王連（lián）富

（中國一重集（jí）團公（gōng）司設備維（wéi）修分公司，黑龍江齊（qí）齊哈爾　161000）

　　摘（zhāi）　要：主軸（zhóu）旋轉的速度是影響機床加工效率的一個重要原因，而數控機床主軸變檔更是需（xū）要機械、液壓、電氣（qì）控製互相配合的（de）一個複雜過程，所（suǒ）以主軸變（biàn）檔（dàng）的故（gù）障也（yě）是頻繁出現。

　　關鍵詞：主軸變檔；PLC程序；臨時變量（liàng）
　　XKA715C數控銑床是我公司軍工分廠（chǎng）2008年初從北京機床廠購進的精加工設備，該機床電氣控製（zhì）係統采用的（de）是德（dé）國西門子公司（sī）新一代高性能全數（shù）字化數控係統802D Solution Line（簡稱802DSL）。主軸采用的是交流伺服主（zhǔ）軸，使用的伺服驅動係統是日本安川Varispeed G7係列（liè）的CIMR-G7A47P5變頻器。
　　該機床主軸旋轉（zhuǎn）分為低速檔和高速檔，其中低速檔的轉速範圍是50-800r/min，高速檔的轉速範圍是200-3200r/min。由於主軸采用的是（shì）交流伺服主軸，所以換擋將（jiāng）在（zài）MDA或（huò）自動方（fāng）式下由程序自動控製完成，用（yòng）戶隻需編寫主軸轉速（sù）指（zhǐ）令，如：Sxxxx，控製器將自動判斷當前轉速並完成主軸高低（dī）檔的切換（huàn），也可通過M41（低擋）和M42（高檔）指令切換檔位。該機床的主軸（zhóu）在變檔過程中無論從低速檔變向高速（sù）檔還是從高速檔（dàng）變向低速檔，都必須經過（guò）一個晃動的過程，在這段時間裏PLC程序輸出指令控製電磁（cí）閥的動作，通過電磁閥的動作控（kòng）製油路從而帶動液壓缸上下運動這樣就可以壓上相應的主軸高檔或低檔到位的檢測限位SQ08或SQ09，完成主軸檔位切換，並且由檢測（cè）限位將相（xiàng）應的高檔或低檔到位信號反饋給PLC，並由PLC程序發出指令控製（zhì）操作麵板上相應的高速燈或低速燈的亮或滅。當主軸在低速檔運轉時操作麵（miàn）板（bǎn）上“主軸低速燈”亮（liàng），當主軸在高速（sù）檔運轉時操作麵板上（shàng）“主軸高（gāo）速燈”亮（liàng）。
　　當機床（chuáng）主軸變檔發生故障時，輸（shū）入變檔指令並啟動程序，主軸變檔始終處（chù）於晃動狀態（tài），液壓缸沒有動作（zuò），也沒有任何報警提示，不按下複位鍵（jiàn）晃動始（shǐ）終不停止。

　　圖（tú）1和圖2為部分主軸變檔（dàng）程序，字母“P”代表上升沿有效，“S”代表置位，“R”代表複位。圖中V39032000.3為齒輪變換信號（hào）是由軸接口信號發（fā）出的當啟動變檔程序時該信號為“1”，V38032002.5為擺（bǎi）動速度信號該信號返回（huí）給（gěi）主軸（zhóu）接口信號。M11.7為主軸已停止，M11.6為主（zhǔ）軸停止延時生效，M11.4為變檔延（yán）時生（shēng）效，M11.3和M11.2分別為主軸高檔命令和主軸低檔命令，T14為主軸（zhóu）停止延時時（shí）間，通過（guò）係統的信息交叉對照表得知臨時變量L8.0為主軸停。
　　通過分（fèn）析主軸變檔（dàng）的程序發現，該機床故障點就出現在圖1所示的這部分程序中。當機床在正常狀態下工（gōng）作時，圖1所示的程序中M11.7被置位M11.6被複位，即M11.7=1而M11.6=0。一（yī）旦啟動主軸變檔命令圖1所示（shì）該程序中M11.7被複位而M11.6通過（guò）V38032002.5閉（bì）點和臨（lín）時變（biàn）量L8.0被置位，然後通（tōng）過M11.6的開點閉合啟動計時器T14，經過T14內設定的時（shí）間後，T14的開點閉（bì）合，進而又將M11.7置位M11.6複位（wèi），由於M11.6被複（fù）位所以上麵程序中T14停止工作。並且由於M11.7被置位圖2中的程序被啟（qǐ）動，該段程序中M11.3和M11.2分別為主軸高檔命令和主軸低檔命令（lìng），一旦程序被啟動隻（zhī）要外（wài）部高檔和低檔到位檢測限位有（yǒu）一個被壓上M11.3和M11.2中必然有一點閉合，這（zhè）時（shí）後麵（miàn）的一（yī）些換檔延時、換檔到位（wèi）延時、以及其他的換檔檢測等等一係列程序將依次被執行。
　　由於出現前麵描述（shù）的故障現象，所以在主軸晃動的過程中我們通過係統顯示器監測PLC程序發現在圖1所示的程序中M11.7正常被複位，但是M11.6卻沒有被置位而是仍然處於複位（wèi）狀態，所以後麵的程序都不（bú）能正（zhèng）常（cháng）執行。由於在802DSL係統的PLC狀態菜單下不能查看臨時變量的狀態，並（bìng）且係統程序窗（chuāng）口中也（yě）表現不出來臨時變量（liàng）的點是否閉合，所以我們隻好先在PLC狀態菜單下查看V38032002.5的狀態，經查V38032002.5=0因為用的是閉點所以它沒有（yǒu）問題，這樣問題隻能（néng）出在臨時變量L8.0上，經過仔（zǎi）細（xì）查閱所有的PLC程序發現整個程序中隻有圖1所示的程序中用到L8.0的一個（gè）開點，沒查（chá）到任何（hé）一（yī）段程序可以控製它，也沒有查到任何條件可（kě）以給它賦值。所以在沒（méi）有編程器的情況下隻有（yǒu）在係統的PLC狀態菜（cài）單下調出M11.6並（bìng）強製將它賦值為“1”，這樣後（hòu）麵的程序就將繼續執（zhí）行，直到操作麵板上高低檔轉速的燈發生變（biàn）化後，按一下複位鍵變檔動作完成。但這並不是根本的解決（jué）方法，分析故障的原因可能是廠家在安裝調試機（jī）床時對原有PLC程序進行過修改但是修改後沒（méi）有將（jiāng）這部分（fèn）程序中（zhōng）的L8.0取消（xiāo），所以要想徹底的（de）解決問題，辦法就（jiù）是使用（yòng）編程器修改這部分程序。
　　影響主（zhǔ）軸變檔的原因有多種多樣，但是任何（hé）故障現象都是可以通過判斷分析出來（lái），尤其是數控機床，數控係統能夠給我們提供更多的信息，隻要能更熟練的閱讀PLC程序，加（jiā）以仔細的分析我們就會更快更準的解決問題。

來源：《科技創新與應用》2014年第12期（qī）