目前,加工中心的自動(dòng)換刀裝置(ATC)有兩種常用類(lèi)型的換刀方式,一是刀具從刀庫中直接由主軸交換,二是依靠機械手完成主軸與刀庫上刀具的交換｡第一種換刀方式適用于小型加工中心,刀庫較小,刀具較少,換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單,出現掉刀等故障時(shí)容易發(fā)現并能及時(shí)排除｡第二種換刀方式,從結構上和動(dòng)作上看均屬于比較復雜的一種｡本文以Vcenter-80型加工中心為例分析掉刀故障現象并加以處理｡
1、加工中心換刀動(dòng)作分析
從PLC圖上看此機床換刀程序達900多步,很難讀懂其工作原理｡在此,略運去ATC數據交換､傳遞､存儲及刀號存儲等內容,把換刀動(dòng)作簡(jiǎn)述如下:CNC換刀指令(M06)￫刀套下降￫下降到位￫機械手轉動(dòng)￫轉動(dòng)減速￫轉動(dòng)到位(X4.7)￫主軸刀松開(kāi)￫松開(kāi)到位￫機械手轉動(dòng)￫轉動(dòng)減速￫轉動(dòng)到位￫主軸刀夾緊￫夾緊到位(X2.5)￫機械手逆轉￫機械原位,換刀完成｡其中,機械手的快､慢速由變頻器實(shí)現,電動(dòng)機轉動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機械凸輪傳動(dòng)實(shí)現機械手的上升､下降｡
2、掉刀故障
掉刀故障現象出現時(shí)間較長(cháng),一開(kāi)始,偶爾出現一次,一月一次,甚至兩三月一次,以為是偶然因素引起的,沒(méi)有引起足夠的重視,慢慢地一周出現一次,甚至兩次,同時(shí)伴隨著(zhù)主軸上的刀裝不到位的情況｡后來(lái)慢慢地演變?yōu)橐粋(gè)班次多次出現故障,嚴重地影響生產(chǎn)進(jìn)度､造成廢品產(chǎn)生｡仔細觀(guān)察,掉刀故障有兩種情況出現,一種是由本工步加工完成后掉刀,一種是本工步根本沒(méi)加工,刀具落在工作臺上｡由于加工過(guò)程中,換刀動(dòng)作均執行,動(dòng)作順序正常,故出現掉刀､裝刀(裝到主軸上)不到位時(shí)均無(wú)任何報警現象,只有操作者在工件檢查或聽(tīng)到掉刀異常聲音時(shí),才會(huì )發(fā)生故障,因而在自動(dòng)加工生產(chǎn)線(xiàn)上有時(shí)會(huì )因掉刀而出現批量廢品的現象｡
3、故障分析與處理
（1）檢查機械手執行ATC換刀故障排除步驟,把機械手停止在垂直極限位置｡檢查機械手手臂上的兩個(gè)卡爪及支持卡爪的彈簧等附件｡均沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題,說(shuō)明機械手夾持刀具緊固,在機械手轉動(dòng)情況下不會(huì )出現掉刀現象｡
（2）檢查刀具夾持情況根據刀具有主軸上裝不位的現象分析,可能是主軸內孔中碟簧不能對刀具夾持緊固,從而出現刀裝不到位,甚至裝不上而掉刀現象｡拆開(kāi)主軸內部,發(fā)現有幾處對碟簧已碎｡于是更換了全部碟簧｡試車(chē)時(shí)沒(méi)有出現任何問(wèn)題｡運行一個(gè)班次后又出現掉刀現象｡
（3）檢查換刀程序針對本故障僅出現在換刀動(dòng)作過(guò)程中,與其他動(dòng)作無(wú)關(guān),編輯一個(gè)自動(dòng)換刀反復執行程序,并運行此程序,以期找到掉刀的真正原因｡編輯自動(dòng)換刀程序如下:O0200￫S500￫M03￫G04X3.0￫M06￫M99￫%在程序運行中,發(fā)現如下情況:主軸刀具夾緊沒(méi)有到位,甚至還沒(méi)有夾緊動(dòng)作的情況下,機械手轉動(dòng),于是掉刀｡依前文換刀動(dòng)作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作引起掉刀故障｡打開(kāi)PLC梯形圖,監控該行程開(kāi)關(guān)(輸入為X2.5),反復按壓該行程開(kāi)關(guān),發(fā)現20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態(tài)的現象出現兩次,同時(shí)壓合后X2.5不能由“1”狀態(tài)轉到“0狀態(tài)”的現象出現兩次,根據以上判定該行程開(kāi)關(guān)損壞｡此開(kāi)關(guān)為OMRONZC—Q2255,用國產(chǎn)CXW5—11Q1替換,試車(chē)正常｡一周后,操作者仍反映有掉刀現象,當然出現的頻次小了,這說(shuō)明掉刀故障仍未徹底排除｡
（4）故障處理反復運行兩個(gè)小時(shí),自動(dòng)換刀幾百次｡終于發(fā)現一次故障:在機械手沒(méi)有到位的情況下,主軸上的刀具松開(kāi),機械手沒(méi)有抓住刀,從而出現掉刀現象,這說(shuō)明機械手到位磁感應開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作｡更換開(kāi)關(guān)E2E—CR8C1,故障現象仍然存在｡查看PLC梯形圖,此開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)為X4.7｡梯形圖中X4.7為常開(kāi)點(diǎn),當此開(kāi)關(guān)感應時(shí)狀態(tài)為“0”,不感應時(shí)狀態(tài)為“1”｡其邏輯狀態(tài)與常見(jiàn)的感應開(kāi)關(guān)邏輯狀態(tài)相反｡當X4.7斷線(xiàn)時(shí),也會(huì )引起X4.7為“1”狀態(tài),于是排查X4.7的聯(lián)線(xiàn),發(fā)現電磁感應開(kāi)關(guān)后方的接線(xiàn)端子處X4.7松動(dòng),每當自動(dòng)換刀時(shí),機械手凸輪一系列動(dòng)作引起的輕微震動(dòng),使X4.7線(xiàn)處于斷開(kāi)狀態(tài),這樣在機械手未到位時(shí),松開(kāi)刀具的感應開(kāi)關(guān)雖仍感應,但因處于斷線(xiàn)狀態(tài),X4.7伯為“1”狀態(tài),于是在機械未到位時(shí),刀具松開(kāi)而出現掉刀故障｡這種情況的掉刀故障,是刀具已作加工工步而后掉的刀,在上文提到的則是刀具未作任何加工工步就掉刀的故障｡
4、小結
Vcenter—80加工中心掉刀故障,從開(kāi)始的兩月､一月一次故障,到每個(gè)班次多次出現故障,前前后后歷經(jīng)半年有余,最后終于得到徹底解決｡簡(jiǎn)單地說(shuō),此故障包括兩種情況:一是機械手沒(méi)有把刀裝上,二是機械手沒(méi)有接住松開(kāi)的刀具｡雖然從處理最終結果來(lái)看,是一系列小故障引起的,但通過(guò)以上維修過(guò)程可能看出,加工中心出現故障時(shí),需先易后難,先簡(jiǎn)后繁,有步驟的一個(gè)故障一個(gè)故障的排除,切莫因發(fā)現一處故障,就認為問(wèn)題徹底解決了｡在解決問(wèn)題的過(guò)程中,要善于利用PLC梯形圖監控法進(jìn)行檢修,對于出現頻次較低的軟性故障,應針對故障范圍,自編一些反復運行程序以利于故障現象的觀(guān)察，從而達到最終徹底解決故障的目的.
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