黃賢超 滕 強(qiáng) 董春強(qiáng) 曾 力

（中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，四川綿陽(yáng) 621900）

一般數(shù)控車(chē)床都配備有尾座，尾座主要有3種用途:裝上鉆頭或鉸刀可進(jìn)行鉆孔或鉸孔、裝上絲錐或套絲器可攻絲或套絲、在套筒內(nèi)裝入頂尖可用來(lái)支承工件。尾座拖動(dòng)動(dòng)力為手動(dòng)或自動(dòng)，其中通過(guò)尾座拖動(dòng)插銷由Z軸拖動(dòng)是一種常見(jiàn)的拖動(dòng)方式。以下就介紹一例尾座拖動(dòng)插銷不能縮回的故障實(shí)例及其解決的辦法。

1 故障現(xiàn)象

Vturn－36數(shù)控車(chē)床，尾座拖動(dòng)后，拖動(dòng)插銷不能收回，一段時(shí)間后造成Z軸過(guò)載伺服報(bào)警，然后插銷自動(dòng)縮回。

2 故障分析與解決方法

2.1 尾座拖動(dòng)控制原理

尾座由Z軸通過(guò)尾座插銷拖動(dòng)，拖動(dòng)插銷和尾座鎖緊裝置由液壓控制。

如圖1所示，機(jī)床運(yùn)行時(shí)，尾座放松電磁閥不得電，尾座夾緊，尾座拖動(dòng)插銷處于縮回狀態(tài);尾座移動(dòng)時(shí)，尾座放松電磁閥得電，夾緊缸卸壓，尾座處于松開(kāi)狀態(tài)，拖動(dòng)插銷油缸卸壓，插銷因彈簧作用伸出，通過(guò)Z軸拖板拖動(dòng)尾座運(yùn)動(dòng)。

2.2 故障現(xiàn)象分析

當(dāng)松開(kāi)尾座拖動(dòng)按鈕時(shí)，尾座拖動(dòng)插銷不能縮回，這時(shí)如果機(jī)械地捅電磁閥，使閥芯動(dòng)作，插銷就能夠完全縮回，使尾座放松。據(jù)此現(xiàn)象判斷尾座拖動(dòng)插銷不能縮回的可能原因?yàn)?電磁閥沒(méi)有動(dòng)作或動(dòng)作不到位;油路堵塞;尾座插銷縮回時(shí)存在機(jī)械故障等。

檢查電磁閥，電磁閥在通電和斷電時(shí)閥芯動(dòng)作正常。檢查油路也未發(fā)現(xiàn)管路堵塞和漏油。手動(dòng)通斷尾座放松電磁閥電源，檢查尾座拖動(dòng)插銷液壓缸動(dòng)作，未發(fā)現(xiàn)有卡死現(xiàn)象;檢查尾座松開(kāi)夾緊狀態(tài)尾座擺動(dòng)情況，用千分表檢測(cè)有10～30 μm變化，屬正常范圍內(nèi)。

為了更詳細(xì)地了解故障信息，我們做了幾次試驗(yàn)再現(xiàn)故障過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在松開(kāi)尾座拖動(dòng)按鈕而尾座拖動(dòng)插銷未縮回時(shí)，Z軸驅(qū)動(dòng)器負(fù)載變大，直至發(fā)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警關(guān)閉動(dòng)力電源，Z軸有明顯的回退現(xiàn)象，然后尾座拖動(dòng)插銷縮回;或者在這個(gè)過(guò)程中手動(dòng)接通尾座放松電磁閥電源，尾座有明顯的向前移動(dòng)的現(xiàn)象，然后斷開(kāi)尾座放松電磁閥電源，尾座拖動(dòng)插銷縮回。這一現(xiàn)象說(shuō)明在手動(dòng)拖動(dòng)尾座停止時(shí)，尾座與Z軸拖板之間存在機(jī)械卡阻。下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)和尾座拖動(dòng)的PLC邏輯關(guān)系分析尾座插銷縮回時(shí)存在機(jī)械故障的原因。

松開(kāi)尾座拖動(dòng)按鈕時(shí)，尾座放松電磁閥立即失電，同時(shí)通知NC停止Z軸運(yùn)動(dòng)。經(jīng)尾座放松及拖動(dòng)插銷液壓控制分析，尾座鎖緊缸和插銷油缸同時(shí)得油，但是尾座拖動(dòng)插銷由于有彈簧力的阻力作用，使尾座插銷縮回時(shí)比尾座鎖緊存在一個(gè)滯后時(shí)間;由于Z軸停止有一個(gè)減速過(guò)程，當(dāng)Z軸停止時(shí)相比尾座又前進(jìn)了一段距離，導(dǎo)致尾座插銷與Z軸拖板之間存在機(jī)械卡阻而無(wú)法縮回，也導(dǎo)致了Z軸驅(qū)動(dòng)器負(fù)載變大而出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警，切斷伺服系統(tǒng)的動(dòng)力電源。當(dāng)伺服系統(tǒng)斷電后，Z軸不再有前進(jìn)動(dòng)力，尾座插銷與Z軸拖板之間阻力消失，油壓使尾座插銷縮回。故障分析結(jié)果與故障現(xiàn)象符合。因此故障原因是尾座插銷縮回和尾座鎖緊之間的時(shí)序差不正確所致。

結(jié)合機(jī)床資料及尾座工作的PLC邏輯關(guān)系分析，解決這個(gè)問(wèn)題的途徑有3種方法:①在尾座鎖緊油路增加緩沖元件，使尾座鎖緊之前先縮回尾座拖動(dòng)插銷;②更改液壓油路，將尾座松開(kāi)與插銷伸縮分別由兩個(gè)電磁閥控制，更改相應(yīng)的控制邏輯;③更改控制邏輯，使尾座鎖緊動(dòng)作延遲至Z軸完全停止以后。

3 解決方法

根據(jù)前面的分析結(jié)果，采用前兩種方法需要更改油路，實(shí)際操作難度較大，作為最后考慮的辦法;而且由于該機(jī)床屬于成熟產(chǎn)品，我們估計(jì)在設(shè)計(jì)上應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)這么大的缺陷;因此希望用第三種方法通過(guò)修改機(jī)床PLC參數(shù)解決問(wèn)題。查閱機(jī)床PLC，控制尾座工作的輸入輸出點(diǎn)及定時(shí)器如下:

X0001.3:TAILSTOCK BODY ADVANCE（尾座前進(jìn)按鈕輸入）;

X0001.4:TAILSTOCK BODY RETRACT（尾座后退按鈕輸入）;

Y0005.5:TAILSTOCK BODY FREE（尾座放松電磁閥控制輸出）;

TM13:BODY NOT IN POTION DELAY TIME;

TM14:BODY IN POTIONDECELERA TIME;

TM23:TAILSTOCK BODY TIMER ERROR;

與尾座控制有關(guān)的定時(shí)器有TM13、TM14、TM15三個(gè)，從定時(shí)器名稱上不能確定這些定時(shí)器的實(shí)際用途，仔細(xì)分析尾座拖動(dòng)控制部分PLC程序，將與手動(dòng)控制尾座拖動(dòng)的部分PLC程序摘錄如圖2所示。

根據(jù)PLC控制程序N00683，在手動(dòng)拖動(dòng)尾座按鈕釋放后，R0059.5接通，程序N00685和N00686觸發(fā)TMR0013，保持 R0059.7接通 TMR0013所設(shè)定的時(shí)間，根據(jù)N00688條件控制，在R0059.7接通的時(shí)間內(nèi)R0060.0保持接通，尾座仍然保持放松狀態(tài)。

根據(jù)故障現(xiàn)象及故障產(chǎn)生分析，故障原因是TMR0013延時(shí)時(shí)間設(shè)置不正確。查閱PMC控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)TMR0013設(shè)置值為0，通過(guò)多次調(diào)試，將其修改為為1496（即延時(shí)1.5 s），尾座工作正常，故障徹底消除。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)更改尾座鎖緊延遲時(shí)間，徹底解決了拖動(dòng)尾座后尾座拖動(dòng)插銷不能完全縮回導(dǎo)致的Z軸過(guò)載問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題暴露出機(jī)床廠在機(jī)床調(diào)試過(guò)程中的一些疏忽，雖然設(shè)計(jì)時(shí)考慮了相關(guān)的延時(shí)定時(shí)器，但在調(diào)試時(shí)沒(méi)有設(shè)定正確的延時(shí)時(shí)間，導(dǎo)致機(jī)床在使用過(guò)程中發(fā)生異常。因此我們?cè)诰S修這類故障時(shí)，不要拘泥于廠家資料，應(yīng)根據(jù)機(jī)床實(shí)際工作情況修改參數(shù)或進(jìn)行合理的改進(jìn)，使機(jī)床工作正常。

［1］Vturn－36機(jī)床操作說(shuō)明書(shū)［Z］.

［2］Vturn－36機(jī)床維修說(shuō)明書(shū)［Z］.