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數控車床換刀時無法識別刀具故障診斷與維修

2015-05-09 01:39:54威海職業學院山東264210韓鴻鸞
金屬加工(冷加工) 2015年21期
關鍵詞:數控車床故障

威海職業學院 (山東 264210) 韓鴻鸞

威海某單位一臺數控車床在換刀時出現了刀架轉動不停,但找不到所換刀具的故障。據機床操作者描述,該故障已經持續近半年時間了,最初幾個月出現一次故障,后來一個月出現幾次故障,而最近發展到每次換刀都會出現這種故障。據了解,維修人員前幾次維修也沒有做什么實質性的維修,只要關機一段時間再開機故障就消除了;有時也打開機床檢查,并沒有發現故障,但把數控機床重新裝好后,故障就有可能解決。最近機床出現故障,采用上述方式故障并沒有解決。筆者應邀參與了故障的診斷與維修,現將維修過程講述出來,供讀者參考。

圖1 就近選刀

表1 局布變量定義

1. 檢查用戶程序

用戶程序若編寫成了一個死循環就有可能出現這樣的故障,該機床加工的零件不是很復雜,只用三把刀,分別是外圓刀、切斷刀和螺紋刀。通過反復檢查,該用戶程序沒有問題,但是當場編寫了一個換刀程序,故障雖然沒有解決,但該故障變成了時有時無的情況。

懷疑這種故障是針對固定的某把刀具,就把原先的T1、T2和T3換成了T4、T5和T6,故障雖然沒有完全消除,但有時能找到所要換的刀具。因根本原因沒有找到,若用12把刀的話,故障肯定還會出現,所以需要進一步進行維修。

2. 檢查PLC程序

該機床是二手機床,最初配置為SIEMENS 810C系統,后來由于配件買不到換成了802D系統,該機床的PLC控制如下:

(1)就近選刀。就近選刀如圖1所示,選刀流程如圖2所示,就近選刀子程序梯形圖如圖3所示,局布變量定義如表1所示。

圖2 選刀流程圖

圖3 就近選刀子程序梯形圖

(2)換刀。換刀流程如圖4所示,其子程序梯形圖如圖5所示,局布變量定義如表2所示,全局變量定義如表3所示。

表2 局布變量定義

表3 全局變量定義

通過檢查各種信號,發表信號狀態與理論值一樣(見圖5中標紅與標綠部分)。這就確定故障不在PLC部分。

3. 檢查機械部分

圖6所示為數控本車床用的臥式回轉刀架結構簡圖,其轉位換刀過程為:

(1)刀盤脫開。接收到數控系統的換刀指令→活塞9右腔進油→活塞推動軸承12連同刀架主軸6左移→動、靜鼠牙盤脫開,刀盤解除定位、夾緊。

(2)刀盤轉位。液壓馬達2起動→推動平板共軛分度凸輪→推動齒輪副5、4→刀架主軸6連同刀盤旋轉,刀盤轉位。

(3)刀盤定位夾緊活塞9左腔進油→刀架主軸6右移→動、靜鼠牙盤嚙合,實現定位夾緊。

該回轉刀架的夾緊與松開、刀盤的轉位均由液壓系統驅動、PLC順序控制來實現。11是安裝刀具的刀盤,它與刀架主軸6固定聯接。當刀架主軸6帶動刀盤旋轉時,其上的鼠牙盤13和固定在刀架上的鼠牙盤10脫開,旋轉到指定刀位后,刀盤的定位由鼠牙盤的嚙合來完成。

活塞9支承在一對推力球軸承7和12及雙列滾針軸承8上,它可帶動刀架主軸移動。當接到換刀指令時,活塞9及軸6在壓力油推動下向左移動,使鼠牙盤13與10脫開,液壓馬達2起動帶動平板共軛分度凸輪1轉動,經齒輪5和齒輪4帶動刀架主軸及刀盤旋轉。刀盤旋轉的準確位置,通過開關PRS1、PRS2、PRS3和PRS4的通斷組合來檢測確認。當刀盤旋轉到指定的刀位后,開關PRS7通電,向數控系統發出信號,指令液壓馬達停轉,這時壓力油推動活塞9向右移動,使鼠牙盤10和13嚙合,刀盤被定位夾緊。開關PRS6確認夾緊并向數控系統發出信號,于是刀架的轉位換刀循環完成。

圖4 換刀流程圖

圖5 換刀子程序梯形圖

圖6 數控車床回轉刀架結構簡圖

在數控車床的回轉刀架裝置中,采用了平板共軛分度凸輪機構,該機構將液壓馬達的連續回轉運動轉換成刀盤的分度運動。

經過仔細檢查沒有發現故障,運行換刀程序,有一個凸輪的凸起有點斜(見圖6b中標紅的部分),檢查發現是用膠粘貼上的。

把同一型號廢舊的機床上的凸輪換上后,故障排除。同時筆者還總結出以下解決方法:①把檢測軸上的凸輪等換為圓光柵或光電編碼器等周向檢測元件,此方法雖然可以排除故障,但修改比較大。②買新的同型號的檢測凸輪換上即可。③加工一個凸輪換上,因為多個凸輪在一起,加工時要注意各個凸起的周向角度應與原件一樣(見圖6b中標綠的部分),同時要保證凸起的高度也要與原件一樣(見圖6b中標藍的部分)。

4. 結語

其實引起本文中描述的故障原因并不多見,在日常使用過程中,檢測元件與凸輪接觸不到(見圖6a中標紅的部分)更容易起本換刀時找不到刀的故障。若是在新機床驗收時出現此故障,一般是PLC故障或電氣故障造成的,在極少數情況下是機械故障與接近開關的原因。對于普通機床改造的數控機床,出現此類故障大都是機械方面造成的。對于正常應用的數控機床,也就是在偶發故障期出現的此類故障,一般是接近開關造成的。這類故障不是指接近開關壞了,而是接近開關到凸輪的距離太遠了,只要進行調整一下即可。

[1] 韓鴻鸞. 圖解數控機床機械結構維修從新手到高手[M]. 北京:化學工業出版社,2015.

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