某廠房三起典型主軸故障原因分析及優(yōu)化研究摘要近年來，數(shù)控機床在機械加工中的應(yīng)用越來越廣泛，以其高速、高精度的特點，給各行各業(yè)帶來極大的經(jīng)濟效益的同時，也帶來了一系列的安全問題。而主軸系統(tǒng)是數(shù)控機床的一個重要工作系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，將直接影響到數(shù)控機床的正常使用，甚至是引起重大質(zhì)量事故，且機床加工時主軸高速旋轉(zhuǎn)，由于加工的需要，主軸沒有足夠的防護，一旦發(fā)生故障，更容易發(fā)生安全問題。因此，對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)安全問題進行研究有著重要意義。本文通過對主軸系統(tǒng)故障類型和原因進行分析、歸納和總結(jié)，結(jié)合某廠房三起設(shè)備事故為研究對象，提出了對主軸系統(tǒng)的優(yōu)化方案，用以解決主軸系統(tǒng)目前所遇到的問題，并對主軸系統(tǒng)進行優(yōu)化，提供啟發(fā)思想和技術(shù)參考。主要的研究內(nèi)容如下：=1\*GB3①主軸系統(tǒng)故障類型和原因的歸納和總結(jié)。=2\*GB3②某廠房三起典型主軸故障的原因分析及優(yōu)化：（1）主軸刀套裝反引起的刀具飛出故障；（2）機床故障后主軸未轉(zhuǎn)而坐標(biāo)運行故障；（3）換擋報警引起的Z軸下墜故障。=3\*GB3③對上述問題進行引申思考，分別提供一種主軸系統(tǒng)優(yōu)化思路。最后，本文對上述優(yōu)化進行了試驗驗證。試驗結(jié)果表明：所設(shè)計的優(yōu)化方案，原理簡單，操作簡便，在不影響主軸原來正常功能的基礎(chǔ)上，能有效地達(dá)到預(yù)防的目的，避免了設(shè)備故障，有效地保證數(shù)控生產(chǎn)的安全。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工安全生產(chǎn)主軸系統(tǒng)優(yōu)化PLC目錄第1章緒論 11．1背景 11．2安全生產(chǎn) 11.2.1安全生產(chǎn)的本質(zhì) 11.2.2安全生產(chǎn)的根本任務(wù) 11.2.3安全生產(chǎn)的重要性 21.2.4國內(nèi)生產(chǎn)安全形勢 21．3數(shù)控加工中心存在的安全生產(chǎn)問題 21.3.1周邊環(huán)境 21.3.2電氣設(shè)備老化 31.3.3操作人員安全意識薄弱 31.3.4管理缺陷 3第2章主軸系統(tǒng)及常見故障 42．1數(shù)控加工中心的主軸系統(tǒng) 42.1.1主軸系統(tǒng) 42.1.2閉環(huán)系統(tǒng) 42.1.3松拉刀系統(tǒng) 52．2常見故障、原因分析及引起的問題 52.2.1過載 52.2.2主軸轉(zhuǎn)動時振動或噪聲太大 52.2.3主軸不能轉(zhuǎn)動 62.2.4信號檢測故障 6第3章加工中心主軸事故實例以及原因分析 73.1現(xiàn)場實例一 73.1.1故障經(jīng)過 73.1.2原因分析 73.1.3優(yōu)化原理 93.1.4優(yōu)化過程 103.1.5引申思考 113.2現(xiàn)場實例二 123.2.1故障經(jīng)過 123.2.2原因分析 123.2.3優(yōu)化原理 133.2.4優(yōu)化過程 133.2.5引申思考 143.3現(xiàn)場實例三 153.3.1故障經(jīng)過 153.3.2原因分析 153.3.3優(yōu)化原理 163.3.4優(yōu)化過程 163.3.5引申思考 17結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 20第1章緒論1．1背景近幾年以來,隨著我國國力的不斷提升，習(xí)近平總書記適時的提出了由"中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變"的概念[1]。但隨著行業(yè)的投資規(guī)模逐步加大、要求交付的工期縮短、機床使用年限較舊、機床電路老化等因素沒有引起員工以及相關(guān)單位的重視,導(dǎo)致單位安全生產(chǎn)管理疏忽而發(fā)生生產(chǎn)安全事故,所帶來的直接經(jīng)濟損失最多高達(dá)數(shù)千萬元。從目前的情形來看，我國的數(shù)控機床正朝著高轉(zhuǎn)速、高精度、智能化等方向發(fā)展。而為了更好的適應(yīng)新材料的加工，這就使得數(shù)控機床的主軸要承擔(dān)更多的風(fēng)險。為此如何做好數(shù)控加工中心的安全生產(chǎn)管理，提前發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床主軸的安全隱患，提出改進措施，杜絕生產(chǎn)安全事故，是擺在當(dāng)前的重要問題。1．2安全生產(chǎn)1.2.1安全生產(chǎn)的本質(zhì)生產(chǎn)安全，泛指企業(yè)在生產(chǎn)和經(jīng)營全過程中的人身安全和設(shè)備安全。為了保證生產(chǎn)過程能夠在一個充分符合安全生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)要求的生產(chǎn)環(huán)境、物質(zhì)污染狀況以及安全工作的正常秩序下順利地正常進行,防止發(fā)生人員意外事故傷亡、設(shè)備安裝事故及各類自然災(zāi)害等重大事故，保障公司全體在職員工的安全與健康,保障公司日常生產(chǎn)經(jīng)營的正常順利開展。安全生產(chǎn)管理應(yīng)該做到是安全與企業(yè)生產(chǎn)的一個總體統(tǒng)一，安全必須推動企業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全[2]。1.2.2安全生產(chǎn)的根本任務(wù)首先，安全生產(chǎn)是保障從業(yè)者自身生命安全與職業(yè)健康權(quán)益中最根本也是最重要的內(nèi)容,也是安全生產(chǎn)工作本質(zhì)的基礎(chǔ)與核心。其次，安全生產(chǎn)強調(diào)對生產(chǎn)作業(yè)過程中要盡可能多地進行保護。最后，安全生產(chǎn)突出了生產(chǎn)作業(yè)中的人身安全給予有效的保護。安全生產(chǎn)的根本任務(wù)就是消除和控制企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中的各種有害且不確定的因素,預(yù)防各類生產(chǎn)安全事故的發(fā)生,創(chuàng)造安全的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境和舒適的勞動工作條件,保護企業(yè)從業(yè)人員在其生產(chǎn)經(jīng)營過程中的安全與身體健康[3]。1.2.3安全生產(chǎn)的重要性安全生產(chǎn)始終關(guān)乎人民群眾的生命財產(chǎn)安全，關(guān)系到國家的改革創(chuàng)新、繁榮發(fā)展和社會穩(wěn)定大局。做好安全生產(chǎn)的各項工作，切實地保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，體現(xiàn)了廣大人民群眾的根本利益，反映了先進生產(chǎn)力的總體發(fā)展要求和先進文化的前進方向。做好安全生產(chǎn)工作的各項工作，是國家全面建設(shè)小康社會、統(tǒng)籌經(jīng)濟社會全面發(fā)展的重要內(nèi)容，也是貫徹落實國家可持續(xù)發(fā)展重大戰(zhàn)略的一個組成部分。1.2.4國內(nèi)生產(chǎn)安全形勢隨著社會的進步，國家開始大力整治安全風(fēng)險隱患，完善執(zhí)法檢查安全問題的條例，我國的安全生產(chǎn)形勢正在持續(xù)穩(wěn)定的好轉(zhuǎn)。但當(dāng)前的安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻且復(fù)雜。近幾年以來化工、煤礦、建筑施工等高危高壓行業(yè)發(fā)生多起重特大事故，特別是在江蘇響水天嘉宜化工有限公司發(fā)生的“3?21”特別重大爆炸事故，不僅給人民群眾生命財產(chǎn)安全造成重大的損失，同時也反映出一些地區(qū)和企業(yè)生產(chǎn)安全生產(chǎn)理念不牢固、嚴(yán)抓安全生產(chǎn)不落實、安全防范措施不到位、監(jiān)管執(zhí)法能力不足等問題。1．3數(shù)控加工中心存在的安全生產(chǎn)問題1.3.1周邊環(huán)境周邊環(huán)境復(fù)雜、保護措施少是數(shù)控機床存在較多的安全問題，且在零件加工的過程中，有的數(shù)控機床的安全防護措施損壞甚至是根本沒有安裝安全防護措施，極容易對周邊的環(huán)境造成污染，并且危害到個人的生命健康。同時數(shù)控機床在對一些特殊產(chǎn)品進行加工時，必然會產(chǎn)生大量的粉塵污染機床內(nèi)部零件，在沒有清理干凈的情況下，會干擾數(shù)控機床正常的使用，也會對操作人員的身體造成傷害。所以，對生產(chǎn)加工環(huán)境進行保護，提高生產(chǎn)環(huán)境的質(zhì)量，是保障操作人員的生命健康，提高設(shè)備運行壽命的重要保證。1.3.2電氣設(shè)備老化由于數(shù)控機床工作年限較長，機床出現(xiàn)電路老化等問題，導(dǎo)致設(shè)備短路，對數(shù)控機床造成不同程度的影響。繼而使得數(shù)控機床在加工過程中零件質(zhì)量不理想，還會損壞數(shù)控機床內(nèi)部精密零件，既不利于數(shù)控機床的使用與維護，也有可能會造成漏電、火災(zāi)等安全事故。所以，對于數(shù)控機床電路的保護措施應(yīng)當(dāng)引起重視，需要定時的對數(shù)控機床的設(shè)備組件以及機床電路進行檢查與保養(yǎng)，才能提高數(shù)控加工中心的使用安全性[4]。1.3.3操作人員安全意識薄弱有的數(shù)控加工中心操作人員的自我保護意識不強，在零件搬運、裝夾以及加工的過程中沒有穿戴好安全用具，導(dǎo)致自身受到傷害。還有的數(shù)控加工中心操作人員的安全紅線意識不強，操作違反安全規(guī)范，使數(shù)控機床在運行過程中受到影響，甚至存在發(fā)生事故的風(fēng)險，為數(shù)控機床的后續(xù)使用遺留下更多的安全隱患。當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，由于操作人員本身缺乏必要的安全意識，對于數(shù)控機床加工過程中遇到的機床以及零件問題，沒有及時的記錄，也沒有對事故現(xiàn)場進行保護，使得維修人員對機床故障的分類工作以及后續(xù)的一系列故障排查構(gòu)成了一定的難度。1.3.4管理缺陷由于我國工業(yè)發(fā)展起步較慢，安全生產(chǎn)管理的理念較為落后，安全生產(chǎn)管理的內(nèi)容還不完善，在管理人員的水平不足的情況下，使得管理體系存在薄弱環(huán)節(jié)。相關(guān)的管理措施存在理想化的情況，導(dǎo)致不僅沒有起到提高管理效率的作用，而且產(chǎn)生了更多的影響生產(chǎn)效率和從業(yè)者生命健康的安全性問題。加上多數(shù)管理人員不重視安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)，管理方面的問題不斷出現(xiàn)，進而無法維持相關(guān)行業(yè)安全并且穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。隨著社會生產(chǎn)力不斷的發(fā)展，以上幾類的安全事故誘因可以通過建設(shè)良好工作環(huán)境、定期更新機床老化線路及電氣設(shè)備、大力培養(yǎng)員工安全意識和提高管理者安全素質(zhì)來解決。但是由于我國工業(yè)起步慢，基礎(chǔ)不完善，導(dǎo)致了我國使用的設(shè)備大部分是進口設(shè)備，國產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計缺乏足夠的現(xiàn)場功能測試和驗證，存在許多設(shè)計缺陷。因此經(jīng)常有事故發(fā)生。第2章主軸系統(tǒng)及常見故障2．1數(shù)控加工中心的主軸系統(tǒng)在工業(yè)化的生產(chǎn)制造過程中，數(shù)控機床的主軸系統(tǒng)是數(shù)控加工中心高速加工生產(chǎn)的重要保障。我國目前所使用的數(shù)控機床主軸系統(tǒng)是利用智能技術(shù)將主軸部件和機床電機結(jié)合的形式，保證了數(shù)控機床在主軸加工過程中不依靠齒輪、聯(lián)軸器或者皮帶，使智能化的主軸系統(tǒng)具備高高精準(zhǔn)度、高效性以及高功率等特點[5]。2.1.1主軸系統(tǒng)數(shù)控加工中心一般分為機械主軸和電主軸。電主軸軸承的選擇需要符合主軸系統(tǒng)高速性和高精準(zhǔn)性的需求，主軸的選擇功能需求滿足本身具備高強剛度性和比熱容較大等性質(zhì)。因此，在材料的選擇上采用陶瓷球主軸承來實現(xiàn)軸承剛度和跨距的需求。在主軸工作運行中，其驅(qū)動電機的軸承可承受的溫度高低直接影響著整體電機的使用壽命，因此在控制溫度高低主要從材料和冷卻兩個方面進行有效控制，從而保證數(shù)控機床加工的準(zhǔn)確性和高效性[6]。機械主軸相比于電主軸，進度和轉(zhuǎn)速較低但扭矩較大，因此多了一個換擋系統(tǒng)，其中包括換擋的機械結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的檢測和控制系統(tǒng)。2.1.2閉環(huán)系統(tǒng)主軸的閉環(huán)控制技術(shù)主要借助于編碼器技術(shù)，將編碼器的電信號反饋到主軸電機的控制驅(qū)動器，用來精確控制主軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角度。編碼器技術(shù)主要應(yīng)用于精密機床主軸速度、角度位置的測量。根據(jù)碼盤的刻孔方式不同，編碼器可以分為增量型編碼器和絕對型編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再將電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此其示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)[7]。2.1.3松拉刀系統(tǒng)主軸帶動刀柄在進行切削工作時，需要拉刀機構(gòu)在主軸內(nèi)部夾緊刀柄，防止刀柄任何輕微的松動。強大而又穩(wěn)定的拉力保證了主軸加工的高精度和高穩(wěn)定性。拉刀系統(tǒng)根據(jù)換刀方式不同而分為自動拉刀和手動拉刀。自動拉刀系統(tǒng)往往和刀庫結(jié)合使用，通過主軸尾部的油缸或氣缸的動作，實現(xiàn)自動松刀、拉刀的功能。手動拉刀結(jié)構(gòu)往往靠人工手動換刀，通過主軸內(nèi)部的機械結(jié)構(gòu)的張緊力來實現(xiàn)拉刀和松刀功能。目前，進口高端機床主軸基本都是HSK系列結(jié)構(gòu)。良好的拉刀力是保證主軸特性的必要條件，根據(jù)不同的錐孔結(jié)構(gòu)和大小，對應(yīng)的拉刀力的大小也不同，在國際標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)對不同錐孔對應(yīng)拉力大小有準(zhǔn)確定義，在設(shè)計和制造主軸時需要嚴(yán)格按照這個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2．2常見故障、原因分析及引起的問題2.2.1過載原因：主軸切削用量過大。引起的問題：主軸電機過熱引起主軸報警。2.2.2主軸轉(zhuǎn)動時振動或噪聲太大首先，要區(qū)別是由于機械原因還是電氣原因使得主軸發(fā)出的噪聲及產(chǎn)生的振動。機械方面原因：（1）軸承狀態(tài)異常。（2）主軸潤滑系統(tǒng)異常。電氣方面原因：（1）電源電壓異常。（2）控制單元上的電源開關(guān)設(shè)定錯誤。（3）伺服單元上的電路設(shè)置不當(dāng)。（4）電流反饋回路未調(diào)整。引起的問題：主軸過流或過熱報警。2.2.3主軸不能轉(zhuǎn)動電氣系統(tǒng)原因：（1）主軸控制單元接觸不良。（2）機床負(fù)載過大。（3）主軸的驅(qū)動裝置故障。（4）主軸的電機故障。機械方面的原因：（1）主軸與電機連接的皮帶過松或打滑。（2）主軸未夾緊刀具。引起的問題：出現(xiàn)主軸相關(guān)報警，主軸無法旋轉(zhuǎn)。2.2.4信號檢測故障原因：主軸系統(tǒng)相關(guān)檢測信號錯誤引起的問題：由于故障原因多種多樣，且不同廠家設(shè)計思路的嚴(yán)謹(jǐn)程度不同，參數(shù)的問題也有輕重之分。從輕到重，分別為主軸報警停止，主軸無法轉(zhuǎn)動，甚至是零件事故或設(shè)備事故[8]。對于上述的幾類故障，機床生產(chǎn)廠家和使用廠家對于機床過載、振動和噪音大以及主軸不能轉(zhuǎn)動等故障都有較為完善的防護措施，但由于信號檢測較多，所產(chǎn)生的故障也多。因此，廠家對于信號檢測故障沒有較好的解決方案。所以，本文將著重信號檢測類的主軸故障進行原因分析和PLC優(yōu)化。第3章加工中心主軸事故實例以及原因分析3.1現(xiàn)場實例一故障現(xiàn)象：主軸刀具裝反導(dǎo)致的刀具飛出故障類型：主軸松拉刀信號檢測故障3.1.1故障經(jīng)過某日白班的操作人員在加工零件時進行換刀操作，誤將刀具裝反，機床出現(xiàn)報警。操作人員并沒有注意到報警信號而是手動將將機床操作模式切換到AUTO模式，此時無報警信息出現(xiàn)，啟動加工程序開始加工，主軸旋轉(zhuǎn)，刀具飛出，造成安全事故。3.1.2原因分析經(jīng)過維修人員檢查，是因為機床的PLC程序邏輯設(shè)計上存在缺陷，有嚴(yán)重安全隱患。當(dāng)機床處在JOG模式下時，刀具安裝錯誤后，機床會出現(xiàn)（報警號為700449：Toolclampinginspindleendedupwithanerror）；（報警號為600800:spindlestopfeedstostopandreadingstop）；（報警號為510101:Feedandreadstopinprogressorduetoafault）三個報警代碼，清除后又會出現(xiàn)報警（報警號為700448:Clampingorreleaseoffoolinspindleinprogress），經(jīng)過5s后再次觸發(fā)（700449）（600800）（510101）三個報警代碼同時清除報警代碼（700448）。但是在機床切換到MDA模式和AUTO模式時卻沒有無報警出現(xiàn)。因此操作工人在刀具安裝錯誤的情況下，使用MDA和AUTO模式下運行程序是不會出現(xiàn)報警信息，而因為刀具安裝錯誤導(dǎo)致刀具的夾緊力不足，所以造成了啟動機床后主軸旋轉(zhuǎn)刀具飛出，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。具體是因為機床在MDA模式和AUTO模式下報警（報警號為700453:Read-instopduetofoolclampingnotfinished）的觸發(fā)條件中增加了M600.1，見圖3-1-1。由M411.3觸發(fā)，見圖3-1-2。M411.3為手動換刀中間變量，在JOG模式下為0，因此在MDA模式和AUTO模式下，機床不會報警，依然會執(zhí)行主軸旋轉(zhuǎn)的指令，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。圖3-1-1700453報警的觸發(fā)邏輯圖3-1-2中間信號M600.1的觸發(fā)條件機床讀停報警中間信號DB70.DB38.4的觸發(fā)條件中在DB2.DBX218.1(700449報警點位)后增加了M2.7信號(機床JOG模式)，見圖3-1-3，因此機床只能在JOG模式下觸發(fā)讀停，在MDA和AUTO模式下無法觸發(fā)，所以造成了主軸在JOG模式下有報警，無法激活主軸旋轉(zhuǎn)指令，而切換到MDA或AUTO模式下無報警，主軸可以旋轉(zhuǎn)。圖3-1-3M2.7的PLC原理圖3.1.3優(yōu)化原理為了確保后續(xù)的加工過程中不會再次出現(xiàn)此類情況所造成的安全事故，提出了以下的PLC優(yōu)化設(shè)計，原理如圖3-1-4所示。=1\*GB3①手動模式下才可以進行手動換刀，Auto模式和MDA模式下無法手動換刀；=2\*GB3②Auto模式和MDA模式下才可進行自動換刀；=3\*GB3③無論自動還是手動換刀，都需要保證刀具松緊信號異常時主軸無法旋轉(zhuǎn)。圖3-1-4優(yōu)化原理圖3.1.4優(yōu)化過程在機床系統(tǒng)中將M600.1刪除，見圖3-1-5。用以保證當(dāng)?shù)毒甙惭b錯誤后，即使處在MDA模式和AUTO模式下也會觸發(fā)報警（700453），阻止主軸旋轉(zhuǎn)指令的運行，保證安全事故不會發(fā)生。圖3-1-5優(yōu)化后的原理圖在機床系統(tǒng)中的DB70.DBX38.4的觸發(fā)條件（700449）后又增加了M411.2指令作為觸發(fā)條件，見圖3-1-6，在刀具安裝錯誤的情況下，即使切換到MDA模式和AUTO模式下依然會觸發(fā)報警（600800）（510101），使主軸不能激活旋轉(zhuǎn)指令，直到將刀具重新正確安裝才可以清除此報警，確保不會發(fā)生安全事故。圖3-1-6優(yōu)化后的原理圖3.1.5引申思考該問題為主軸松拉刀信號檢測故障，實例中為刀具裝反，而在現(xiàn)實中，該類問題有多種可能，但對于生產(chǎn)安全而言，最基本的保障在于優(yōu)化原理中所述的：主軸松拉刀信號異常時，主軸無法旋轉(zhuǎn)。在HSK63型主軸內(nèi)錐處于正常的情況下，主軸裝刀的夾緊力為14-23kN；主軸送刀時刀爪伸出主軸端面的距離為10.5（±0.1）mm。無刀具夾緊時，伸出距離0.5（±0.1）mm。該機械位置，夾緊力與電氣檢測信號存在相關(guān)性。在確保機械位置于夾緊力正常的情況下，對生產(chǎn)現(xiàn)場所有的設(shè)備進行松拉刀裝反測試和類似的優(yōu)化，將數(shù)控系統(tǒng)的松拉刀以模擬量的形式反饋，對正裝、反裝刀具的模擬量進行嚴(yán)格區(qū)分，保證刀具在裝反的情況下，主軸不能進行旋轉(zhuǎn)運動。3.2現(xiàn)場實例二故障現(xiàn)象：機床報警后，主軸未轉(zhuǎn)而坐標(biāo)進行運動故障類型：主軸脈沖使能信號故障3.2.1故障經(jīng)過某日白班，機床正常加工零件，操作人員也未察覺到異響，幾分鐘后機床出現(xiàn)報警（報警號為700257：24vbrakepowersupplytripped；510101:feedandreadstopduetoafault）；(報警號為600800），主軸停止轉(zhuǎn)動，機床進給停止，6s后報警自動清除，進給繼續(xù)運行但主軸未轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全事故。3.2.2原因分析經(jīng)維修人員檢查機床后分析，是由于機床安全門線路接觸不良，導(dǎo)致安全模塊的KAF2和KAF4未正常工作，進而導(dǎo)致Z向制動電流繼電器KAZ工作異常，導(dǎo)致Z軸制動故障信號I32.2由1變?yōu)?，此時機床會出現(xiàn)(700257)報警，從而引發(fā)(510101)和(600800)報警，主軸停止轉(zhuǎn)動，進給停止，主軸脈沖使能DB21.DBX21.7丟失。經(jīng)過6S后，當(dāng)安全門線路恢復(fù)正常時，Z軸制動故障信號I32.2由0變?yōu)?，機床廠家所設(shè)計的PLC中如圖3-2-1所示的部分會自動清除報警。此時機床坐標(biāo)軸使能和主軸使能恢復(fù)，坐標(biāo)繼續(xù)運行，但由于沒有主軸脈沖使能，造成主軸無法運行，從而導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全生產(chǎn)問題。圖3-2-1優(yōu)化前PLC邏輯圖3.2.3優(yōu)化原理主軸停止轉(zhuǎn)動，進給停止的報警，為了安全起見，均可設(shè)為不開自動清除，需要維修人員確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)后手動清除報警，并排除異常。3.2.4優(yōu)化過程維修安全門，將生銹以及缺損的部分更換為新的，確保安全門可以正確的開關(guān)。檢查線路，將老化的電線更換成新的電線，用以防止再次出現(xiàn)加工過程中安全門失效的情況。改進機床的PLC電路，使機床在報警后不會自動清除報警，恢復(fù)使能。改進部分如圖3-2-3所示。在此種情況下，機床報警后，即使操作人員將異常狀態(tài)恢復(fù)正常后，報警也不會自動清除，機床不會自動運行，必須操作人員手動按下reset鍵后，機床的報警才會清除，操作人員在檢查機床和零件狀態(tài)后，重新搜段才能運行機床。圖3-2-2優(yōu)化后PLC邏輯圖3.2.5引申思考為了徹底避免零件在加工工程中出現(xiàn)異常狀況，導(dǎo)致機床發(fā)生主軸停止運行，進給繼續(xù)運行的情況，從而使得零件出現(xiàn)質(zhì)量事故。在PLC電路中增加如圖3-2-3所示的程序，實現(xiàn)以下功能：在機床MDA和AUTO模式下，如果未檢測到主軸脈沖使能時，機床將會鎖定坐標(biāo)進給，需操作人員執(zhí)行M66指令才能解除鎖定。圖3-2-3新增PLC控制邏輯圖中相關(guān)的DB點位、輸出信號等對應(yīng)M指令和釋義如下：DB21.DBX202.2(M66)DB21.DBX194.2(M02)DB21.DBX197.6(M30)DB21.DBX202.3(M67)M405.0(中間變量)DB38.DBX21.7(主軸脈沖使能)Q0.0(MDA)Q0.1(Auto)DB21.DBX6.0(進給使能)3.3現(xiàn)場實例三故障現(xiàn)象：主軸換擋報警后機床的Z軸下墜產(chǎn)生故障故障類型：主軸換擋信號檢測故障3.3.1故障經(jīng)過某日白班，機床正常加工零件，操作人員也未發(fā)現(xiàn)異常，但幾分鐘后機床換擋后出現(xiàn)報警，主軸的Z軸突然下墜轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全事故。3.3.2原因分析經(jīng)過維修人員檢查，是主軸換擋的PLC電路出現(xiàn)異常。機床出現(xiàn)報警，該報警將A48.0置0，A48.0對應(yīng)的中間繼電器工作異常，如圖3-3-1所示。導(dǎo)致報警時A48.0控制的安全模塊15K1未停止工作，如圖3-3-2所示。機床未正常急停，而A48.0置0時，主軸和坐標(biāo)的使能丟失，Z軸運動不可控，因為重力的原因下墜，從而導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全事故。圖3-3-1A48.0中間繼電器圖圖3-3-215K1安全模塊控制圖3.3.3優(yōu)化原理數(shù)控系統(tǒng)PLC輸出MDR板上的中間繼電器工作頻率較高，容易出現(xiàn)老化粘連等問題，本次嘗試了一種外接接觸器保護的方法，即外接一個接觸器，用A48.0控制線圈是否得點，并將其常開觸點串聯(lián)在15K1安全模塊的工作回路T11-T12中。3.3.4優(yōu)化過程尋找合適的接觸器，線包的額定電壓為24V，將A48.0的