王連富

摘 要：主軸旋轉(zhuǎn)的速度是影響機(jī)床加工效率的一個重要原因，而數(shù)控機(jī)床主軸變檔更是需要機(jī)械、液壓、電氣控制互相配合的一個復(fù)雜過程，所以主軸變檔的故障也是頻繁出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：主軸變檔；PLC程序；臨時變量

XKA715C數(shù)控銑床是我公司軍工分廠2008年初從北京第一機(jī)床廠購進(jìn)的精加工設(shè)備，該機(jī)床電氣控制系統(tǒng)采用的是德國西門子公司新一代高性能全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)802D Solution Line（簡稱802DSL ）。主軸采用的是交流伺服主軸，使用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)是日本安川Varispeed G7系列的CIMR-G7A47P5變頻器。

該機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)分為低速檔和高速檔，其中低速檔的轉(zhuǎn)速范圍是50-800r/min，高速檔的轉(zhuǎn)速范圍是200-3200r/min。由于主軸采用的是交流伺服主軸，所以換擋將在MDA或自動方式下由程序自動控制完成，用戶只需編寫主軸轉(zhuǎn)速指令，如：Sxxxx，控制器將自動判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速并完成主軸高低檔的切換，也可通過M41（低擋）和M42（高檔）指令切換檔位。該機(jī)床的主軸在變檔過程中無論從低速檔變向高速檔還是從高速檔變向低速檔，都必須經(jīng)過一個晃動的過程，在這段時間里PLC程序輸出指令控制電磁閥的動作，通過電磁閥的動作控制油路從而帶動液壓缸上下運(yùn)動這樣就可以壓上相應(yīng)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，并且由檢測限位將相應(yīng)的高檔或低檔到位信號反饋給PLC，并由PLC程序發(fā)出指令控制操作面板上相應(yīng)的高速燈或低速燈的亮或滅。當(dāng)主軸在低速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸低速燈”亮，當(dāng)主軸在高速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸高速燈”亮。

當(dāng)機(jī)床主軸變檔發(fā)生故障時，輸入變檔指令并啟動程序，主軸變檔始終處于晃動狀態(tài)，液壓缸沒有動作，也沒有任何報警提示，不按下復(fù)位鍵晃動始終不停止。

圖1 啟動主軸擺動并激活換擋延時（1）

圖2 啟動主軸擺動并激活換擋延時（2）

圖1和圖2為部分主軸變檔程序，字母“P”代表上升沿有效，“S”代表置位，“R”代表復(fù)位。圖中V39032000.3為齒輪變換信號是由軸接口信號發(fā)出的當(dāng)啟動變檔程序時該信號為“1”，V38032002.5為擺動速度信號該信號返回給主軸接口信號。M11.7為主軸已停止，M11.6為主軸停止延時生效，M11.4為變檔延時生效，M11.3和M11.2分別為主軸高檔命令和主軸低檔命令，T14為主軸停止延時時間，通過系統(tǒng)的信息交叉對照表得知臨時變量L8.0為主軸停。

通過分析主軸變檔的程序發(fā)現(xiàn)，該機(jī)床故障點就出現(xiàn)在圖1所示的這部分程序中。當(dāng)機(jī)床在正常狀態(tài)下工作時，圖1所示的程序中M11.7被置位M11.6被復(fù)位，即M11.7=1而M11.6=0。一旦啟動主軸變檔命令圖1所示該程序中M11.7被復(fù)位而M11.6通過V38032002.5閉點和臨時變量L8.0被置位，然后通過M11.6的開點閉合啟動計時器T14，經(jīng)過T14內(nèi)設(shè)定的時間后，T14的開點閉合，進(jìn)而又將M11.7置位M11.6復(fù)位，由于M11.6被復(fù)位所以上面程序中T14停止工作。并且由于M11.7被置位圖2中的程序被啟動，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，一旦程序被啟動只要外部高檔和低檔到位檢測限位有一個被壓上M11.3和M11.2中必然有一點閉合，這時后面的一些換檔延時、換檔到位延時、以及其他的換檔檢測等等一系列程序?qū)⒁来伪粓?zhí)行。

由于出現(xiàn)前面描述的故障現(xiàn)象，所以在主軸晃動的過程中我們通過系統(tǒng)顯示器監(jiān)測PLC程序發(fā)現(xiàn)在圖1所示的程序中M11.7正常被復(fù)位，但是M11.6卻沒有被置位而是仍然處于復(fù)位狀態(tài)，所以后面的程序都不能正常執(zhí)行。由于在802DSL系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下不能查看臨時變量的狀態(tài)，并且系統(tǒng)程序窗口中也表現(xiàn)不出來臨時變量的點是否閉合，所以我們只好先在PLC狀態(tài)菜單下查看V38032002.5的狀態(tài)，經(jīng)查V38032002.5=0因為用的是閉點所以它沒有問題，這樣問題只能出在臨時變量L8.0上，經(jīng)過仔細(xì)查閱所有的PLC程序發(fā)現(xiàn)整個程序中只有圖1所示的程序中用到L8.0的一個開點，沒查到任何一段程序可以控制它，也沒有查到任何條件可以給它賦值。所以在沒有編程器的情況下只有在系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下調(diào)出M11.6并強(qiáng)制將它賦值為“1”，這樣后面的程序就將繼續(xù)執(zhí)行，直到操作面板上高低檔轉(zhuǎn)速的燈發(fā)生變化后，按一下復(fù)位鍵變檔動作完成。但這并不是根本的解決方法，分析故障的原因可能是廠家在安裝調(diào)試機(jī)床時對原有PLC程序進(jìn)行過修改但是修改后沒有將這部分程序中的L8.0取消，所以要想徹底的解決問題，辦法就是使用編程器修改這部分程序。

影響主軸變檔的原因有多種多樣，但是任何故障現(xiàn)象都是可以通過判斷分析出來，尤其是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠給我們提供更多的信息，只要能更熟練的閱讀PLC程序，加以仔細(xì)的分析我們就會更快更準(zhǔn)的解決問題。endprint

摘 要：主軸旋轉(zhuǎn)的速度是影響機(jī)床加工效率的一個重要原因，而數(shù)控機(jī)床主軸變檔更是需要機(jī)械、液壓、電氣控制互相配合的一個復(fù)雜過程，所以主軸變檔的故障也是頻繁出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：主軸變檔；PLC程序；臨時變量

XKA715C數(shù)控銑床是我公司軍工分廠2008年初從北京第一機(jī)床廠購進(jìn)的精加工設(shè)備，該機(jī)床電氣控制系統(tǒng)采用的是德國西門子公司新一代高性能全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)802D Solution Line（簡稱802DSL ）。主軸采用的是交流伺服主軸，使用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)是日本安川Varispeed G7系列的CIMR-G7A47P5變頻器。

該機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)分為低速檔和高速檔，其中低速檔的轉(zhuǎn)速范圍是50-800r/min，高速檔的轉(zhuǎn)速范圍是200-3200r/min。由于主軸采用的是交流伺服主軸，所以換擋將在MDA或自動方式下由程序自動控制完成，用戶只需編寫主軸轉(zhuǎn)速指令，如：Sxxxx，控制器將自動判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速并完成主軸高低檔的切換，也可通過M41（低擋）和M42（高檔）指令切換檔位。該機(jī)床的主軸在變檔過程中無論從低速檔變向高速檔還是從高速檔變向低速檔，都必須經(jīng)過一個晃動的過程，在這段時間里PLC程序輸出指令控制電磁閥的動作，通過電磁閥的動作控制油路從而帶動液壓缸上下運(yùn)動這樣就可以壓上相應(yīng)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，并且由檢測限位將相應(yīng)的高檔或低檔到位信號反饋給PLC，并由PLC程序發(fā)出指令控制操作面板上相應(yīng)的高速燈或低速燈的亮或滅。當(dāng)主軸在低速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸低速燈”亮，當(dāng)主軸在高速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸高速燈”亮。

當(dāng)機(jī)床主軸變檔發(fā)生故障時，輸入變檔指令并啟動程序，主軸變檔始終處于晃動狀態(tài)，液壓缸沒有動作，也沒有任何報警提示，不按下復(fù)位鍵晃動始終不停止。

圖1 啟動主軸擺動并激活換擋延時（1）

圖2 啟動主軸擺動并激活換擋延時（2）

圖1和圖2為部分主軸變檔程序，字母“P”代表上升沿有效，“S”代表置位，“R”代表復(fù)位。圖中V39032000.3為齒輪變換信號是由軸接口信號發(fā)出的當(dāng)啟動變檔程序時該信號為“1”，V38032002.5為擺動速度信號該信號返回給主軸接口信號。M11.7為主軸已停止，M11.6為主軸停止延時生效，M11.4為變檔延時生效，M11.3和M11.2分別為主軸高檔命令和主軸低檔命令，T14為主軸停止延時時間，通過系統(tǒng)的信息交叉對照表得知臨時變量L8.0為主軸停。

通過分析主軸變檔的程序發(fā)現(xiàn)，該機(jī)床故障點就出現(xiàn)在圖1所示的這部分程序中。當(dāng)機(jī)床在正常狀態(tài)下工作時，圖1所示的程序中M11.7被置位M11.6被復(fù)位，即M11.7=1而M11.6=0。一旦啟動主軸變檔命令圖1所示該程序中M11.7被復(fù)位而M11.6通過V38032002.5閉點和臨時變量L8.0被置位，然后通過M11.6的開點閉合啟動計時器T14，經(jīng)過T14內(nèi)設(shè)定的時間后，T14的開點閉合，進(jìn)而又將M11.7置位M11.6復(fù)位，由于M11.6被復(fù)位所以上面程序中T14停止工作。并且由于M11.7被置位圖2中的程序被啟動，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，一旦程序被啟動只要外部高檔和低檔到位檢測限位有一個被壓上M11.3和M11.2中必然有一點閉合，這時后面的一些換檔延時、換檔到位延時、以及其他的換檔檢測等等一系列程序?qū)⒁来伪粓?zhí)行。

由于出現(xiàn)前面描述的故障現(xiàn)象，所以在主軸晃動的過程中我們通過系統(tǒng)顯示器監(jiān)測PLC程序發(fā)現(xiàn)在圖1所示的程序中M11.7正常被復(fù)位，但是M11.6卻沒有被置位而是仍然處于復(fù)位狀態(tài)，所以后面的程序都不能正常執(zhí)行。由于在802DSL系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下不能查看臨時變量的狀態(tài)，并且系統(tǒng)程序窗口中也表現(xiàn)不出來臨時變量的點是否閉合，所以我們只好先在PLC狀態(tài)菜單下查看V38032002.5的狀態(tài)，經(jīng)查V38032002.5=0因為用的是閉點所以它沒有問題，這樣問題只能出在臨時變量L8.0上，經(jīng)過仔細(xì)查閱所有的PLC程序發(fā)現(xiàn)整個程序中只有圖1所示的程序中用到L8.0的一個開點，沒查到任何一段程序可以控制它，也沒有查到任何條件可以給它賦值。所以在沒有編程器的情況下只有在系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下調(diào)出M11.6并強(qiáng)制將它賦值為“1”，這樣后面的程序就將繼續(xù)執(zhí)行，直到操作面板上高低檔轉(zhuǎn)速的燈發(fā)生變化后，按一下復(fù)位鍵變檔動作完成。但這并不是根本的解決方法，分析故障的原因可能是廠家在安裝調(diào)試機(jī)床時對原有PLC程序進(jìn)行過修改但是修改后沒有將這部分程序中的L8.0取消，所以要想徹底的解決問題，辦法就是使用編程器修改這部分程序。

影響主軸變檔的原因有多種多樣，但是任何故障現(xiàn)象都是可以通過判斷分析出來，尤其是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠給我們提供更多的信息，只要能更熟練的閱讀PLC程序，加以仔細(xì)的分析我們就會更快更準(zhǔn)的解決問題。endprint

摘 要：主軸旋轉(zhuǎn)的速度是影響機(jī)床加工效率的一個重要原因，而數(shù)控機(jī)床主軸變檔更是需要機(jī)械、液壓、電氣控制互相配合的一個復(fù)雜過程，所以主軸變檔的故障也是頻繁出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：主軸變檔；PLC程序；臨時變量

XKA715C數(shù)控銑床是我公司軍工分廠2008年初從北京第一機(jī)床廠購進(jìn)的精加工設(shè)備，該機(jī)床電氣控制系統(tǒng)采用的是德國西門子公司新一代高性能全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)802D Solution Line（簡稱802DSL ）。主軸采用的是交流伺服主軸，使用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)是日本安川Varispeed G7系列的CIMR-G7A47P5變頻器。

該機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)分為低速檔和高速檔，其中低速檔的轉(zhuǎn)速范圍是50-800r/min，高速檔的轉(zhuǎn)速范圍是200-3200r/min。由于主軸采用的是交流伺服主軸，所以換擋將在MDA或自動方式下由程序自動控制完成，用戶只需編寫主軸轉(zhuǎn)速指令，如：Sxxxx，控制器將自動判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速并完成主軸高低檔的切換，也可通過M41（低擋）和M42（高檔）指令切換檔位。該機(jī)床的主軸在變檔過程中無論從低速檔變向高速檔還是從高速檔變向低速檔，都必須經(jīng)過一個晃動的過程，在這段時間里PLC程序輸出指令控制電磁閥的動作，通過電磁閥的動作控制油路從而帶動液壓缸上下運(yùn)動這樣就可以壓上相應(yīng)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，并且由檢測限位將相應(yīng)的高檔或低檔到位信號反饋給PLC，并由PLC程序發(fā)出指令控制操作面板上相應(yīng)的高速燈或低速燈的亮或滅。當(dāng)主軸在低速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸低速燈”亮，當(dāng)主軸在高速檔運(yùn)轉(zhuǎn)時操作面板上“主軸高速燈”亮。

當(dāng)機(jī)床主軸變檔發(fā)生故障時，輸入變檔指令并啟動程序，主軸變檔始終處于晃動狀態(tài)，液壓缸沒有動作，也沒有任何報警提示，不按下復(fù)位鍵晃動始終不停止。

圖1 啟動主軸擺動并激活換擋延時（1）

圖2 啟動主軸擺動并激活換擋延時（2）

圖1和圖2為部分主軸變檔程序，字母“P”代表上升沿有效，“S”代表置位，“R”代表復(fù)位。圖中V39032000.3為齒輪變換信號是由軸接口信號發(fā)出的當(dāng)啟動變檔程序時該信號為“1”，V38032002.5為擺動速度信號該信號返回給主軸接口信號。M11.7為主軸已停止，M11.6為主軸停止延時生效，M11.4為變檔延時生效，M11.3和M11.2分別為主軸高檔命令和主軸低檔命令，T14為主軸停止延時時間，通過系統(tǒng)的信息交叉對照表得知臨時變量L8.0為主軸停。

通過分析主軸變檔的程序發(fā)現(xiàn)，該機(jī)床故障點就出現(xiàn)在圖1所示的這部分程序中。當(dāng)機(jī)床在正常狀態(tài)下工作時，圖1所示的程序中M11.7被置位M11.6被復(fù)位，即M11.7=1而M11.6=0。一旦啟動主軸變檔命令圖1所示該程序中M11.7被復(fù)位而M11.6通過V38032002.5閉點和臨時變量L8.0被置位，然后通過M11.6的開點閉合啟動計時器T14，經(jīng)過T14內(nèi)設(shè)定的時間后，T14的開點閉合，進(jìn)而又將M11.7置位M11.6復(fù)位，由于M11.6被復(fù)位所以上面程序中T14停止工作。并且由于M11.7被置位圖2中的程序被啟動，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，一旦程序被啟動只要外部高檔和低檔到位檢測限位有一個被壓上M11.3和M11.2中必然有一點閉合，這時后面的一些換檔延時、換檔到位延時、以及其他的換檔檢測等等一系列程序?qū)⒁来伪粓?zhí)行。

由于出現(xiàn)前面描述的故障現(xiàn)象，所以在主軸晃動的過程中我們通過系統(tǒng)顯示器監(jiān)測PLC程序發(fā)現(xiàn)在圖1所示的程序中M11.7正常被復(fù)位，但是M11.6卻沒有被置位而是仍然處于復(fù)位狀態(tài)，所以后面的程序都不能正常執(zhí)行。由于在802DSL系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下不能查看臨時變量的狀態(tài)，并且系統(tǒng)程序窗口中也表現(xiàn)不出來臨時變量的點是否閉合，所以我們只好先在PLC狀態(tài)菜單下查看V38032002.5的狀態(tài)，經(jīng)查V38032002.5=0因為用的是閉點所以它沒有問題，這樣問題只能出在臨時變量L8.0上，經(jīng)過仔細(xì)查閱所有的PLC程序發(fā)現(xiàn)整個程序中只有圖1所示的程序中用到L8.0的一個開點，沒查到任何一段程序可以控制它，也沒有查到任何條件可以給它賦值。所以在沒有編程器的情況下只有在系統(tǒng)的PLC狀態(tài)菜單下調(diào)出M11.6并強(qiáng)制將它賦值為“1”，這樣后面的程序就將繼續(xù)執(zhí)行，直到操作面板上高低檔轉(zhuǎn)速的燈發(fā)生變化后，按一下復(fù)位鍵變檔動作完成。但這并不是根本的解決方法，分析故障的原因可能是廠家在安裝調(diào)試機(jī)床時對原有PLC程序進(jìn)行過修改但是修改后沒有將這部分程序中的L8.0取消，所以要想徹底的解決問題，辦法就是使用編程器修改這部分程序。

影響主軸變檔的原因有多種多樣，但是任何故障現(xiàn)象都是可以通過判斷分析出來，尤其是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠給我們提供更多的信息，只要能更熟練的閱讀PLC程序，加以仔細(xì)的分析我們就會更快更準(zhǔn)的解決問題。endprint