數(shù)控車床刀塔故障實(shí)例分析及處理
2020-10-20 來源：中車株洲電力機(jī)車有限公司 作者： 羅斌 龍斌
摘要：本文針對(duì)數(shù)控車床自動(dòng)換刀刀塔不能換刀至指定刀號(hào)的故障實(shí)例，結(jié)合結(jié)構(gòu)及動(dòng)作流程進(jìn)行分析與處理，并提出故障處理總結(jié)，供同行參考交流。我公司用于軸類及盤類零件加工的某型ＦＡＮＵＣ０ｉ數(shù)控車床在運(yùn)行過程中，１２刀位自動(dòng)換刀刀塔出現(xiàn)故障。具體故障現(xiàn)象為：加工過程自動(dòng)換刀時(shí)，本應(yīng)由５＃刀換為３＃刀，但結(jié)果卻換至７＃刀，不能繼續(xù)加工，同時(shí)系統(tǒng)界面出現(xiàn)“ＥＸ１１０１ＴＵＲＲＥＴ＃１ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬＡＲＭ”（刀塔位置報(bào)警）和“ＥＸ１１０５ＴＵＲＲＥＴ＃１ＥＮＣＯＤＥＲＳＥＮ ＳＯＲＡＬＡＲＭ”（刀塔編碼傳感器報(bào)警），按ＲＥＳＥＴ鍵復(fù)位消除報(bào)警后，切換到手動(dòng)模式，執(zhí)行手動(dòng)換刀，故障依舊，本文針對(duì)此故障進(jìn)行分析及處理。
１．自動(dòng)換刀刀塔結(jié)構(gòu)及動(dòng)作流程
數(shù)控自動(dòng)換刀刀塔一般由動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)）、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、接口電路、刀盤及刀座等組成ｓ數(shù)控車床１２位自動(dòng)換刀刀塔實(shí)物如圖１所示
圖１數(shù)控車床１２刀位自動(dòng)換刀刀塔
刀塔的自動(dòng)換刀動(dòng)作流程主要由刀塔脫開、刀塔轉(zhuǎn)位和刀塔定位鎖緊三個(gè)子動(dòng)作步驟組成。其中刀塔脫開和定位鎖緊由液壓控制實(shí)現(xiàn)，刀塔轉(zhuǎn)位則由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制（１）刀塔脫開動(dòng)作步驟如下：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，ＰＭＣ給出放松信號(hào)，電磁閥動(dòng)作，鎖緊機(jī)構(gòu)開始放松，動(dòng)、靜鼠牙盤脫離嚙合，刀塔解除定位鎖緊而脫開（２）刀塔轉(zhuǎn)位動(dòng)作步驟如下：刀塔脫開后，ＰＭＣ檢測(cè)到放松到位信號(hào)后發(fā)出轉(zhuǎn)位指令，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀塔轉(zhuǎn)位。（３）刀塔定位鎖緊動(dòng)作步驟如下：當(dāng)指定換刀刀號(hào)后，數(shù)控系統(tǒng)通過內(nèi)部的運(yùn)算和ＰＭＣ的控制，進(jìn)行定位、，鎖緊機(jī)構(gòu)開始鎖緊，動(dòng)、靜鼠牙盤嚙合，刀塔定位鎖緊，ＰＭＣ檢測(cè)到鎖緊到位信號(hào)后反饋給數(shù)控系統(tǒng)，完成自動(dòng)換刀。
２．故障分析
根據(jù)故障現(xiàn)象和翻閱系統(tǒng)報(bào)警說明進(jìn)行故障原因分析：
（１）能換刀但沒有換為指定刀號(hào)，說明刀塔脫開和刀塔轉(zhuǎn)位動(dòng)作正常，可初步排除相關(guān)線路和元器件出現(xiàn)故障的可能。
（２）系統(tǒng)報(bào)警ＥＸ１１０１意為刀塔位置報(bào)警。與刀塔松／鎖到位檢測(cè)傳感器故障及刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)傳感器相關(guān)，造成刀塔不能準(zhǔn)確定位，出現(xiàn)ＥＸ１１０１報(bào)警。
（３）系統(tǒng)報(bào)警ＥＸ１１０５意為刀塔編碼傳感器報(bào)警。與由４個(gè)霍爾傳感器組成的８４２１刀塔編碼器其中一個(gè)或多個(gè)霍爾傳感器故障相關(guān)，造成刀塔編碼錯(cuò)誤，不能換刀至指定刀號(hào)，出現(xiàn)ＥＸ１１０５報(bào)警。
３．故障處理過程
拆開防護(hù)面板，在手動(dòng)方式下任意換刀，目視觀察刀塔內(nèi)松／鎖到位檢測(cè)傳感器、刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)傳感器及刀塔編碼傳感器等各個(gè)信號(hào)傳感器的工作狀態(tài)，其自身信號(hào)指示燈都能點(diǎn)亮，傳感器工作正常，打開ＦＡＮＵＣ自帶ＰＭＣ監(jiān)控界面進(jìn)一步查找故障。 （１）按“ＳＹＳＴＥＥＭ鍵”—按右方向“菜單擴(kuò)展鍵”—選擇“ＰＭＣＭＮＴ” （ＰＭＣ信號(hào)狀態(tài)監(jiān)控）－＞手動(dòng)輸人“１１０１” －＞選擇“搜索”，這樣 可以得到ＥＸ１１０１報(bào)警地址Ａ２．１，同樣的方式輸人１１０５可以得到ＥＸ１１０５報(bào)警地址Ａ２． ５。報(bào)警地址信號(hào)狀態(tài)監(jiān)控界面如圖２所示。
圖2 PMC報(bào)警地址信號(hào)狀態(tài)監(jiān)控界面
（２）接后退鍵—選擇“ＰＭＧＬＡｍ（梯形圖）—手動(dòng)輸人“A2.1”.—選擇＂Ｗ－＂搜索 搜索到報(bào)警地址Ａ２．１。仔細(xì)查看和分析梯形圖，觸發(fā) Ａ２．１ 原因是軟繼電器：Ｒ２０１．５ＣＯＤＳＴＯＲＡ－ＬＡＲＭ（刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)報(bào)警）閉合；同樣的方式搜索報(bào)警地址Ａ２．５，觸發(fā)Ａ２．５的原因是軟繼電器Ｒ２０１．７ENCODER ALARM(刀塔碼器報(bào)警)閉合。報(bào)警地址2.1梯形圖界面如圖3所示。
圖3 報(bào)警地址A2.1梯形圖界面
（３）手動(dòng)連續(xù)任意換刀，觀察梯形圈Ｘ7.４TCLS（松／鎖＿像信號(hào)）狀態(tài),每換刀１次．Ｘ７．４能正常閉合、斷開；并觀察Ｘ７．６ＳＩＲＯＢＥ（：，刀塔每轉(zhuǎn)Ｉ位計(jì)數(shù)信號(hào)）狀態(tài)５刀塔每轉(zhuǎn)１位Ｘ７．６能正常閉合、斷開，此時(shí)．故障報(bào)警依舊。ＰＭＣ輸人信號(hào)Ｘ７狀態(tài)監(jiān)控界面如圖４所示。
圖４ ＰＭＣ輸入信號(hào)狀態(tài)監(jiān)控界面
（４）翻閱電氣原理圖，查找8421刀塔編碼器 數(shù)據(jù)位，，分別是： Ｘ８.０、：Ｘ８.1、Ｘ８．２．和Ｘ８.３，選擇“PMCMNT”,任意搜索其中一位，出現(xiàn)界面后，再次手動(dòng)連續(xù)任意換刀，發(fā)行X8.0狀態(tài)始終未0，沒有信號(hào)輸入。8421刀塔編碼器數(shù)據(jù)位輸入信號(hào)X8狀態(tài)監(jiān)控界面如圖4所示。
（５）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)X8.0信號(hào)電纜在刀塔接口電路接頭處出現(xiàn)松動(dòng)虛接，經(jīng)處理后復(fù)位系統(tǒng)，故障報(bào)警消除，執(zhí)行換刀程序，機(jī)床正常工作。
4、故障處理總結(jié)
（1）了解故障報(bào)警機(jī)理有助于建立正確的故障處理思路，回顧此故障實(shí)例，造成故障的最終原因是8421刀塔編碼器其中一個(gè)數(shù)據(jù)位傳感器Ｘ8.0信號(hào)電纜接頭虛接，但時(shí)出現(xiàn)ＥＸ1101 和ＥＸ1105兩個(gè)報(bào)響，是由于當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)刀具“Ｔ”代碼選通信號(hào)發(fā)出后，由于刀塔編碼器數(shù)據(jù)位傳感器故障，換刀出現(xiàn)異常，預(yù)置換刀的３＃刀位編碼敎據(jù)沒有被ＰＭＣ檢測(cè)到，檢測(cè)到時(shí)是誤轉(zhuǎn)動(dòng)至７＃刀位的編碼數(shù)據(jù)，ＰＭＣ判別的當(dāng)前位置刀號(hào)與選通信號(hào)不一致，同時(shí)刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)檢索也隨之出現(xiàn)異常救據(jù)，與之關(guān)聯(lián)的內(nèi)部軟繼電器Ｒ201.7和Ｒ201.5動(dòng)作、觸：發(fā)Ａ2.5和Ａ2.1 ，時(shí)出規(guī)上述兩個(gè)報(bào)警＿此，在處理類似多個(gè)報(bào)警故障的過程中，應(yīng)全面綜合分析，避兔只針對(duì)某一報(bào)警片面分析而出現(xiàn)“鉆牛角尖”的情況發(fā)生，影響故障處理思路。
（2）采用合適的故障檢查手段和處理方法，有助于提高故障處理效率，前述目視觀察刀塔松/鎖到位檢測(cè)、刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)及刀塔編碼等各個(gè)信號(hào)傳感器能正常工作、但．這并不能說明這些信號(hào)就一定會(huì)輸人PMC ，有效參與控制，進(jìn)一步通過FANUC自帶PMC監(jiān)控界面檢查到Ｘ8.0．無信號(hào)輸入 ，故障才得以排除。若此時(shí)不利用ＰＭＣ監(jiān)控界面檢查．而繼續(xù)采用儀表測(cè)量、替換等常規(guī)方法或其他不合適的方法來處理故障，勢(shì)必舍出現(xiàn)＂走彎路”的低效率情況。因此，根據(jù)具體問題，采用合適的故障檢查手段和方法來處理故障，才是提高故障處理效率的蕞佳選擇。
5、結(jié)語
掌握一定的維修技能，熟知機(jī)床工作原理，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及PMC(PLC)程序有較強(qiáng)的認(rèn)知和理解，同時(shí)注重維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)積累，企業(yè)設(shè)備維修人員在日常維修時(shí)才可以做到有的放矢，提高維修效率。
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