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臥式加工中心自動(dòng)換刀刀庫的故障分析與排除
閱讀：1032 發(fā)布時(shí)間：2020-8-12
隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，數(shù)控加工中心日益成 為現(xiàn)代制造業(yè)的加工設(shè)備主體。自動(dòng)換刀系統(tǒng) (ATC)包括刀庫機(jī)構(gòu)、換刀機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)等部 分，是加工中心的重要組件。JE60S臥式加工中心配 備FANUC48iMB數(shù)控系統(tǒng)，主軸系統(tǒng)采用了電主軸 結(jié)構(gòu)，進(jìn)給系統(tǒng)為伺服電機(jī)、滾珠絲桿螺母副組合， 性能穩(wěn)定可靠，配備了 ATC (自動(dòng)交換刀具）、APC (自動(dòng)交換工作臺(tái)）裝置，有著很高的自動(dòng)加工能 力，一次裝夾就能完成銑、鉆、攻絲等多種加工。正 是如此，它產(chǎn)生的故障很多時(shí)候都是機(jī)電一體的復(fù)合 性故障，其中機(jī)床的ATC故障是主要故障之一，據(jù) 統(tǒng)計(jì)占總故障的35%?40%之多。因此，如何快速、 準(zhǔn)確地排除JE60S ATC故障對(duì)于生產(chǎn)來說具有明顯的 現(xiàn)實(shí)意義，文中結(jié)合實(shí)際案例來說明ATC故障的維 修技巧。
1加工中心自動(dòng)換刀的原理及過程
JE60S臥式加工中心的ATC機(jī)構(gòu)由鏈?zhǔn)降稁?/span>、選 刀機(jī)構(gòu)、刀具交換機(jī)構(gòu)和刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸機(jī) 構(gòu)4個(gè)部分組成。ATC的輔助M指令主要有：M6換 刀，M19主軸定位，M86刀庫初始化等。
其換刀的過程為：首先將所用刀具安裝在合乎標(biāo) 準(zhǔn)的刀柄上，裝刀入庫；換刀時(shí)根據(jù)選刀指令先在刀 庫選刀，選刀過程如圖1所示；輔助M指令通過系統(tǒng)譯碼到PLC中R點(diǎn)（內(nèi)部繼電器），由刀具交換裝 置從刀庫和主軸上取出刀具，進(jìn)行刀具交換，然后將 新刀具裝入主軸并將用過的刀具放回刀庫。
2故障維修案例
利用刀庫（MAG)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀是目前加工中 心大量使用的換刀方式，獨(dú)立的刀庫大大增加了刀具 的存儲(chǔ)數(shù)量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好地隔 離各種影響加工精度因素的干擾。加工中心常用的刀 庫類型有盤式刀庫和鏈?zhǔn)降稁?/span>。
JE60S的刀庫容量為40把刀具，通過一伺服電 機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)一蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸 桿帶動(dòng)蝸輪再經(jīng)過兩個(gè)齒輪減速，傳遞到鏈輪，后 帶動(dòng)鏈條作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。刀庫的夾緊和放松動(dòng)作是由設(shè) 置在刀庫中間的一液壓油缸進(jìn)行控制的。
故障1: JE60S加工中心在執(zhí)行換刀指令時(shí)，機(jī) 床無動(dòng)作。屏幕上顯示“PT3023. POT SET IS NOT COMP”。
分析及處理過程 “PT3023. POT SET IS NOT
COMP”含義為選刀未完成。檢查系統(tǒng)PMC信號(hào)，界 面如圖3所示，X1.0為“0”，表明刀套沒有在主軸 側(cè)換刀位置。進(jìn)入ATC手動(dòng)操作界面解鎖后開始手 動(dòng)操作，打開刀庫防護(hù)門后，仔細(xì)觀察刀庫，發(fā)現(xiàn)刀套夾在了刀庫和選刀位置間的狹小位置。
對(duì)刀庫進(jìn)行手動(dòng)操作，先將卡住的刀套手動(dòng)返回 刀庫。刀庫放松后按下刀庫正轉(zhuǎn)鍵，發(fā)現(xiàn)刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)不 到位。正常情況下應(yīng)該每按一下刀庫就轉(zhuǎn)過一個(gè)刀套 的位置。而現(xiàn)在每次轉(zhuǎn)動(dòng)刀套位置總會(huì)有1mm左右 的偏差，而且偏差時(shí)大時(shí)小，從而導(dǎo)致了刀套無法運(yùn) 動(dòng)到換刀位置。結(jié)合刀庫的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，刀庫的轉(zhuǎn)位是 由伺服電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，轉(zhuǎn)不到位應(yīng)該 是伺服電機(jī)編碼器故障或者是蝸輪蝸桿間隙大引起 的。本著先機(jī)后電維修原則，決定先檢查機(jī)械間隙。 打開蓋板發(fā)現(xiàn)收緊蝸桿的蓋端有松動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致了 蝸輪副軸面間隙的增大。在調(diào)整好軸面間隙后重新進(jìn) 行手動(dòng)刀庫轉(zhuǎn)位，刀庫已能準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過一個(gè)刀套位 置，但由于刀庫的零點(diǎn)位置已有偏差，所以還需要對(duì) 刀庫零點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)。由于刀庫伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)的伺服放 大器是FANUCp系列放大器，所以利用FANUC系統(tǒng) 中的PMM功能，修改其參數(shù)。JE60S提供了一個(gè)特 殊的功能能使刀庫作點(diǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)按下“RESET” 鍵和手動(dòng)操作ATC鍵，屏幕下方會(huì)出現(xiàn)“HND ” 標(biāo)志。此時(shí)先將刀庫回零再將刀庫慢慢地旋轉(zhuǎn)到正 確的位置，保證刀套可以順暢地移動(dòng)到換刀位置。 然后進(jìn)入PMM界面，按下POS軟鍵，記錄偏差值， 再將偏差值輸入181#參數(shù)，如圖4所示。關(guān)機(jī)后 開機(jī)再將刀庫回零，發(fā)現(xiàn)刀套已在正確位置，問題 得到解決！
故障2: JE60S加工中心在自動(dòng)交換刀具時(shí)發(fā)生 卡刀現(xiàn)象。屏幕顯示“TL2003. SPUNCLAMPISNOT- COMP”主軸松刀未完成。
分析及處理過程。該故障屬于自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)故 障。JE60S的刀具夾緊機(jī)構(gòu)采用了蝶型彈簧夾緊、液 壓油缸松刀的方式。因此首先檢查松刀的液壓機(jī)構(gòu)。 采用捅閥作業(yè)，發(fā)現(xiàn)手動(dòng)能進(jìn)行松刀動(dòng)作，但在松刀 同時(shí)主軸內(nèi)部有一連串異常響聲，判斷是電磁換向閥 存在故障。更換電磁閥后，機(jī)床恢復(fù)正常工作。但在 正常工作幾次后還是會(huì)不定期地出現(xiàn)“松刀未完成” 的警報(bào)。檢查PMC信號(hào)，發(fā)現(xiàn)松刀X7. 3狀態(tài)不穩(wěn) 定。為此檢查接近開關(guān)，發(fā)現(xiàn)其固定螺母有松動(dòng)現(xiàn) 象。重新微調(diào)了接近開關(guān)的位置，直至信號(hào)每次都能 穩(wěn)定輸出后，固定螺母，故障即排除。
3結(jié)束語
通過以上實(shí)例，發(fā)現(xiàn)加工中心ATC故障的內(nèi)容 比較豐富，機(jī)械、電氣、液壓每一個(gè)環(huán)節(jié)的問題都能 引起ATC故障，導(dǎo)致無法換刀。有時(shí)故障現(xiàn)象一樣， 報(bào)警內(nèi)容一樣，但引起故障的原因卻不一樣，這就需 要維修人員透過現(xiàn)象看本質(zhì)。發(fā)生故障后先“看” 看報(bào)警內(nèi)容，看故障現(xiàn)象，檢查PMC信號(hào)，熟練掌 握PMC信號(hào)的含義，快速準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)；其次， 要掌握_定的機(jī)床實(shí)際操作能力，特別是一些手動(dòng)操 作功能，在維修ATC故障時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行_些手動(dòng) 操作。要清晰地掌握整個(gè)刀具交換的過程，每_個(gè)環(huán) 節(jié)都不放過，這樣在遇到問題時(shí)才能抽絲剝繭，后 找到故障原因。
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