數(shù)控立車自動換刀常見問題分析處理

陳裕軍 周彬彬

摘 要：針對數(shù)控立車常見的自動換刀故障，通過對換刀程序以及換刀結(jié)構(gòu)、原理的分析和解讀，提出數(shù)控立車自動換刀問題的原因分析和解決方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控立車;自動換刀;常見問題

一、換刀常見故障及分析

（一）執(zhí)行換刀動作在執(zhí)行到某一動作后突然停止故障現(xiàn)象及原因分析

1.故障現(xiàn)象及影響

數(shù)控立車在執(zhí)行正常的換刀程序時，主軸側(cè)刀具號與刀庫側(cè)刀座號一致，機床能執(zhí)行自動換刀程序，刀庫側(cè)門與Z軸側(cè)門都已經(jīng)打開，Z軸已經(jīng)入庫并執(zhí)行到原有刀具位置向下走，此時換刀動作停止并報警。該故障Z軸下放刀具后，Z軸上刀具與刀盤之間存在間隙，Z軸未能及時抬起導(dǎo)致?lián)Q刀動作停止，此時若對系統(tǒng)執(zhí)行復(fù)位，由于換刀程序未完成即便強制終止，將導(dǎo)致機床出現(xiàn)報警。

2.原因分析

從程序分析可得出如下動作流程圖：

從動作流程來看，Z軸移動需經(jīng)過第一、二、四參考點，Z軸下放刀具準停點為第四參考點，當下放完成后動作停止，無下一步動作。若Z軸刀具與刀盤直接存在間隙或者發(fā)生卡壓，其直接原因為Z軸下方位置不對導(dǎo)致，而Z 軸下放量從宏程序來看為相對于第二參考點距離6mm的一個相對值，并不存在下放量不對的問題，因此參考點位置不對導(dǎo)致了Z軸在下放刀具時位置錯誤。

導(dǎo)致參考點位置發(fā)生錯誤可能的原因存在軟件故障和硬件故障兩種，可能導(dǎo)致的原因如下：

a.立車X、Z軸都為光柵尺絕對位置檢測，其絕對位置記憶由伺服模塊中的記憶電池保障，當記憶電池欠壓或者不正當拆卸未及時裝回將導(dǎo)致該故障現(xiàn)象。

b.系統(tǒng)的重裝或者對參考點參數(shù)的改動將導(dǎo)致參考點在NC系統(tǒng)中所對應(yīng)得參數(shù)值發(fā)生變化，系統(tǒng)重裝將導(dǎo)致參數(shù)值丟失，而參數(shù)值的改變將導(dǎo)致參考點位置發(fā)生變化，進而導(dǎo)致該故障發(fā)生。

c.機床在自動換刀時其X、Z軸的移動由本身的機械結(jié)構(gòu)體現(xiàn)，該機床X、Z軸機械結(jié)構(gòu)形式為絲杠，其具有高精密的特點，若Z軸絲杠軸向跳動過大將會導(dǎo)致實際移動量超差進而導(dǎo)致參考點位置的錯誤。

3.故障處理

從該故障的原因分析來看，該故障發(fā)生的本質(zhì)原因為參考點位置發(fā)生錯誤導(dǎo)致。而參考點錯誤可能導(dǎo)致的原因有三種，首先對其硬件進行檢查和排除，其故障處理步驟如下：

a.用鋼珠及百分表檢查X、Z軸的軸向跳動。軸向跳動在0.02-0.05mm范圍內(nèi)為合格。若超差，調(diào)整X、Z軸絲桿鎖緊螺帽直至在范圍內(nèi)。

完成上述硬件檢查后，若故障依舊，則可判斷該故障由軟件原因造成。通過上述故障原因分析可知，參考點位置錯誤是故障發(fā)生的本質(zhì)原因。處理原則：找回機床正確的參考點位置，為此執(zhí)行如下處理步驟：

b.檢查模塊電池電壓。若有電壓低或者損壞情況，更換記憶電池。

c.系統(tǒng)重裝或者參考點參數(shù)值誤改動，都將導(dǎo)致正確的參考點位置丟失，無法恢復(fù)。

執(zhí)行完上述步驟后，機床內(nèi)部已經(jīng)具備了參考點，但由于該故障造成參考點位置參數(shù)錯誤，無法恢復(fù)，機床仍舊無法自動換刀，需通過其他方法找回正確的參考點位置。

數(shù)控機床都有一個機械原點稱之為機床原點M，作用為使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始，與機床原點相對應(yīng)的還有一個機床參考點R，R參考點到機床原點M的距離通過精確測量來確定且為定值。

參考點找回的原理是利用R和M之間固定的關(guān)系，通過打表檢測的方式確兩者之間的差值，再修改對應(yīng)的參數(shù)，即可找回正確的參考點。具體處理方法：

a.在MDI模式下，點按DFS/SET按鈕，出現(xiàn)SETING界面，將可寫入?yún)?shù)項0改為1，按INPUT輸入。

b.修改系統(tǒng)參數(shù)1815#5為“0”，機床測量變?yōu)樵隽烤幋a器方式，系統(tǒng)斷電再重新上電。

c.在JOG或者手輪模式下，將滑枕移至原始第一參考點附近，記此位置為R1。

d.把系統(tǒng)參數(shù)1815#5設(shè)定為“1”，1815#4自動為1（若沒跳變，則手動設(shè)為1），系統(tǒng)斷電再重新上電。

e.在MDI模式下，輸入指令“G28 U0 W0;”，機床回歸到錯誤的第一參考點R1。記錄此時坐標系中X、Z方向的坐標值為X1、Z1，記原始的第一參考點坐標位置為R（X0、Z0）。

f.在MDI模式下，輸入指令“G0 XO ZO;”，機床回歸到機床坐標系原點（機床工作臺回轉(zhuǎn)中心），此時由于參考點錯誤，機床回歸到錯誤的機床原點，記錄此時X、Z方向的坐標值為X2、Z2，記此點為M1。

g.在手輪模式下，將滑枕移動至工作臺中心附近，打表檢測X軸的坐標與工作臺的中心偏離值，手輪移動使Z軸中心線與工作臺中心線重合。并記錄此時在坐標系中X、Z方向的坐標值為X、Z，記此點為M。

通過以上處理步驟成功找回正確參考點位置坐標，此時主軸處于機床原點M，按如下步驟重新設(shè)置原始參考點位置：

a.在手動模式下，沿X方向移動XO距離，沿Z方向移動Z0距離。

b.修改系統(tǒng)參數(shù)1815#5為“0”，機床測量變?yōu)樵隽烤幋a器方式，系統(tǒng)斷電再重新上電。

c.把系統(tǒng)參數(shù)1815#5設(shè)定為“1”，1815#4自動為1（若沒跳變，則手動設(shè)為1），系統(tǒng)斷電再重新上電。

d.在MDI模式下，按DFS/SET出現(xiàn)SETING將可寫入?yún)?shù)1改為0，按INPUT輸入。

e.參考點沿X、Z軸方向原始第一參考點位置找回成功。設(shè)定好參考點后，單步執(zhí)行自動換刀程序，換刀正常。

二、認識與總結(jié)

本次針對自動執(zhí)行換刀，對其故障現(xiàn)象進行描述，分析了機床換刀邏輯流程和換刀宏程序的原理，通過原理與實際的結(jié)合，便可判斷故障可能指向的部位和過程，再結(jié)合機械及電氣原理，即可快速完成對刀庫故障的維修和保養(yǎng)，對于以后該類故障的維修上具有廣泛指導(dǎo)作用，同時該類維修思維和方法也具備一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]周蘭.FANUC 系統(tǒng)數(shù)控機床回參考點方式及其故障排除[J].機床電器，2012.3.

[2]BEIJIN-FANUC 0i-TD參數(shù)說明書.

作者簡介：第一作者陳裕軍（1987-），男，漢族，湖南衡陽人，本科，技師，研究方向：數(shù)控機床維修;第二作者周彬彬（1989-），男，漢族，湖南常德安鄉(xiāng)縣人，本科，助理工程師，研究方向：數(shù)控機床維修。