斗山ACE-V950立式加工中心刀具交換控制及卡刀故障的處理

李鑫，王會玲

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心刀具交換控制及卡刀故障的處理

李鑫，王會玲

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心在我公司主要用于橋殼的加工，由于其換刀裝置的動作控制比較復雜，包含機械、電氣與PMC、液壓和檢測等技術，所以自動換刀裝置的故障率比較高。本文以主要介紹斗山ACE-V950立式加工中心自動換刀裝置刀具交換的控制，列舉了一些常見卡刀故障的分析與處理。

加工中心；刀具交換；卡刀；PMC 診斷

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-118-03

引言

斗山ACE-V950立式加工中心是由韓國斗山機床株式會社制造的高速加工中心，其刀庫為鏈式刀庫，換刀裝置為帶機械手的自動換刀裝置。由于其自動換刀裝置結構比較復雜、控制為機、電、液聯合控制，復雜系數高等原因。所以其自動換刀裝置的故障維修比較困難。本文結合我們近幾年的維修經驗，簡要敘述了斗山ACE-V950立式加工中心自動換刀裝置刀具交換動作的控制及常見卡刀故障的分析與處理。

1、自動刀具交換動作步驟

（1）程序執行到選刀指令 T 碼時，系統通過方向判別后，控制刀庫電動機正轉或反轉，刀庫中刀位計數開關X5.1開始計數（計算出到達換刀點的步數），當刀庫上所選的刀具轉到換刀位置后，旋轉刀庫電動機立即停轉，完成選刀定位控制。

（2）T 碼執行后，倒刀氣閥線圈獲電，氣缸推動選刀的刀杯向下翻轉90°，刀套主軸側檢測信號開關X5.6（行程開關）發出信號，完成倒刀控制，同時這個信號還是交換刀具的開始信號。

（3）執行到交換刀具指令，交換刀具指令一般為 M06（實際是調用O9001號程序），首先各軸自動返回換刀點（機床的第二參考點），且實現主軸定向，然后換刀電動機起動運行， 通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機械手從原位逆時針旋轉60°， 進行機械手抓刀控制， 當刀具松開指令開關X6.2發出到位信號后，換刀電動機立即停止，打刀油缸打刀。

（4）主軸刀具松開到位檢測開關X3.2發出信號后，換刀電動機起動運行，通過圓柱凸輪、杠桿使機械手下降，進行拔刀控制。

（5）當機械手完成拔刀控制后，換刀電動機繼續運轉，通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機械手逆時針旋轉180°，使主軸刀具與刀庫刀具交換。然后通過圓柱凸輪、杠桿、拉刀彈簧使機械手上升，把交換后的刀具分別插入主軸錐孔和刀庫的刀套中。機械手完成插刀后，刀具夾緊指令開關X5.4（接近開關）發出信號使電動機立即停止。刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機構夾緊刀具。

（6）當主軸刀具夾緊到位檢測開關 X3.2（接近開關）發出信號后，換刀電動機起動運行，通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機械手順時針轉動 60°，回到機械手的原點位置。機械手原位開關X6.1（接近開關）接通后，換刀電動機立即停止。

（7）機械手原位到位開關X6.1（接近開關）接通后, 回刀氣閥線圈獲電，氣缸推動刀杯向上翻轉90°，為下一次選刀做準備。刀套刀庫側檢測開關X5.7（行程開關）接通，完成整個換刀控制。

2、自動換刀裝置故障診斷的方法

自動換刀裝置的工作基本上都是順序工作，所以只要熟悉換刀動作的過程和掌握PMC的控制對維修是很重要的。

ACE-V950立式加工中心采用FANUC 18i系統，FANUC 18i 系統的PMC 診斷方法。

2.1 利用梯形圖在線進行診斷

按系統功能鍵SYSTEM，再按系統操作軟件[ PMC] 就會顯示PMC 功能畫面，按軟件PMCLAD，梯形圖就會出現在顯示器上，梯形圖顯示畫面中，信號接通為黑色顯示，信號斷開為白色顯示，在梯形圖下面對應有如下軟鍵功能如下：

[TOP] 返回梯形圖開始位置；

[BOT TOM] 返回梯形圖結束位置；

[SRCH] 搜索梯形圖中信號觸點的操作軟鍵；

[W- SRCH] 搜索梯形圖中信號線圈的操作軟鍵；

[F- SRCH] 為搜索系統中功能指令的操作軟件，先按[ FSRCH]，然后在按相應的功能指令號，就顯示對應的功能指令。

要根據機床的程序和動作過程，熟悉PMC 控制原理，查找對應的傳感器和限位開關等電器元件的位置和動作原理是非常重要的。

2.2 利用PMC 的狀態診斷機床的故障

按系統功能鍵SYSTEM，再按系統操作軟鍵[ PMC] 就會顯示PMC 功能畫面，按軟件[ PM CDGN] 出現PMC 診斷畫面，再按軟件[ STATUS]顯示器將會顯示PMC 中存儲器對應地址單元的數據信息，可以按相應的X、Y、G、F 和R、D 等地址單元就可以觀察其內容，我們可以根據數控機床電氣控制原理圖中提供的X、Y 信息觀察機床側的開關、按鈕和傳感器等狀態，并可利用觀察Y 的信息狀態分析故障在機床側還是數控系統內部，當然可以通過FANUC 18i 系統提供的F、G 信號的意義，確定數控機床的故障在CNC 側還是在機床側等。

3、自動換刀裝置常見的卡刀故障的分析與處理

3.1 機械手拔刀時卡刀

原因：（1）刀具松開指令開關（X6.2）故障

（2）刀具松開到位檢測開關（X3.2）故障

（3）刀具松開電磁閥故障

（4）松刀液壓缸漏油

（5）主軸系統故障導致的不能松刀

排除方法：

（1）在換刀過程中，各動作的完成信號均由感應開關發出，只有上一動作完成后才能進行下一動作。當刀具松開指令開關X6.2發出到位信號后，打刀油缸才開始打刀。如果感應開關未發信號，則打刀油缸就不會打刀。卡刀時觀察主軸刀具是否松開，如果沒有松開，利用梯形圖在線進行診斷，查看刀具松開指令開關X6.2的狀態情況，如果X6.2沒有接通，則需要檢查刀具松開指令開關。

（2）卡刀時如果主軸上的刀具已經松開，就需要檢查刀具松開到位檢測開關X3.2的狀態情況。利用PMC 的狀態診斷查看刀具松開到位開關X3.2的狀態情況，如果開關沒有接通，則需要檢查刀具松開到位開關。

（3）主軸的松刀是由電磁閥接通液壓缸來完成的。如電磁閥失靈，則液壓缸未進油，刀具就松不了。檢查主軸的松刀電磁閥動作是否正常。

（4）松刀液壓缸因液壓系統壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位，打開主軸箱后罩，檢查主軸松刀液壓缸，檢查液壓缸是否到達松刀位置以及是否有漏油現象。

（5）主軸系統故障時，在手動狀態下也不能松刀。刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端的拉釘拉緊的。松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動拉釘，使刀具下移而在主軸錐孔中變松。主軸系統不松刀的原因主要有以下4點：①刀具尾部拉釘松；②頂桿出了問題，已變形或磨損；③彈簧卡頭出故障，不能張開；④疊簧壞。

3.2 機械手裝刀時卡刀

原因：（1）機械手回位彈簧壞

（2）刀具夾緊指令開關X5.4故障

（3）刀具夾緊到位檢測開關X3.1故障

（4）電機摩擦片打滑

排除方法：

（1）裝刀時卡刀首先檢查刀具是否已經裝到位，如果刀具沒有裝刀位，檢查機械手回位彈簧，如果彈簧斷，更換彈簧。

（2）裝刀時刀具已經裝到位，但是沒有夾緊。利用PMC的狀態診斷或梯形圖在線查看刀具夾緊指令開關的狀態，如果沒有接通，檢查刀具夾緊指令開關。

（3）裝刀時刀具已經裝到位，且已經夾緊。利用PMC 的狀態診斷或梯形圖在線查看刀具夾緊到位檢測開關的狀態，如果沒有接通，檢查刀具夾緊到位檢測開關。

（4）裝刀時刀具已經裝到位，且已經夾緊，刀具夾緊到位檢測開關也接通。利用PMC的跟蹤功能跟蹤X6.2、X3.2、X5.4、X3.1、Y38.1（機械手電機）信號，發現各開關動作正常，且Y38.1有輸出，說明機械手電機轉動但機械手沒動，故懷疑機械手電機摩擦片打滑。檢查機械手電機摩擦片是否松動或損壞。

3.3 主軸定向位置存在偏差

排除方法：機械手在扣刀和回位時聲音較大，手動扣刀會發現主軸卡口和刀具的卡口對不齊。此時需要修改 4077號參數（主軸定向停止位置偏移量）來改變主軸定向的角度。

3.4 主軸換刀位置異常

排除方法：機械手在扣刀時聲音較大，仔細觀察機械手與主軸刀具，發現機械手扣刀時沒有在主軸刀具T型槽的中間位置。因為該機床換刀時各軸都要回到換刀點即第二參考點，所以只需要通過修改1241號參數中Z的值即可調整換刀時Z軸的位置。

3.5 機械手軸承壞

排除方法：用手沿軸向拉動機械手，會發現機械手軸向有竄動，且竄動量較大。檢查機械手軸承并對損壞的軸承進行更換。

4、結論

自動換刀裝置的工作基本上都是順序工作,我們熟悉換刀動作的過程和掌握 PMC的控制后，在自動換刀裝置出現卡刀故障時，結合上面所列舉的一些常見卡刀故障的分析與處理方法，從機械、電氣、液壓各方面入手，很快就會解決問題，從而減少加工中心的故障停機時間。

[1] 張愛紅．FANUC數控系統連接調試與維護〔M〕．北京：人民郵電出版社，2010．7.

[2] 熊軍．數控機床維修與調整〔M〕．北京：人民郵電出版社，2007．10.

[3] 余仲裕．數控機床維修（高職類）〔M〕．北京：機械工業出版社，2011．1.

Doosan ACE - V950 vertical machining center tool exchange control and deal with the card knife fault

Li Xin, Wang Huiling
(Shaanxi han DE axle co., ltd. Shaanxi Xi’an 710201)

Doosan ACE-V950 vertical machining center in our company is mainly used for axle housing, owing to the complicated motion controlling in it, which involves technologies of mechanical, electrical and PMC, hydraulic pressure and detecting, flaw occurrence tend to be higher in the automatic tool charger. The essay mainly introduced controlling in the device of automatic tool charger of ACE-V950 vertical machining centre produced by Doosan, and some common swaging clamps’fault analysis and processing.

Processing Center; Tool Exchanging; Swaging Clamp; PMC Diagnosis

U463.5

A

1671-7988(2015)05-118-03

李鑫，就職于陜西漢德車橋有限公司。