傳動帶動刀盤旋轉，刀盤到達目標位置，電動機停止旋轉，刀盤鎖緊。根據這樣的動作情況，將從機械、電氣和液壓3個方面來分析這個問題。

（1）機械方面 電動機通過齒輪傳動刀盤旋轉，機械部件是否出現磨損、斷裂情況，導致傳動的卡頓。

（2）電氣方面 控制刀盤旋轉的時候，伺服電動機是否執行到位，控制系統是否出現異常；同時刀盤的位置檢測由伺服電動機的編碼器決定。

（3）液壓方面 刀盤內部有鎖緊液壓缸，檢查在液壓的作用下是否執行松開和夾緊動作，液壓壓力是否正常等[1]。

4 解決措施

1）為了縮小檢查范圍，斷開電動機和刀盤的連接，執行刀盤旋轉，電動機可以旋轉無異常。恢復電動機和刀盤的連接（見圖3），則會出現故障，因此認為故障應該是在刀盤電動機（見圖4）有負載的情況下才會發生，暫時排除了電氣方面的問題。

圖3 刀盤與電動機連接

圖4 刀盤電動機

2）檢查液壓系統，刀盤夾緊和松開的狀態是正常的，壓力已達到設定的值，所以也排除了液壓方面的問題。

3）參照簡單的機械結構圖樣，從外向內慢慢地解體刀盤。這是一臺老設備，刀盤的機械部件多年未解體過，通過解體，可以看到內部的刀盤離合器（見圖5）、液壓缸、刀盤活塞桿（見圖6）和傳動齒輪等部件。

圖5 刀盤離合器

圖6 刀盤活塞桿

將刀盤拆解后并沒有發現明顯的磨損、斷裂和變形的情況，液壓缸有漏油的現象，但也不是很嚴重，不至于導致刀盤無法旋轉。帶著疑問，重新將刀盤組裝起來，試機3次，刀盤的旋轉動作完成得很好，就在這時，故障又出現了，刀盤在旋轉過程中過載報警。

4）再次梳理設備的故障信息，排查設備的可疑項[2]，因為認為機械部分應該沒有問題，所以再次將關注點轉向刀盤電動機編碼器和刀盤驅動控制器（見圖7、圖8）。對待這樣沒有規律可循的報警，替換法是解決問題的快捷方法。首先替換了電動機編碼器，發現問題仍存在。然后將驅動控制器拆下來檢測（市場上已買不到這樣的老款驅動控制器），發現內部電子元器件部分還是有問題，維修后安裝試機，故障就得到了解決。

圖7 刀盤電動機編碼器

圖8 刀盤驅動控制器

一般認為刀盤在旋轉過程中出現過載現象，從而電動機停轉，驅動控制器必然會報警，這是正常的邏輯。但這一次的維修情況卻是反邏輯的，故障原因在于驅動控制器的老化，導致內部電子元器件性能下降，從而觸發了電動機過載報警。

5 結束語

設備的故障現象初看似乎很簡單，但是研究問題和尋找原因卻比較曲折，走了不少彎路，維修時間也比較久。對于使用了十幾年的設備，電氣故障現象怪異且隱蔽，排查的難度很高，配件的維修和替換也難，希望借此文章為設備維修的同仁在遇到類似問題時提供一些借鑒。