CYTEC电主轴松拉刀故障分析与处理

■ 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 （江西景德镇 333002） 贺 奕

我公司有一台法国优龙KX50机床，采用西门子840D数控系统和C Y T E C电主轴（功率为27kW，最高转速18 000r/min）。CYTEC电主轴松拉刀结构与其他品牌的电主轴结构不一样，采用独特液压拉杆结构，主要依靠检测液压松拉刀脉冲数来判断电主轴松拉刀状态。当电主轴出现松拉刀故障时，需要借助K11软件来调试。

1. 故障现象

KX50机床在自动换刀使用过程中出现“SPINDLE TOOL CLAMPING ALARM”报警，自动换刀时卡刀，刀爪无法缩回，导致机床无法正常运行。

2. 故障原因分析

具体分析可能有以下原因：①松拉刀液压站系统压力不足，导致刀爪无法缩回，拉刀故障。②液压控制回路有问题，导致拉刀故障。③松拉刀液压脉冲信号值超出范围。

3. 故障处理

查找该机床松拉刀液压图样资料，对照找到松拉刀液压系统压力，发现机床当前系统压力值在图样资料要求范围内，并找到该机床松拉刀电磁阀，手动强制电磁阀工作，能实现松拉刀动作。于是，排除松拉刀液压站系统压力不足原因。松拉刀系统压力值要求5.5MPa，如图1所示。

图1 机床松拉刀液压图样

图2 检查电磁阀

如图2所示，用万用表对比测量拉刀控制电磁阀线圈与松刀控制电磁阀线圈阻值，两电磁阀线圈阻值相近，并对换两电磁阀线圈后，测试刀爪还是无法缩回。于是排除液压控制回路有问题而导致拉刀故障的原因。

如图3所示，仔细分析该机床松拉刀控制原理得知，该机床是CYTEC主轴，通过K11-U流量模拟处理器来运算控制松拉刀状态信号。控制原理为：X2.0=1是面板松刀按钮输入信号；X2.0=0是面板紧刀输入信号；X10.3=1是松刀输出信号去控制松刀电磁阀工作；X10.0=1是紧刀输出信号去控制紧刀电磁阀工作；X8.3是松拉刀液压流量检测信号；X3.4=1有刀夹紧状态信号，X3.5是松刀状态信号，X3.6是无刀夹紧信号。

判断可能是由于机床松拉刀液压脉冲信号不对，导致机床无法松拉刀。此问题排查需要借助K11软件来进行调试（见图4）。K11软件调试步骤如下。

1）使用网线或者USB线连接K11软件和调试电脑。

图3 K11-U控制板

2）打开控制软件后，点击configuration 配置→扫描可用接口→点击连接/断开即可建立K11软件和调试电脑之间的通信。

3）检查bios version是否为5.04，如果不是，需升级到该版本。

4）点击左上角parameters→点击右下角的 F6 password→输入密码 cytecoem→点击5，选定调试模式。

5）3和4处的参数可以使用默认值，也可以改为500、150、10 000。

6）点击logdata，进入松紧脉冲调试界面。

7）点击get logdata，就可以读取每次松紧时的脉冲数，一松一紧为一组。

8）如果松刀和紧刀的脉冲相差很大（＞10），就说明油路内有气，需要将气放出。直到松紧脉冲基本保持一致，就可以进行下一步了。

9）不装刀具测试，主轴做10次松紧刀，记录10次松紧脉冲的平均值为155。

10）装一把标准刀测试，主轴做10次松紧刀，记录10次松紧脉冲的平均值为99。

11）在刀柄和主轴接触面之间垫0.2mm的垫片（要垫两侧），然后主轴再松紧10次，记录10次松紧脉冲平均值为68。

图4 K11软件调试界面

12）回到parameters界面，取消调试模式。开始设定clamp的short/long/without脉冲值。

13）用加垫片的脉冲平均值减5（68－5=63），设为short值。

14）用带刀夹紧的脉冲的平均值减加垫片的脉冲平均值，所得的差再加上带刀夹紧的脉冲的平均值（99－68＋99=120），就是long参数值。

15）用无刀夹紧脉冲的平均值减10（即155－10=145），作为without tool值。

16）点击F4发送参数F8，保存参数。

17）退出K11软件，然后再连接，看参数是否已确实保存。K11软件调试结束后，进行机床松拉刀测试，信号正常，机床恢复正常使用。

4. 结语

当碰到上述主轴松拉刀比较复杂的故障时，需要先从简单的外部排查做起，做到先简后难，一定要从原理上进行分析和判断，列出可能导致问题出现的各种原因，然后对照图样进行分析，找到可能的原因逐一排查和检测，最终才能确定准确的故障点，解决故障。这些经验为以后碰到类似故障时提供技术借鉴。