加工中心主軸事故實(shí)例以及原因分析 11.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例一 1 1 21.1.3優(yōu)化原理 41.1.4優(yōu)化過(guò)程 41.1.5引申思考 5 6 6 61.2.3優(yōu)化原理 71.2.4優(yōu)化過(guò)程 71.2.5引申思考 81.3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例三 9 1.1.3優(yōu)化原理 1.1.4優(yōu)化過(guò)程 1.1.5引申思考 1.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例一故障現(xiàn)象：主軸刀具裝反導(dǎo)致的刀具飛出故障類(lèi)型：主軸松拉刀信號(hào)檢測(cè)故障某日白班的操作人員在加工零件時(shí)進(jìn)行換刀操作，誤將刀具裝反，機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警。操作人員并沒(méi)有注意到報(bào)警信號(hào)而是手動(dòng)將將機(jī)床操作模式切換到AUTO模式，此時(shí)無(wú)報(bào)警信息出現(xiàn)，啟動(dòng)加工程序開(kāi)始加工，主軸旋轉(zhuǎn)，刀具飛出，造成安全事故。21.1.2原因分析經(jīng)過(guò)維修人員檢查，是因?yàn)闄C(jī)床的PLC程序邏輯設(shè)計(jì)上存在缺陷，有嚴(yán)重安全隱患。當(dāng)機(jī)床處在JOG模式下時(shí)，刀具安裝錯(cuò)誤后，機(jī)床會(huì)出現(xiàn)(報(bào)警號(hào)為700449:Toolclampinginspindleendedupwithanerror);(報(bào)警號(hào)為600800:spindlestopfeedstostopandreadingstop);(報(bào)警號(hào)為510101:Feedandread三個(gè)報(bào)警代碼，清除后又會(huì)出現(xiàn)報(bào)警(報(bào)警號(hào)為700448:Clampingorreleaseoffoolinspindleinprogress),經(jīng)過(guò)5s后再次觸發(fā) (700449)(600800)(510101)三個(gè)報(bào)警代碼同時(shí)清除報(bào)警代碼(700448)。但是在機(jī)床切換到MDA模式和AUTO模式時(shí)卻沒(méi)有無(wú)報(bào)警出現(xiàn)。因此操作工人在刀具安裝錯(cuò)誤的情況下，使用MDA和AUTO模式下運(yùn)行程序是不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，而因?yàn)榈毒甙惭b錯(cuò)誤導(dǎo)致刀具的夾緊力不足，所以造成了啟動(dòng)機(jī)床后主軸旋轉(zhuǎn)刀具飛出，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。M600.1,見(jiàn)圖3-1-1。由M411.3觸發(fā)，見(jiàn)圖3-1-2。M411.3為手動(dòng)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(jī)床不會(huì)報(bào)警，依然會(huì)執(zhí)行主軸旋轉(zhuǎn)的指令，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。DB2.Q80.1328DB2.DBX218.1(700449報(bào)警點(diǎn)位)后增加了M2.7信號(hào)(機(jī)床JOG模式),見(jiàn)圖3-1-3,因此機(jī)床只能在JOG模式下觸發(fā)讀停，在MDA和AUTO模式下無(wú)法觸發(fā)，所以造成了主軸在JOG模式下有報(bào)警，無(wú)法激活主軸旋轉(zhuǎn)指令，而切換到MDA或AUTO模式下無(wú)報(bào)警，主軸可以旋轉(zhuǎn)。DB2.DB2.DB70.4了以下的PLC優(yōu)化設(shè)計(jì)，原理如圖3-1-4所示。②Auto模式和MDA模式下才可進(jìn)行自動(dòng)換刀；號(hào)警DB70.DBX38.4的觸圖3-1-4優(yōu)化原理圖1.1.4優(yōu)化過(guò)程使處在MDA模式和AUTO模式下也會(huì)觸發(fā)報(bào)警(700453),阻止主軸旋轉(zhuǎn)指令5的運(yùn)行，保證安全事故不會(huì)發(fā)生。/IE2.在機(jī)床系統(tǒng)中的DB70.DBX38.4的觸發(fā)條件(700449)后又增加了M411.2模式和AUTO模式下依然會(huì)觸發(fā)報(bào)警(600800)(510101),使主軸不能激活DB2.DB2.1.1.5引申思考該問(wèn)題為主軸松拉刀信號(hào)檢測(cè)故障，實(shí)例中為刀具裝反，而在現(xiàn)實(shí)中，該類(lèi)問(wèn)題有多種可能，但對(duì)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(hào)異常時(shí)，主軸無(wú)法旋轉(zhuǎn)。6在HSK63型主軸內(nèi)錐處干正常的情況下.主軸裝刀的夾緊力為14-23kN:主軸送刀時(shí)刀爪伸出主軸端面的距離為10.5(±0.1)mm。無(wú)刀具夾緊時(shí)，伸出距離0.5(±0.1)mm。該機(jī)械位置，夾緊力與電氣檢測(cè)信號(hào)存在相關(guān)性。在確保機(jī)械位置于夾緊力正常的情況下，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所有的設(shè)備進(jìn)行松拉刀裝反測(cè)試和類(lèi)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(duì)正裝、反裝刀具的模擬量進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，保證刀具在裝反的情況下，主軸不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)1.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例二故障現(xiàn)象：機(jī)床報(bào)警后，主軸未轉(zhuǎn)而坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)故障類(lèi)型：主軸脈沖使能信號(hào)故障某日白班，機(jī)床正常加工零件，操作人員也未察覺(jué)到異響，幾分鐘后機(jī)床出stopduetoafault);(報(bào)警號(hào)為600800),主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床進(jìn)給停止，6s后報(bào)警自動(dòng)清除，進(jìn)給繼續(xù)運(yùn)行但主軸未轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全事故。經(jīng)維修人員檢查機(jī)床后分析，是由于機(jī)床安全門(mén)線(xiàn)路接觸不良，導(dǎo)致安全模塊的KAF2和KAF4未正常工作，進(jìn)而導(dǎo)致Z向制動(dòng)電流繼電器KAZ工作異常，導(dǎo)致Z軸制動(dòng)故障信號(hào)I32.2由1變?yōu)?,此時(shí)機(jī)床會(huì)出現(xiàn)(700257)報(bào)警，從而引經(jīng)過(guò)6S后，當(dāng)安全門(mén)線(xiàn)路恢復(fù)正常時(shí)，Z軸制動(dòng)故障信號(hào)I32.2由0變?yōu)?,機(jī)床廠(chǎng)家所設(shè)計(jì)的PLC中如圖3-2-1所示的部分會(huì)自動(dòng)清除報(bào)警。此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)軸使能和主軸使能恢復(fù)，坐標(biāo)繼續(xù)運(yùn)行，但由于沒(méi)有主軸脈沖使能，造成主軸無(wú)法運(yùn)行，從而導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全生產(chǎn)問(wèn)題。7QsQDB2.sR圖3-2-1優(yōu)化前PLC邏輯圖主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)給停止的報(bào)警，為了安全起見(jiàn)，均可設(shè)為不開(kāi)自動(dòng)清除，需要維修人員確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)后手動(dòng)清除報(bào)警，并排除異常。維修安全門(mén)，將生銹以及缺損的部分更換為新的，確保安全門(mén)可以正確的開(kāi)關(guān)。檢查線(xiàn)路，將老化的電線(xiàn)更換成新的電線(xiàn)，用以防止再次出現(xiàn)加工過(guò)程中安全門(mén)失效的情況。改進(jìn)機(jī)床的PLC電路，使機(jī)床在報(bào)警后不會(huì)自動(dòng)清除報(bào)警，恢復(fù)使能。改進(jìn)部分如圖3-2-3所示。在此種情況下，機(jī)床報(bào)警后，即使操作人員將異常狀態(tài)恢復(fù)正常后，報(bào)警也不會(huì)自動(dòng)清除，機(jī)床不會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，必須操作人員手動(dòng)按下才能運(yùn)行機(jī)床。8DBDB2.RRHQQ圖3-2-2優(yōu)化后PLC邏輯圖1.2.5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(jī)床發(fā)生主軸停止運(yùn)行，進(jìn)給繼續(xù)運(yùn)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(shí)現(xiàn)以下功能：在機(jī)床MDA和AUTO模式下，如果未檢測(cè)到主軸脈沖使能時(shí)，機(jī)床將會(huì)鎖定坐標(biāo)進(jìn)給，需操作人員執(zhí)行M66指令才能解除鎖定。DB21.ADB21./DB21.DB21.DBX202.3M405.0ADB21.DBX6.0圖3-2-3新增PLC控制邏輯圖中相關(guān)的DB點(diǎn)位、輸出信號(hào)等對(duì)應(yīng)M指令和釋義如下：9DB38.DBX21.7(主軸脈沖使能)故障現(xiàn)象：主軸換擋報(bào)警后機(jī)床的Z軸下墜產(chǎn)生故障擋后出現(xiàn)報(bào)警，主軸的Z軸突然下墜轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致零件被擠壓，造成安全事故。經(jīng)過(guò)維修人員檢查，是主軸換擋的PLC電路出現(xiàn)異常。機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警，該警時(shí)A48.0控制的安全模塊15K1未停止工作，如圖3-3-2所示。機(jī)床未正常急停，而A48.0置0時(shí)，主軸和坐標(biāo)的使能丟失，Z軸運(yùn)動(dòng)不可控，因?yàn)橹亓Φ脑戗尅?43“41圖3-3-215K1安全模塊控制圖控制線(xiàn)圈是否得點(diǎn)，并將其常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在15K1安全模塊的工作回路T11-T12尋找合適的接觸器，線(xiàn)包的額定電壓為24V,將A48.0的輸出線(xiàn)路串聯(lián)到接而后進(jìn)行電氣原理改造，在安全模塊的工作回路T11-T12中串聯(lián)一個(gè)常開(kāi)的觸點(diǎn)，如圖3-3-4所示。59959