對自動換刀過程中常見故障的分析

李玉琴

摘 要：闡述加工中心機械手故障，分析其故障部位和原因，并排除相應故障。

關鍵詞：加工中心 機械手 PLC 故障

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

自動換刀裝置（ATC）作為加工中心最重要結構部件之一，其換刀方式分為有機械手換刀和無機械手換刀兩種，而機械手換刀方式是大多數加工中心采用的，在這種換刀方式下，機械手成為換刀過程中極其重要的機械裝置，它的作用是將上一個工序中用過的刀具送回刀庫，并從刀庫上取出新的刀具安裝到主軸上，以便下一個工序的開展。由于換刀時動作環節較多，廣泛使用液壓元件、行程開關、感應開關、電磁閥等機、電、液、氣元器件，只要其中有一個元器件出現故障，如動作不能到位或沒有及時發出信號，機械手就無法完成換刀動作，造成加工中心不能正常工作。下面以配FANUC數控系統的加工中心為例，對該加工中心機械手無法拔刀和取刀的現象進行分析和診斷。

1 機械手不拔刀故障

1.1 故障現象

1.2 故障檢查與診斷

加工中心在換刀時，要執行“主軸定位、抓刀、松刀、拔刀、回轉、移動、裝刀、復位”等動作，機械手在換刀時，當機械手手爪抓緊刀具后，接近開關發出“拔刀結束”信號，主軸自由，就可以進行換刀動作，但此加工中心換刀時“拔刀”未動作，是因為“松刀”動作未完成，或者執行“拔刀”動作時，本身條件沒有建立無法進行“拔刀”。分析產生故障的原因可能有：⑴“松刀”感應開關失靈。機床在換刀時，每個動作的完成是由相應的感應開關發出動作完成信號，只要上一個動作結束并發出相應完成信號，才能進行下一個動作。在感應開關“刀庫松刀”和“主軸松刀”中，只要有一個感應開關沒有發出完成信號，則機械手“拔刀”電磁閥就不會動作。此時可檢查這兩個感應開關是否失靈，看其信號是否正常。⑵“松刀”電磁閥失靈。“松刀”電磁閥失靈。刀具與主軸的“松刀”，是由電磁閥接通液壓缸來完成的，這時如果液壓缸無液壓油進入，“松刀”電磁閥就不會動作，“松刀”動作就無法完成。檢查刀庫和主軸的“松刀”電磁閥，看其動作是否正常。⑶“松刀”液壓缸無動作。估計其原因是刀庫松刀液壓缸系統壓力不夠或漏油，或液壓缸行程不到位，可檢查刀具庫松刀液壓缸；如果松刀液壓缸的動作正常，行程到位，就檢查主軸松刀液壓缸，方法是打開主軸箱后蓋，檢查液壓缸是否到達松刀位置，或者液壓缸有無漏油現象，油壓是否達到正常值。⑷機械手本身有問題，建立不起“拔刀”條件。分析其原因可能是“拔刀”液壓缸有問題，或者“拔刀” 電磁閥失靈，分別檢查進行排查。⑸主軸系統有問題。主軸內部機械結構出現故障，而無法“松刀”。主軸結構示意圖如圖1所示。這里分析主軸系統內部機械結構出現故障，可能出現的原因有以下四點：刀具尾部拉釘2有磨損，長度不夠，液壓缸雖已運動到位，而拉釘2還不能將刀具頂“松”；頂桿10折斷了，這時刀具無法松開；拉桿6尾部空心螺釘8位置有所變化，使液壓缸行程滿足不了“松刀”的要求；主軸裝配調整時，主軸錐孔間隙調得太小，致使在使用過程中因一些綜合因素而導致“送刀”無法滿足。針對以上四點原因分別給予解決就可排除主軸系統的問題。

2.1 故障現象

該機床換刀時，在主軸定向后，ATC（自動換刀）無定向顯示，機械手沒有抓刀動作，且沒有顯示報警信息。

2.2 故障檢查和診斷

故障發生后，經檢查發現除機械手不能動作外，機床其他部分都能正常工作。可先采用手工方式換刀，檢查機床能否正常工作。如果手動方式能正常工作，則認為是“主軸定向”信號未送到PLC，導致PLC 沒有換刀信號的輸出。方法是檢查機床電氣連接圖，檢查“主軸定向”是否完成，結果在CN1插座22、23號上檢測到“主軸定向完成“信號。此時可再檢查PLC 梯形圖，要使“ATC（自動換刀）指示燈亮”必須滿足“ ATCP（換刀條件滿足）和AINI（換刀條件滿足）同時亮”。而ATCP（換刀條件滿足）又由OREND（主軸定向完成）、INPI（刀庫伺服定位正常）、ZPZ（Z軸零點）這3個行程開關來保障；AINI（機械手原位）由A75RLS（機械手回轉75?行程開關）、INPI（Z軸零點）、180RLS（機械手180 回行程開關）、AUPLS（機械手向上行程開關）這4個行程開關來保障，可以依次檢查這幾個行程開關，結果發現機械手回轉75?行程開關—A75RLS 未壓到位，即可調整A75RLS行程開關擋塊，使A75RLS行程開關壓到位。調整后發現 ATC 指示燈已經正常，，機械手換刀動作也能順利完成，說明機械手不抓刀故障

排除。

3 結語

根據多年來實習和教學中經驗得出，只有熟悉機床結構和電氣控制原理，才能快速、準確查找到數控機床故障原因；也只有熟練掌握機床維修和診斷的相關知識，才能根據現場故障和相關的診斷信號進行分析、判斷故障源，并快速排除故障。

參考文獻

[1] 孫漢卿.數控機床維修技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2] 余仲裕.數控機床維修[M].北京：機械工業出版社，2001.