数控机床主轴换挡原理及故障处理

张豹，慕利军

（北奔重型汽车集团有限公司设备维修中心，内蒙古包头014030）

数控机床主轴换挡原理及故障处理

张豹，慕利军

（北奔重型汽车集团有限公司设备维修中心，内蒙古包头014030）

分析数控机床主轴换挡原理，介绍换挡故障排除方法。

数控机床；换挡原理；故障处理

0 概述

数控机床换挡故障是数控机床维修中频繁出现的故障，因换挡控制方式不同，出现故障后进行维修调整的难易程度也不相同，下面以常见的两种控制方式来分析控制原理及换挡故障的维修。

1 数控机床主轴换挡原理

1.1 主轴摆动换挡原理

当主轴转速超过换挡转速或执行M41、M42等换挡指令时，通过系统PMC控制主轴电机实现摆动控制（以较低的转速正转几秒，暂停后在反转几秒），同时驱动相对应的液压阀线圈，换挡机构开始换挡动作，当检测到换挡到位信号后主轴停止摆动，换挡指令完成。如果在换挡设定时间内没有检测到换挡到位信号，系统报警，停止换挡动作。主轴换挡结构图见图1。

1.2 主轴固定位置换挡原理

当主轴转速超过或低于换挡转速或执行M41,M42等换挡指令时，主轴旋转到当前挡位的换挡位置停止，通过PMC输出执行换挡信号，换挡机构开始换挡动作，当检测到换挡到位信号换挡指令完成。如果在换挡设定时间内没有检测到换挡到位信号，系统报警，停止换挡动作。主轴换挡结构图见图2。

图1 主轴换挡结构图

图2 主轴换挡结构图

2 常见故障及处理流程

（1）主轴摆动换挡常见故障。①换挡机构没有动作；②主轴没有正反转；③没有检测到换挡到位信号；④换挡动作声音大；⑤主轴换挡顶齿。

（2）主轴固定位置换挡常见故障。①换挡机构没有动作；②没有检测到换挡到位信号；③主轴换挡顶齿。

故障处理流程见图3。

图3 常见故障处理流程

3 维修实例

（1）数控加工中心V-40从高挡向抵挡换挡过程中，主轴不停摆动，出现换挡超时报警。该故障按照换挡维修流程进行维修，换挡输出信号Y26.1输出为1，换挡机构由气缸控制执行，控制气缸的气动换向阀没有动作，经检查气压正常，连接管路没有漏气现象，判断是气动换向阀故障。通过对气动换向阀检查，发现一侧电磁阀线圈烧坏，对阀体进行全面检查后，更换新的线圈后故障排除。

（2）德国进口卧式加工中心，设备操作系统为西门子840D系统，主轴换挡时，出现换挡不到位顶齿故障。按照上述流程检查，需要重新调整换挡位置。①将主轴调整到低速挡位上，在MDI状态下执行指令SPOS=180，然后手动将主轴调整到换刀位置，用显示屏上显示的主轴当前角度减180°的值，添加到轴参数“MD34090（0）”中主轴重新回零点，再次执行SPOS=180来确认换刀位置是否正确，如主轴位置不正确可按上述步骤重新调试，正确后进行下一步。②手动旋转主轴1个角度，执行高低挡位切换，寻找高低挡位能够顺畅切换的位置，把该位置主轴显示的角度输入到轴参数“MD35012（1）”中。③切换到主轴高挡位上，在MDI状态下执行指令SPOS=180，然后手动将主轴调整到换刀位置，用显示屏上显示的主轴当前角度减180°后的值，添加到周参数“MD34090（1）”中主轴重新回零点，再次执行SPOS= 180来确认换刀位置是否正确，如主轴位置不正确按步骤3方法重调，正确后进行下一步。④在高挡位旋转主轴1个角度，进行高低挡位切换，寻找高低挡位能够顺畅切换的位置，把该位置主轴显示的角度输入到轴参数“MD35012（2）”中调整完成。经上述调整后故障排除。

4 结语

在处理数控加工中心故障前，先要弄清除故障发生前的设备运行状态，有无异响、异味，是否有操作不当等原因，还需考虑到环境的影响，包括温度、湿度、烟尘等；要了解设备结构，控制原理进行逐步分析故障原因；根据报警内容，借助设备系统自带的帮助功能，快速查找故障点。通过以上几点可以对故障的产生有全面的分析，制定有效的故障处理方案。

〔编辑 凌瑞〕

TG659

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.18