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     摘要：加工中心的自動(dòng)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(dòng)作簡單,出現(xiàn)掉刀等故障時(shí)容易發(fā)現(xiàn)并能及時(shí)排除;第二種換刀方式,從結(jié)構(gòu)上和動(dòng)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。
　　
　　加工中心換刀動(dòng)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(chǔ)及刀號(hào)存儲(chǔ)等內(nèi)容,把換刀動(dòng)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(dòng);轉(zhuǎn)動(dòng)減速;轉(zhuǎn)動(dòng)到位（X4.7）;主軸刀松開;松開到位;機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng);轉(zhuǎn)動(dòng)減速;轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械凸輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升;下降。
　　
　　掉刀故障
　　
　　掉刀故障現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)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(shí)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€(gè)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(tái)上;由于加工過程中,換刀動(dòng)作均執(zhí)行,動(dòng)作順序正常,故出現(xiàn)掉刀;裝刀（裝到主軸上）不到位時(shí)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(shí),才會(huì)發(fā)生故障,因而在自動(dòng)加工生產(chǎn)線上有時(shí)會(huì)因掉刀而出現(xiàn)批量廢品的現(xiàn)象。
　　
　　故障分析與處理
　　
　　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(gè)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(dòng)情況下不會(huì)出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象;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(shí)沒有出現(xiàn)任何問題;運(yùn)行一個(gè)班次后又出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象;檢查換刀程序針對本故障僅出現(xiàn)在換刀動(dòng)作過程中,與其他動(dòng)作無關(guān),編輯一個(gè)自動(dòng)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。
　　
　　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(dòng)作的情況下,機(jī)械手轉(zhuǎn)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關(guān)誤動(dòng)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(shí)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。
　　
　　故障處理反復(fù)運(yùn)行兩個(gè)小時(shí),自動(dòng)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(dòng)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(shí)狀態(tài)為“0”,不感應(yīng)時(shí)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(shí),也會(huì)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(dòng),每當(dāng)自動(dòng)換刀時(shí),機(jī)械手凸輪一系列動(dòng)作引起的輕微震動(dòng),使X4.7線處于斷開狀態(tài),這樣在機(jī)械手未到位時(shí),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(shí),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。