目前,加工中心的自動換刀裝置(ATC)有兩種常用類型的換刀方式,一是刀具從刀庫中直接由主軸交換,二是依靠機(jī)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,換刀動作簡單,出現(xiàn)掉刀等故障時容易發(fā)現(xiàn)并能及時排除｡第二種換刀方式,從結(jié)構(gòu)上和動作上看均屬于比較復(fù)雜的一種｡本文以Vcenter-80型加工中心為例分析掉刀故障現(xiàn)象并加以處理｡
1、加工中心換刀動作分析
從PLC圖上看此機(jī)床換刀程序達(dá)900多步,很難讀懂其工作原理｡在此,略運(yùn)去ATC數(shù)據(jù)交換､傳遞､存儲及刀號存儲等內(nèi)容,把換刀動作簡述如下:CNC換刀指令(M06)￫刀套下降￫下降到位￫機(jī)械手轉(zhuǎn)動￫轉(zhuǎn)動減速￫轉(zhuǎn)動到位(X4.7)￫主軸刀松開￫松開到位￫機(jī)械手轉(zhuǎn)動￫轉(zhuǎn)動減速￫轉(zhuǎn)動到位￫主軸刀夾緊￫夾緊到位(X2.5)￫機(jī)械手逆轉(zhuǎn)￫機(jī)械原位,換刀完成｡其中,機(jī)械手的快､慢速由變頻器實(shí)現(xiàn),電動機(jī)轉(zhuǎn)動時帶動機(jī)械凸輪傳動實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升､下降｡
2、掉刀故障
掉刀故障現(xiàn)象出現(xiàn)時間較長,一開始,偶爾出現(xiàn)一次,一月一次,甚至兩三月一次,以為是偶然因素引起的,沒有引起足夠的重視,慢慢地一周出現(xiàn)一次,甚至兩次,同時伴隨著主軸上的刀裝不到位的情況｡后來慢慢地演變?yōu)橐粋€班次多次出現(xiàn)故障,嚴(yán)重地影響生產(chǎn)進(jìn)度､造成廢品產(chǎn)生｡仔細(xì)觀察,掉刀故障有兩種情況出現(xiàn),一種是由本工步加工完成后掉刀,一種是本工步根本沒加工,刀具落在工作臺上｡由于加工過程中,換刀動作均執(zhí)行,動作順序正常,故出現(xiàn)掉刀､裝刀(裝到主軸上)不到位時均無任何報(bào)警現(xiàn)象,只有操作者在工件檢查或聽到掉刀異常聲音時,才會發(fā)生故障,因而在自動加工生產(chǎn)線上有時會因掉刀而出現(xiàn)批量廢品的現(xiàn)象｡
3、故障分析與處理
（1）檢查機(jī)械手執(zhí)行ATC換刀故障排除步驟,把機(jī)械手停止在垂直極限位置｡檢查機(jī)械手手臂上的兩個卡爪及支持卡爪的彈簧等附件｡均沒有發(fā)現(xiàn)問題,說明機(jī)械手夾持刀具緊固,在機(jī)械手轉(zhuǎn)動情況下不會出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象｡
（2）檢查刀具夾持情況根據(jù)刀具有主軸上裝不位的現(xiàn)象分析,可能是主軸內(nèi)孔中碟簧不能對刀具夾持緊固,從而出現(xiàn)刀裝不到位,甚至裝不上而掉刀現(xiàn)象｡拆開主軸內(nèi)部,發(fā)現(xiàn)有幾處對碟簧已碎｡于是更換了全部碟簧｡試車時沒有出現(xiàn)任何問題｡運(yùn)行一個班次后又出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象｡
（3）檢查換刀程序針對本故障僅出現(xiàn)在換刀動作過程中,與其他動作無關(guān),編輯一個自動換刀反復(fù)執(zhí)行程序,并運(yùn)行此程序,以期找到掉刀的真正原因｡編輯自動換刀程序如下:O0200￫S500￫M03￫G04X3.0￫M06￫M99￫%在程序運(yùn)行中,發(fā)現(xiàn)如下情況:主軸刀具夾緊沒有到位,甚至還沒有夾緊動作的情況下,機(jī)械手轉(zhuǎn)動,于是掉刀｡依前文換刀動作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開關(guān)誤動作引起掉刀故障｡打開PLC梯形圖,監(jiān)控該行程開關(guān)(輸入為X2.5),反復(fù)按壓該行程開關(guān),發(fā)現(xiàn)20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態(tài)的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次,同時壓合后X2.5不能由“1”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“0狀態(tài)”的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次,根據(jù)以上判定該行程開關(guān)損壞｡此開關(guān)為OMRONZC—Q2255,用國產(chǎn)CXW5—11Q1替換,試車正常｡一周后,操作者仍反映有掉刀現(xiàn)象,當(dāng)然出現(xiàn)的頻次小了,這說明掉刀故障仍未徹底排除｡
（4）故障處理反復(fù)運(yùn)行兩個小時,自動換刀幾百次｡終于發(fā)現(xiàn)一次故障:在機(jī)械手沒有到位的情況下,主軸上的刀具松開,機(jī)械手沒有抓住刀,從而出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象,這說明機(jī)械手到位磁感應(yīng)開關(guān)誤動作｡更換開關(guān)E2E—CR8C1,故障現(xiàn)象仍然存在｡查看PLC梯形圖,此開關(guān)輸入點(diǎn)為X4.7｡梯形圖中X4.7為常開點(diǎn),當(dāng)此開關(guān)感應(yīng)時狀態(tài)為“0”,不感應(yīng)時狀態(tài)為“1”｡其邏輯狀態(tài)與常見的感應(yīng)開關(guān)邏輯狀態(tài)相反｡當(dāng)X4.7斷線時,也會引起X4.7為“1”狀態(tài),于是排查X4.7的聯(lián)線,發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)開關(guān)后方的接線端子處X4.7松動,每當(dāng)自動換刀時,機(jī)械手凸輪一系列動作引起的輕微震動,使X4.7線處于斷開狀態(tài),這樣在機(jī)械手未到位時,松開刀具的感應(yīng)開關(guān)雖仍感應(yīng),但因處于斷線狀態(tài),X4.7伯為“1”狀態(tài),于是在機(jī)械未到位時,刀具松開而出現(xiàn)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(jié)
Vcenter—80加工中心掉刀故障,從開始的兩月､一月一次故障,到每個班次多次出現(xiàn)故障,前前后后歷經(jīng)半年有余,最后終于得到徹底解決｡簡單地說,此故障包括兩種情況:一是機(jī)械手沒有把刀裝上,二是機(jī)械手沒有接住松開的刀具｡雖然從處理最終結(jié)果來看,是一系列小故障引起的,但通過以上維修過程可能看出,加工中心出現(xiàn)故障時,需先易后難,先簡后繁,有步驟的一個故障一個故障的排除,切莫因發(fā)現(xiàn)一處故障,就認(rèn)為問題徹底解決了｡在解決問題的過程中,要善于利用PLC梯形圖監(jiān)控法進(jìn)行檢修,對于出現(xiàn)頻次較低的軟性故障,應(yīng)針對故障范圍,自編一些反復(fù)運(yùn)行程序以利于故障現(xiàn)象的觀察，從而達(dá)到最終徹底解決故障的目的.
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