司聚朝

（中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司五分廠，河北 邢臺(tái) 054025）

中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司購(gòu)買(mǎi)GMC30120mdr3動(dòng)龍門(mén)鏜銑加工中心兩臺(tái)，一臺(tái)于2009年5月開(kāi)始投入生產(chǎn)，另一臺(tái)于2009年12月初開(kāi)始試加工產(chǎn)品。作為最終用戶，在做好項(xiàng)目管理的同時(shí)，還研究了該機(jī)床的技術(shù)細(xì)節(jié)。在機(jī)床的安裝、調(diào)試、試加工產(chǎn)品中不斷思考機(jī)床存在的問(wèn)題，考慮如何最大限度地保持機(jī)床的精度，預(yù)防性地減少設(shè)備故障和防止設(shè)備事故的發(fā)生，做了一些有益的技術(shù)工作。并針對(duì)1年來(lái)機(jī)床發(fā)生的重點(diǎn)故障，總結(jié)了處理這些故障的方法和操作步驟。

一、機(jī)床簡(jiǎn)介

GMC30120mdr3動(dòng)龍門(mén)鏜銑加工中心是國(guó)內(nèi)廠家通過(guò)引進(jìn)、優(yōu)化、吸收國(guó)外龍門(mén)五面體技術(shù)及滑枕動(dòng)力頭制造技術(shù)而開(kāi)發(fā)的大型龍門(mén)數(shù)控加工機(jī)床。

此加工中心精度高、效率高，零件經(jīng)一次裝夾后，可完成除安裝底面外的其余各面及孔系的工序，確保加工零件的加工精度及位置精度，是加工床身、立柱、大型箱體、板類(lèi)等重型工件的關(guān)鍵設(shè)備。在加工軋輥時(shí)，發(fā)揮其高速的優(yōu)勢(shì)，每次吃刀深度不大于6mm，以減少對(duì)機(jī)床的沖擊。

該機(jī)床屬于龍門(mén)移動(dòng)式鏜銑加工中心，由A、X1、X2、X11、X21、Y1、Y2、Z1、Z2直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)主軸C1、C2構(gòu)成。機(jī)床夾具（又稱(chēng)“工作臺(tái)”）命名為A軸，位于兩立柱之間，主要由兩V型鐵、兩滑座及工件支撐床身構(gòu)成，夾具帶有防護(hù)、潤(rùn)滑、拖動(dòng)等輔助裝置。一個(gè)V形支架是固定的，另一個(gè)支架由西門(mén)子1FT6系列交流伺服電機(jī)通過(guò)減速機(jī)傳動(dòng)，V形支架上放置加工的產(chǎn)品。夾具支撐重量80t、支撐輥徑2 000mm，總長(zhǎng)12 000mm。

龍門(mén)的移動(dòng)為X軸，X軸的驅(qū)動(dòng)通過(guò)四個(gè)西門(mén)子1FT6系列交流伺服電機(jī)和減速機(jī)實(shí)現(xiàn)。每側(cè)床身上各有兩個(gè)電機(jī)，構(gòu)成西門(mén)子命名的“雙驅(qū)動(dòng)”。當(dāng)X軸往一側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，每側(cè)床身上各有一個(gè)電機(jī)做驅(qū)動(dòng)動(dòng)力元件，另一個(gè)電機(jī)施加反方向的力矩，以便消隙。當(dāng)X軸往一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，兩側(cè)的交流伺服電機(jī)保持“同步”。因此在電氣配置中X軸細(xì)分為X1、X2、X11、X21四個(gè)直線軸。一側(cè)的滑板移動(dòng)為Y1軸，另一側(cè)的滑板移動(dòng)為Y2軸。一個(gè)主軸滑枕的伸縮為Z1軸，另一側(cè)的主軸滑枕的伸縮為Z2軸。兩個(gè)立式主軸上分別安裝有兩個(gè)直角銑頭，這樣主軸由立式轉(zhuǎn)化為臥式。兩個(gè)直角銑頭分別被命名為C1、C2軸。

二、預(yù)防性維護(hù)

1.改變加工工藝路線、提高加工精度、減少維修率

目前，該機(jī)床主要加工軋輥，工序包含：銑扁面、圓弧、鍵槽、均布孔、梅花頭等。只有在銑扁面時(shí)，軋輥去除量大，對(duì)機(jī)床的沖擊較大。為減少對(duì)直角銑頭的沖擊，需從加工工藝上改進(jìn)。軋輥平放在V形支架上，V形支架與機(jī)床X軸平行。軋輥的兩側(cè)需要銑扁面，先粗銑，后精銑。原來(lái)精銑的工藝要求為從上往下銑（Z1、Z2移動(dòng)），刀盤(pán)離開(kāi)輥面后，Y1、Y2軸移動(dòng)使刀盤(pán)離開(kāi)軋輥扁面一定距離后，X軸移動(dòng)刀盤(pán)的寬度，Z1、Z2軸上行后，Y1、Y2軸向靠近扁面的方向移動(dòng)進(jìn)行第二刀銑，依次類(lèi)推，直到銑完扁面為止。機(jī)床的每個(gè)軸重復(fù)定位精度不可能為零，精銑完一刀后，Y1、Y2軸的離開(kāi)和趨近必然造成重復(fù)定位誤差。為避免這類(lèi)事情發(fā)生，提高機(jī)床的加工精度，改變了加工工藝路線，即精銑完第一刀后，Y1、Y2軸不移動(dòng)，X軸移動(dòng)到軋輥扁頭的外側(cè)，Z1、Z2軸向上移動(dòng)，然后X軸再移動(dòng)到第二刀位置接著銑削，直到完成該工序的加工任務(wù)。通過(guò)加工工藝改進(jìn)，在銑軋輥扁面時(shí)，沒(méi)有Y1、Y2軸的重復(fù)定位精度問(wèn)題，減少了這方面的維修幾率。

2.防止龍門(mén)架扭曲的技術(shù)措施

龍門(mén)和立柱為機(jī)械聯(lián)接，在運(yùn)行中如果發(fā)生以下情況時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)床造成致命損壞：①床身導(dǎo)軌磨損造成X1、X2軸運(yùn)行精度發(fā)生偏差；②X1、X2軸的光柵尺受污染，電機(jī)發(fā)生暴走；③兩側(cè)驅(qū)動(dòng)裝置有一組發(fā)生故障，而另一個(gè)驅(qū)動(dòng)單位暴走；④電機(jī)編碼器或光柵尺線等外圍線路出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致X1或X2電機(jī)出現(xiàn)暴走。為防止此類(lèi)惡性事故發(fā)生，應(yīng)在西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)上進(jìn)行設(shè)置，對(duì)X1、X2軸參數(shù)的設(shè)置：MD 37110 GANTRY-POS-TOL-WARNING，設(shè)置為0.40mm；MD 37120 GANTRY-POS-TOL-ERROR，設(shè)置為0.50mm；MD 37120 GANTRY-POS-TOL-REF，設(shè)置為0.50mm。

參數(shù)設(shè)置后，當(dāng)X軸兩側(cè)不同步超出0.40mm時(shí)，操作界面上出現(xiàn)“提示性警告”；如果X軸兩側(cè)不同步超出0.50mm時(shí)，操作界面上出現(xiàn)故障報(bào)警并停車(chē)。當(dāng)然該數(shù)值可以由用戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。

3.調(diào)整數(shù)控參數(shù)，防止機(jī)床損壞

（1）原機(jī)床各伺服軸設(shè)計(jì)速度為10 000mm/min。Z1、Z2軸的行程都為1 500mm，Y和Y2合行程為2 900mm。在短行程內(nèi)使用10 000mm/min的高速，極易造成機(jī)床的碰撞。通過(guò)修改機(jī)床軸參數(shù)MD32000，可以根據(jù)需要設(shè)定各軸速度，以避免由于人反應(yīng)慢造成機(jī)床損壞。

（2）兩個(gè)主軸的直角銑頭的精度很高，為避免操作人員加工吃大刀而損壞機(jī)床，可以根據(jù)需要，將主電機(jī)最大功率和扭矩參數(shù)設(shè)置如下：MD1235 POWER LIMIT，設(shè)置為60%；MD1230 TORQUE LIMIT，設(shè)置為70%。

（3）銑完扁面“清根”時(shí)，有些操作工使用機(jī)床速度很快，由于刀具負(fù)荷不均勻，會(huì)造成機(jī)床振動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置軸參數(shù)MD36400 CONTOUR-TOL來(lái)限制這種錯(cuò)誤行為。比如根據(jù)需要可以把Z1、Z2 軸的MD36 400 參數(shù)設(shè)置為0.50mm，這樣當(dāng)機(jī)床振動(dòng)使Z1、Z2軸發(fā)生偏移達(dá)到0.50mm時(shí)，機(jī)床報(bào)警停車(chē)。

4.編制“抓頭”、“還頭”程序，方便維修直角銑頭

該機(jī)床有兩個(gè)主軸，每個(gè)主軸上安裝一個(gè)直角銑頭?！斑€頭”就是將主軸上的直角銑頭通過(guò)X、Y、Z軸的運(yùn)動(dòng)恰當(dāng)?shù)胤胖迷诜较鋬?nèi)；“抓頭”就是把放置在方箱內(nèi)的直角銑頭從方箱中抓出來(lái)。在機(jī)床工作臺(tái)的一側(cè)固定有兩個(gè)放置直角銑頭的方箱，在直角銑頭放置方箱的過(guò)程中，X、Y、Z軸有一個(gè)軸的坐標(biāo)位置不對(duì)，很容易造成直角銑頭的損壞。據(jù)此，須編制直角銑頭放置方箱的程序。在需要直角銑頭放置在方箱時(shí)，先使機(jī)床回參考點(diǎn)，然后啟動(dòng)編制的“還頭”程序，很輕松地可把直角銑頭放入方箱內(nèi)?！白ヮ^”時(shí)也有編好的“抓頭”程序，主軸與直角銑頭用螺栓連接好后，通過(guò)執(zhí)行自動(dòng)“抓頭”程序，主軸可順利地把直角銑頭從方箱中抓出來(lái)。

注意事項(xiàng)：①如果拆開(kāi)各軸的機(jī)械部分或各軸的光柵尺做定位調(diào)整，機(jī)床恢復(fù)工作后，執(zhí)行“還頭”、“抓頭”前，一定要重新核對(duì)程序中各坐標(biāo)值是否正確，不正確需修正坐標(biāo)值。②如果“抓頭”、“還頭”時(shí)，不執(zhí)行程序也可以，只需按程序中的坐標(biāo)值進(jìn)行“手動(dòng)”也可實(shí)現(xiàn)。③當(dāng)執(zhí)行“還頭”程序時(shí)，直角銑頭進(jìn)入方箱內(nèi)，快到達(dá)位置時(shí)，可采用如下方法觀察Z軸電機(jī)電流：menu→Select→“診斷”→“驅(qū)動(dòng)調(diào)整”→觀察“平滑的電流值”數(shù)值?？蛰d電流為3%～5%，觀察其電流，一旦達(dá)7%，應(yīng)迅速把軸倍率開(kāi)關(guān)置于0，停止操作。這時(shí)說(shuō)明直角銑頭放置在方箱內(nèi)已經(jīng)到位。

三、典型維修案例

1.直角銑頭不能正?？ňo或松開(kāi)故障的處理

操作直角銑頭“卡緊”或“松開(kāi)”時(shí)，如果出現(xiàn)報(bào)警700105 C1 axis failure clamp and unclamp adapter C1軸錯(cuò)誤夾緊松開(kāi)信號(hào)，或者出現(xiàn)報(bào)警700106 C2 axis failure clamp and unclamp adapter C2軸錯(cuò)誤夾緊松開(kāi)信號(hào)。說(shuō)明直角銑頭1或直角銑頭2夾緊、松開(kāi)出現(xiàn)了問(wèn)題。處理方法、步驟如下。

（1）當(dāng)操作直角銑頭1或2夾緊、松開(kāi)時(shí)，觀察液壓站的壓力，設(shè)計(jì)壓力為10MPa，如果壓力正常仍不能正常夾緊、松開(kāi)的，繼續(xù)下一步操作。

（2）首先根據(jù)報(bào)警的內(nèi)容判斷是1頭還是2頭發(fā)生故障，如果是1頭，操作界面顯示器的最上側(cè)顯示CHANNEL1，如果不是，按“CHANNEL”鍵，轉(zhuǎn)換到CHANNEL1。

（3）“松開(kāi)”試驗(yàn)：選擇“MDA”模式→輸入程序“M70 M96 M30”→如果顯示器出現(xiàn)提示信息“直角銑頭C1或C2松開(kāi)到位”說(shuō)明松開(kāi)正常，如果出現(xiàn)700105或700106報(bào)警，說(shuō)明夾緊有問(wèn)題。

（4）“夾緊”試驗(yàn)：選擇“MDA”模式→輸入程序“M70 M95 M30”→如果顯示器出現(xiàn)提示信息“直角銑頭C1或C 2 夾緊到位”說(shuō)明夾緊正常，如果出現(xiàn)700 105 或700106報(bào)警，說(shuō)明夾緊有問(wèn)題。

（5）打開(kāi)直角銑頭牙盤(pán)外圈，觀察牙盤(pán)嚙合是否良好，如果嚙合良好，說(shuō)明直角銑頭內(nèi)的檢測(cè)牙盤(pán)“夾緊”或“松開(kāi)”的開(kāi)關(guān)或外圍線路有問(wèn)題，此時(shí)先可以重復(fù)以上（3）、（4）步試驗(yàn)，觀察開(kāi)關(guān)觸頭對(duì)應(yīng)的地方有無(wú)異?，F(xiàn)象。曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)直角銑頭開(kāi)關(guān)觸頭對(duì)應(yīng)的地方有一個(gè)工藝孔，如果是這樣，做一個(gè)堵，塞進(jìn)去即可恢復(fù)機(jī)床正常，如果不是這類(lèi)問(wèn)題，查找到開(kāi)關(guān)和外圍線路的故障點(diǎn)，就可恢復(fù)機(jī)床正常。

（6）如果直角銑頭牙盤(pán)嚙合不好，有錯(cuò)位，就需要使牙盤(pán)嚙合良好。

（7）在人為使直角銑頭轉(zhuǎn)一個(gè)角度以恢復(fù)直角銑頭正常之前需要知道現(xiàn)在直角銑頭的位置。直角銑頭一圈內(nèi)有144個(gè)工位，兩個(gè)工位間的夾角為2.5°，故人為偏轉(zhuǎn)直角銑頭的角度不大于2.5°。操作步驟為：menu→Select→“參數(shù)”→“用戶數(shù)據(jù)”→“通道用戶數(shù)據(jù)”→用GUD+或GUD-鍵上下翻找，直到找到“UGUD”→在變量表的最后一句，即LASTPOS顯示目前直角銑頭的度數(shù)。

注意：①顯示器右上角能顯示直角銑頭的實(shí)際位置。如果在修機(jī)床之前有人修此類(lèi)故障，沒(méi)有修到位，容易產(chǎn)生LASTPOS顯示的直角銑頭的度數(shù)和顯示器右上角的度數(shù)不一樣。此時(shí)以直角銑頭實(shí)際位置為準(zhǔn)。②以好的一側(cè)的直角銑頭為基準(zhǔn)，把出現(xiàn)故障的直角銑頭手動(dòng)到0°，檢查該頭實(shí)際位置和顯示是否相符。

（8）在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中，應(yīng)做機(jī)床直角銑頭正常時(shí)的印證。用手動(dòng)方式使直角銑頭轉(zhuǎn)到0°。操作方法如下：“JOG”→選“8”軸→手動(dòng)旋轉(zhuǎn)不大于2.5°的一個(gè)度數(shù)，使牙盤(pán)嚙合良好→重復(fù)(3)、(4）步的試驗(yàn)。如果提示信息顯示直角銑頭“夾緊”、“放松”正常即可→計(jì)算手動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

（9）如果是C1軸發(fā)生了故障，把手動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度差值加到MD34080[0]；如果是C2軸發(fā)生了故障，把手動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度差值加到MD34080[1]→NCK復(fù)位。

（10）如果是C1軸出現(xiàn)了故障，把手動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度差值加上L01、TOOL1、ZHUATOU1、HUANTOU1程序的SPOS顯示的直角銑頭的度數(shù)中；如果是C2軸出現(xiàn)了故障，把手動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度差值加上L02、TOOL2、ZHUATOU2、HUANTOU2程序的SPOS顯示的直角銑頭的度數(shù)中。

（11）把直角銑頭實(shí)際位置值寫(xiě)入U(xiǎn)GUD變量表的最后——LASTPOS中。

2.減輕編程強(qiáng)度、提高刀具壽命、提高產(chǎn)品表面質(zhì)量

在銑削“梅花頭”（“梅花頭”是對(duì)稱(chēng)的）時(shí)，工藝人員用UG軟件生成的程序輸入到機(jī)床，只能一側(cè)加工結(jié)束后再加工另一側(cè)。為提高機(jī)床工作效率，工藝人員將UG軟件生成的加工程序進(jìn)行了修改，使得兩側(cè)可同時(shí)加工，但在加工時(shí)，明顯看到刀具熱得“冒火”。

將NC卡軟件升級(jí)后，實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)完成兩側(cè)梅花頭的同時(shí)加工，并且由于避免了每個(gè)加工循環(huán)Y軸的直接“扎刀”從而保護(hù)了刀具。

3.西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行模擬時(shí)出現(xiàn)死機(jī)等問(wèn)題的消除方法

該機(jī)床以前執(zhí)行模擬功能時(shí)正常，在無(wú)人修改參數(shù)的情況下，執(zhí)行模擬功能時(shí)，出現(xiàn)以下幾種異常情況：①模擬時(shí)大部分情況下出現(xiàn)死機(jī)；②有時(shí)能模擬，但刀具起始點(diǎn)發(fā)生坐標(biāo)偏置；③模擬時(shí)機(jī)床坐標(biāo)變化，但沒(méi)有出現(xiàn)刀具軌跡。

模擬功能很重要，在模擬中能發(fā)現(xiàn)加工程序是否正確。發(fā)生以上情況的可能原因是：刀具配置不合理?？砂凑障率霾僮鞑襟E解決問(wèn)題：“菜單選擇”→“服務(wù)”→“對(duì)話式編程”→“模擬數(shù)據(jù)”→將該文件夾下所有的初始化文件刪掉→重新啟動(dòng)機(jī)床→再次模擬時(shí)遇到詢問(wèn)式對(duì)話框，回答“是”→重新模擬。

4.換刀中機(jī)械手中途停止的解決辦法

現(xiàn)主軸上裝有20#刀具，準(zhǔn)備把20#刀具送回刀庫(kù)，把19#刀裝到主軸上。機(jī)械手把19#刀從刀庫(kù)中取出后，還沒(méi)有完成換刀，機(jī)床由于其他報(bào)警，機(jī)械手停止，無(wú)法回位。處理方法：為安全起見(jiàn)，手動(dòng)卸下機(jī)械手上的19#刀具，按刀庫(kù)操作盒上的“修調(diào)”按鈕，把波段開(kāi)關(guān)撥到“機(jī)械手縮回”，修改刀庫(kù)數(shù)據(jù)，防止下次用機(jī)械手換刀時(shí)機(jī)械手沒(méi)反應(yīng)或產(chǎn)生誤動(dòng)作。操作步驟如下：“菜單選擇”→“診斷”→“SMTCL”→“T number List 2 ”→把Spindle tool no.和gripper tool no.設(shè)置為20 →“Buffer List 2 ”→location 20設(shè)置為0。

5.更換備件直角銑頭時(shí)注意事項(xiàng)

更換直角銑頭備件后，在調(diào)試之前，不能執(zhí)行機(jī)械手自動(dòng)換刀，否則發(fā)生機(jī)械手和直角銑頭上的刀具碰撞。調(diào)試后，可以考慮自動(dòng)換刀。調(diào)試步驟如下：用刀庫(kù)操作盒在不裝刀的情況下，手動(dòng)操作，使機(jī)械手處于直角銑頭刀具處，觀察機(jī)械手位置，松開(kāi)刀庫(kù)底座下的螺絲，調(diào)底座至合適位置后擰緊螺栓即可。