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加工中心换刀故障典型实例分析
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加工中心在一次装夹中,能够实现自动铣削、钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等多种工序,其中自动换刀系统则是加工中心的关键环节,是加工中心的象征。由于其结构复杂,故障的诊断和排除难度都比较大,加之出现故障的频率较高,常常是维修人员所遇的难题。本文通过3例加工中心自动换刀系统故障修复的典型实例,总结出一些处理过程中的解决方法,以备维修人员参考。
  1. 典型实例1
  台湾地区产型号为BMC—110T2的加工中心(见图1),系统为FANUC—21i—M,刀库采用的是链条型式。该加工中心在自动换刀过程中,走到第17步时,停止不能动作,机床报警。维修发现,第17步动作为机械手由等待位置平移至刀库。分析认为,17步不执行的原因一般为前一步动作未完成,或者机械已到位,但反馈信号没有给系统,造成中途停止。第16步动作为刀链旋转至该刀对应刀套。目测,从机械位置看,第16步已经完成,下一步并未执行。由于16步动作完成的检测感应开关位置不明确,所以本故障通过梯形图来查找故障点较为方便。查找电气资料,17步机械手由等待位置平移至刀库的输出信号为Y4.4(ARM RIGHTTRAVEL)。打开梯形图,搜索,找到表示输出信号Y4.4的输出线圈,该线圈未亮,说明动作条件不满足。通过递推法向前寻找不满足的原因,即寻找输入信号,最终查到输入信号X13.5不亮,该信号是引起第17不动作的原因。再次查找电路图,输入信号X13.5代表的含义是刀库锁,线号为326,感应开关为LS26,由此可知,刀库锁信号没有反馈给系统是导致故障的原因。通过位置图样寻找到该感应开关,最终发现感应开关损坏,更换后故障排除。

图1 BMC—110T2加工中心
  2. 典型实例2
  齐齐哈尔第一机床厂生产的型号为SVT—125单柱立车加工中心,系统为西门子802D,刀库采用的是圆盘刀库。该加工中心自动换刀过程中,在X轴移向刀库门附近的换刀点,准备进行抓刀动作时,刀库门不打开,换刀过程停止,恢复原始状态后再次换刀,故障依旧。
  以经验来分析,造成该故障的原因有:①X轴并未移到换刀点位置。②位置到了,但是反馈信号没有返回系统。③刀库门故障。④换刀程序或者系统故障。
  首先,检查X换刀点机械位置与设定位置, 经检查, 相符合。再检查换刀点处的感应开关信号,信号正常,所以也不是该原因引起。接着检查刀库门,该刀库门的打开闭合是靠气动系统驱动的,所以检查气动系统的压力,未发现问题,手动操作控制刀库门开关的气动开关,刀库门能正常打开,闭合。另外,打开到位、闭合到位的感应信号也都正常,也未发现问题。
  至此, 外围故障基本排查完毕,下一步进行系统故障的查找。同时按下【ALT+N】,进入西门子系统画面,输入口令,由普通模式进入专家模式,该换刀程序是由厂家自己设计,储存在机床制造商程序当中,专家模式下可以查看,遂检查该换刀程序。
  点击进入【机床制造商程序】,打开【子程序SPF】目录下的Tool change文档,该文档为厂家设定的换刀程序。检查该换刀程序发现,与之前备份的换刀程序相比,该程序中M31、M32两个指令码丢失,所以,换刀程序丢失是导致该换刀中途停止的原因之一,重新输入保存后,再次进行自动换刀,该故障消失。
  3. 典型实例3
  日本进口,型号为MVR—30的三菱龙门式五面体加工中心(见图2),系统为FANUC 31i,刀库为链条型式。该加工中心为公司2013年新购置设备,一般ATC换刀故障可通过画面操作自主恢复,方便快速。该设备故障为ATC变换器在自动换刀过程中突然停电,再开机时,换刀停止不执行。该故障恢复首先采取两种方法:

图2 MVR-30五面体加工中心
  (1)方法一:自动恢复,即打开ATC复位画面(见图3),通过软件操作来恢复。
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