基于CAK6150P數(shù)控車床故障排除實例分析

孫志平 郁建英

（①河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺 054048;②中鋼集團(tuán)邢臺軋輥有限公司，河北邢臺 054000）

基于CAK6150P數(shù)控車床故障排除實例分析

孫志平①郁建英②

（①河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺 054048;②中鋼集團(tuán)邢臺軋輥有限公司，河北邢臺 054000）

結(jié)合實踐中數(shù)控車床出現(xiàn)的部分無法換刀現(xiàn)象，將數(shù)控機床的故障診斷和排除進(jìn)行分析與探討，為出現(xiàn)同類實際問題的解決提供借鑒。

數(shù)控車床 故障診斷 轉(zhuǎn)塔刀架 霍爾元件

數(shù)控機床綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、精密測量、現(xiàn)代機械制造和數(shù)據(jù)通信等多種技術(shù)，是機械加工領(lǐng)域中典型的機電一體化設(shè)備。我院建設(shè)有國家級數(shù)控實習(xí)實訓(xùn)中心，其中數(shù)控車床是主要的實訓(xùn)設(shè)備，配置有FANUC 0i系統(tǒng)、大森Ⅲ型系統(tǒng)和華中系統(tǒng)。在實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)一臺CAK6150P型數(shù)控車床在各種方式下4、5、6號刀不換刀，并且系統(tǒng)無報警，排除了人為等因素后，故障仍然存在。本文以此數(shù)控車床的故障及排除實例進(jìn)行分析。

1 CAK6150P型數(shù)控車床構(gòu)成概述

該數(shù)控車床是由沈陽第一機床廠生產(chǎn)的，是新一代普及型數(shù)控車床。該車床采用臥式平床身布局;主軸傳動采用雙速電動機及電磁離合器變速;刀架采用六工位AK30系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架;數(shù)控系統(tǒng)采用日本大森Ⅲ型系統(tǒng);縱、橫兩軸由交流伺服電動機帶動滾珠絲杠完成移動，可對各種軸類及盤類工件自動完成內(nèi)外圓柱面、圓弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能車削公制及英制螺紋、端面螺紋、錐螺紋、多頭螺紋及變螺距螺紋等。

2 故障現(xiàn)象與剖析

故障現(xiàn)象：手動換刀、MDI方式和自動加工方式時，換4、5、6號刀時不換刀，并且數(shù)控系統(tǒng)無報警，按“RST”鍵后，再執(zhí)行換刀時，4、5、6號刀只能執(zhí)行一次換刀動作。

數(shù)控機床的故障按有無診斷顯示可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障，以上故障現(xiàn)象屬無診斷顯示故障。無診斷顯示故障往往表現(xiàn)為指令正常，而執(zhí)行時卻不能動作，手動操作也無法執(zhí)行動作，因此這類故障的排除相對于有診斷顯示故障的排除難度更大。

根據(jù)故障現(xiàn)象去確定最終故障點時，先后做了以下幾方面的推斷，即：

2.1 查找系統(tǒng)的故障

該車床數(shù)控系統(tǒng)采用日本大森Ⅲ型系統(tǒng)，其換刀程序步驟如圖1。

從換刀步驟中分析，首先核對了換刀前系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)校對后參數(shù)無誤。然后按換刀步驟核對換刀過程中各參數(shù)的變化，以1號刀和4號刀進(jìn)行對比，對比結(jié)果1號刀完全按上述步驟換刀中的參數(shù)變化，而4號刀在①～⑤步驟時是正確的，到第⑥步時參數(shù)1 305.1不變“1”。因此系統(tǒng)認(rèn)為換刀不能結(jié)束，也就無法結(jié)束換刀，系統(tǒng)也就不能繼續(xù)向下執(zhí)行。因此通過換刀的對比可以斷定系統(tǒng)PLC程序正常，即可以排除是系統(tǒng)的故障。

2.2 查找信號聯(lián)絡(luò)線的故障

從刀架到系統(tǒng)的聯(lián)機方式是將轉(zhuǎn)塔刀架的位置信號與機床數(shù)控裝置的PLC的輸入接口直接相連，如圖2所示。

既然排除了系統(tǒng)的故障，就懷疑聯(lián)絡(luò)線是否有斷路、虛接現(xiàn)象。所以就將3、4號刀的聯(lián)絡(luò)線互換，結(jié)果3號刀換刀仍然正常，4號刀故障也仍然存在。為了排除偶然性，又將1、2號刀分別與4、5、6號刀的聯(lián)絡(luò)線互換，結(jié)果與上相同。由此可以判斷聯(lián)絡(luò)線沒有問題，從而將故障點鎖定到刀架上。

2.3 刀架故障的判斷

轉(zhuǎn)塔刀架主要由機械和電氣兩部分組成，因為只有4、5、6號刀不能換，所以刀架機械故障的可能性不大。刀架的電氣部分是由微動開關(guān)（即換刀后刀架鎖緊正位信號開關(guān)）和覆銅板（上面有6個開關(guān)型霍爾元件）組成，覆銅板的引線圖如圖3所示。

通過故障現(xiàn)象可以看出4、5、6號刀與1、2、3號刀的刀位信號在覆銅板上的檢測元件（霍爾元件）正好處于對稱位置，因此故障原因初步判斷為霍爾元件的損壞或覆銅板的位置錯位。

3 故障排除

經(jīng)過以上的推斷，還需進(jìn)一步排除故障。首先要排除是否是霍爾元件損壞。因為霍爾元件是磁性開關(guān)，所以用一塊永久磁鐵，逐一靠近每個霍爾元件來執(zhí)行一次換刀命令，結(jié)果每次換刀都是正常的，所以霍爾元件損壞的因素排除。

其次將覆銅板的安裝位置轉(zhuǎn)過180°再安裝后進(jìn)行換刀，結(jié)果正好相反，4、5、6 號刀換刀正常，1、2、3 號刀不能換刀，因此可以斷定是安裝位置錯位的問題。從新將覆銅板在原安裝位置上進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過幾次調(diào)整后，故障最終得以排除。

4 總結(jié)

分析此故障產(chǎn)生的原因是由于數(shù)控車床在切削加工過程中產(chǎn)生的振動使覆銅板離開原位置，由于霍爾元件的檢測范圍有限，所以導(dǎo)致?lián)Q有些刀時，得不到該刀的應(yīng)答信號，以至于造成換刀無法結(jié)束的現(xiàn)象。

通過對此故障的排除，發(fā)現(xiàn)覆銅板應(yīng)該有兩個固定螺釘，但實際上只有一個螺釘固定，所以是造成此故障的隱患，因此對數(shù)控機床要進(jìn)行定期的維護(hù)從而減少甚至消除故障隱患。

作者：孫志平，女，1971年生，工學(xué)碩士，主要研究方向是機械電子工程。

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Elimination Example Analysis on Faults of CAK6150P CNC Lathe

SUN Zhiping①，YU Jianying②
（①Hebei Institue of Mechanical Technology，Xingtai 054048，CHN;②Sinosteel Xingtai Machinery ＆ Mill Roll Co.，Ltd.，Xingtai 054000，CHN）

Combined with the phenomenon of tool can’t be changed in CNC lathe，the numerical control machine tool faults diagnosis and rule out are analyzed and discussed，for the recurrence of similar reference for solving practical problems.

Lathe;Faults Diagnosis;Revolving Tool Box Saddle;Hall Element

（編輯 李 靜）（

2009―10―27）

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