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1、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目: 加工中心機(jī)械手自動(dòng)換刀控制及常見(jiàn)故障分析指導(dǎo)老師: 黃登紅數(shù)控設(shè)備應(yīng)用于維護(hù)專業(yè) 0601 班 姓名 陳啟波 學(xué)號(hào) 18 時(shí)間:2008-11-25目錄摘要 (03)1、 引言 (05)2、 加工中心自動(dòng)換刀方式 (07)3、隨機(jī)自動(dòng)選刀的控制 (08)3.1 數(shù)據(jù)表和計(jì)數(shù)器的設(shè)置及選刀控制 (08)3.2 選刀與數(shù)據(jù)更新 (10)3.3 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (11)3.3.1 系統(tǒng)PMC輸入/輸出地址分配 (11)3.3.2 隨機(jī)制動(dòng)選刀的PMC控制 (12)4、主軸準(zhǔn)停及PMC控制 (15)4.1主軸準(zhǔn)停裝置的種類 (15)4.1.1機(jī)械式準(zhǔn)停裝置
2、 (15)4.1.2電氣準(zhǔn)停機(jī)構(gòu) (16)4.2數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (18)5、機(jī)械手動(dòng)作及其控制 (20)5.1 自動(dòng)刀具交換動(dòng)作步驟 (20)5.2 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (23)5.2.1 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (23)5.2.1系統(tǒng)PMC輸入/輸出地址分配 (24)6、刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的常見(jiàn)故障和維護(hù) (27)6.1刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn) (27)6.2刀庫(kù)的故障 (27)6.3換刀機(jī)械手故障 (28)6.4自動(dòng)換刀裝置故障維修實(shí)例 (28)6.4.1 機(jī)械手故障的維修 (28)6.4.2 刀庫(kù)無(wú)法旋轉(zhuǎn)的故障維修 (32)7、總結(jié) (35)8、參考文獻(xiàn) (36)9、致
3、謝 (37)10、附錄 (38)摘要現(xiàn)代機(jī)械加工中為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的加工效率,數(shù)控機(jī)床正向著工件在一臺(tái)機(jī)床一次裝夾即可完成多道工序或全部工序的發(fā)展,因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心,加工中心機(jī)床加工過(guò)程中要使用多種刀具,因此必須有自動(dòng)換刀裝置,以便選用不同的刀具完成不同工序的加工工藝,為了進(jìn)一步提高加工效率引進(jìn)了機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置,加工中心的自動(dòng)換刀裝置,大都采用有機(jī)械手換刀方式。它是有機(jī)械手把刀庫(kù)上的刀具送到主軸上,再把主軸上已用過(guò)的刀具返送到刀庫(kù)上換刀時(shí)間短,由于機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作, 按預(yù)定的程序軌跡及其它要求, 實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具的自動(dòng)化裝置而可編程控制器(
4、PLC)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改, 易于擴(kuò)展和維護(hù), 環(huán)境要求低、體積小巧, 安裝調(diào)試方便, 在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)我們所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件為步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn), 應(yīng)用(PLC)移位寄存指令可以很方便、靈活地對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。所以在加工中心機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用,從而更有效的提高了機(jī)床的加工效率。但由于自動(dòng)換刀控制過(guò)程中的故障率也比較高、加工中心機(jī)械手自動(dòng)換刀裝置故障也比較多,所以掌握好機(jī)械手自動(dòng)換刀控制和一些常見(jiàn)故障處理方法非常重要。數(shù)控加工中心由于配有刀具庫(kù)和自動(dòng)換刀系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成,多道工序,大大減少了專用工夾具的數(shù)量,縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間,同時(shí)減少了多
5、次安裝造成的定位誤差,提高加工精度,能實(shí)現(xiàn)高精高效的加工,而被各企業(yè)廣泛的使用,加工中心的關(guān)鍵在于自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制。本文著重討論P(yáng)MC 對(duì)加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制,并闡述了數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀的原理,分析加工中心主軸準(zhǔn)停,計(jì)算機(jī)隨機(jī)自動(dòng)換刀的PMC控制思路,以及機(jī)械手換刀動(dòng)作的分析,本文以FANUC Oi數(shù)控系統(tǒng)為例,給出了PMC控制程序,并對(duì)其進(jìn)行了深入的分析。關(guān)鍵字:自動(dòng)換刀;數(shù)控;可編程機(jī)床控制器;機(jī)械手;機(jī)械準(zhǔn)停1、 引言加工中心是指在一次裝夾中,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機(jī)床。更為明確的說(shuō)法是:加工中心就是自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床。這就把加工中心和自動(dòng)換刀數(shù)
6、控車(chē)床和車(chē)削中心區(qū)別開(kāi)來(lái)。加工中心區(qū)別于別的數(shù)控鏜銑床的主要特點(diǎn)就在于它具有根據(jù)工藝要求自動(dòng)更換所需刀具的功能,機(jī)自動(dòng)換刀(ATC)機(jī)能。 加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng),通常是由刀庫(kù)和機(jī)械手組成,它是加工中心的象征,又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動(dòng)作迅速、可靠性高的自動(dòng)換刀裝置,以求在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好的效益。正因?yàn)樽詣?dòng)換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容,各廠家都在保密,極少公開(kāi)有關(guān)資料,尤其機(jī)械手部分更始如此。數(shù)控加工中心因帶有由刀庫(kù)和機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置(ATC), 能使工件在一次裝夾中完成大部分甚至全部工序加工中心利用刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)換刀,這是目前加工中心大量使用的換刀
7、方式。由于有了刀庫(kù),機(jī)床只要一個(gè)固定主軸夾持刀具,有利于提高主軸剛度。獨(dú)立的刀庫(kù),大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(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的干擾因素。刀庫(kù)換刀,按照換刀過(guò)程有無(wú)機(jī)械手參與,分成有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩種情況。在有機(jī)械手換刀的過(guò)程中,使用一個(gè)機(jī)械手將加工完畢的刀具從主軸中拔出,與此同時(shí),另一機(jī)械手將在刀庫(kù)中待命的刀具從刀庫(kù)拔出,然后兩者交換位置,完成換刀過(guò)程。有機(jī)械手的系統(tǒng)在刀庫(kù)配置、與主軸的相對(duì)位置及刀具數(shù)量上都比較靈活。因而大大減少了裝卸工件和換刀等輔助時(shí)間, 消除由于多次安裝造成的定位誤差, 比一般數(shù)控機(jī)床更能實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高度自動(dòng)化加工。A
8、TC換刀時(shí), 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)選刀指令, 從刀庫(kù)中將所需要的刀具轉(zhuǎn)到取刀位置, 稱為自動(dòng)選刀然后由機(jī)械手從刀庫(kù)和主軸上取出刀具, 進(jìn)行刀具交換, 將新刀具裝人主軸, 用過(guò)的舊刀具放回刀庫(kù)。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)一般的有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手需要采用嚴(yán)格的密封,還需較復(fù)雜的緩沖機(jī)構(gòu),控制機(jī)械手動(dòng)作的電磁閥都有一定的時(shí)間常數(shù),因?yàn)閾Q刀速度較慢。近年來(lái)國(guó)內(nèi)、外先后研制出凸輪聯(lián)動(dòng)式單臂雙抓機(jī)械手。這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng),不需要較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)及其密封、緩沖機(jī)構(gòu),沒(méi)有漏油現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠。同時(shí),機(jī)械手手臂的回轉(zhuǎn)和插刀、拔刀的分解動(dòng)作是聯(lián)動(dòng)的,部分時(shí)間可重疊,從而大大縮短了換刀時(shí)間。因此,被
9、廣泛的應(yīng)用在加工領(lǐng)域。2、 加工中心自動(dòng)換刀方式加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制主要分為兩部分:刀庫(kù)選刀控制(T指令)和刀具交換控制(M06指令)。目前刀庫(kù)選刀一般有四種控制方式:順序選刀方式,刀具編碼方式,刀套編碼方式,計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀。順序選刀方式是將刀具按加工工序的順序,依次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi),刀具順序不能搞錯(cuò)。更換加工工件時(shí),刀具在刀庫(kù)上的排列順序也要改變。這種方式的缺點(diǎn)是同一工件上的相同的刀具不能重復(fù)使用,因此刀具的數(shù)量增加,降低了刀具和刀庫(kù)的利用率,但其控制以及刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)等則比較簡(jiǎn)單。刀具編碼方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu),并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼。換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置,根據(jù)換刀指令代碼
10、,在刀庫(kù)中尋找出所需要的刀具。由于每一把刀都有自己的代碼,因而刀具可以放入刀庫(kù)的任何一個(gè)刀座中,這種方式編程控制簡(jiǎn)單,但是編碼刀柄結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易出故障。刀套編碼方式是對(duì)刀庫(kù)各刀座預(yù)先編碼,每把刀具放入相應(yīng)刀座之后,就具有了相應(yīng)刀座的編碼,即刀具在刀庫(kù)中的位置是固定的。缺點(diǎn)是用過(guò)的刀具必須放回原來(lái)的刀座,增加了輔助換刀的時(shí)間,降低了換刀效率。計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀方式是目前使用最為廣泛的一種方式。這種方式的的特點(diǎn)是刀具號(hào)和刀座號(hào)對(duì)應(yīng)地記憶在計(jì)算機(jī)地存儲(chǔ)器或可編程控制器的存儲(chǔ)器中,不論刀具放在哪個(gè)地址,都始終記憶著它的蹤跡,這樣刀具可以任意取出,任意送回。刀柄采用國(guó)際通用的形式,沒(méi)有編碼條,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,
11、通用性能好。本文以BT50-24TOOL圓盤(pán)式刀庫(kù)自動(dòng)換刀為例,討論計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀方式的PMC的控制。3、 隨機(jī)自動(dòng)選刀的控制3.1 數(shù)據(jù)表和計(jì)數(shù)器的設(shè)置及選刀控制在隨機(jī)自動(dòng)換刀方式中, 刀庫(kù)上的刀具能與主軸的刀具任意的直接交換。 隨機(jī)換刀控制方式需要在PMC內(nèi)部設(shè)置一個(gè)模擬刀庫(kù)的數(shù)據(jù)表, 其長(zhǎng)度為刀庫(kù)容量+1 ,數(shù)據(jù)表的表序號(hào)與刀套編號(hào)相對(duì)應(yīng),主軸的刀套編號(hào)為0,數(shù)據(jù)表內(nèi)容對(duì)應(yīng)刀套中所存刀具號(hào)。以圖3-1十工位鼓盤(pán)式刀庫(kù)為例,以地址D420D430建立數(shù)據(jù)表, 其數(shù)據(jù)表序號(hào)和對(duì)應(yīng)刀具號(hào)如表3-1。數(shù)據(jù)表地址(數(shù)據(jù)表 內(nèi)容及刀具號(hào)序號(hào)及刀套號(hào)) D420(0) 21D421(1) 12D4
12、22(2) 17D423(3) 11D424(4) 13D425(5) 20D426(6) 19D427(7) 18D428(8) 14D429(9) 15D430(10) 16表3-1 刀號(hào)數(shù)據(jù)表其中010為刀套號(hào), 也是數(shù)據(jù)表序號(hào),且0是將主軸作為刀庫(kù)中的一個(gè)刀套,1121為刀庫(kù)中相應(yīng)刀套號(hào)中的刀具號(hào),由于刀具數(shù)據(jù)表實(shí)際上是刀庫(kù)中存放刀具的一種映象, 所以數(shù)據(jù)表與刀庫(kù)中刀具的位置應(yīng)始終保持一致, 對(duì)刀具的識(shí)別實(shí)質(zhì)上轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)刀庫(kù)位置的識(shí)別。當(dāng)PMC接到尋找新刀具的指令(Txx)后, 在模擬刀庫(kù)的刀號(hào)數(shù)據(jù)表中進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索,檢索到T代碼給定的刀具號(hào)在數(shù)據(jù)表中的表序號(hào)也就是刀套號(hào),存入目標(biāo)刀套號(hào)存
13、儲(chǔ)器中,設(shè)目標(biāo)刀套號(hào)的存儲(chǔ)地址為D431。若在刀號(hào)數(shù)據(jù)表中沒(méi)有檢索刀指令刀具號(hào), 則機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警,結(jié)束換刀指令處理。將目標(biāo)刀套號(hào)與當(dāng)前換刀位置的刀套號(hào)(稱為當(dāng)前刀套號(hào))相比較來(lái)決定是否轉(zhuǎn)動(dòng)刀庫(kù), 因此需要建立一個(gè)環(huán)形計(jì)數(shù)器來(lái)記錄當(dāng)前刀套號(hào)。 見(jiàn)圖3-2。據(jù)FANUC 數(shù)控系統(tǒng)專用PMC指令中計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)的格式:D350D351:計(jì)數(shù)器的預(yù)置值, 這里為刀庫(kù)中的刀套數(shù)。D352D353:計(jì)數(shù)值, 這里為當(dāng)前刀套號(hào)。D354:為PMC系統(tǒng)使用。當(dāng)?shù)稁?kù)旋轉(zhuǎn)時(shí),每個(gè)刀套通過(guò)換刀位置時(shí),由外部檢測(cè)裝置產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器。當(dāng)?shù)稁?kù)正轉(zhuǎn)1個(gè)工位時(shí), 當(dāng)前刀套號(hào)增1;當(dāng)?shù)稁?kù)反轉(zhuǎn)1個(gè)工位時(shí),當(dāng)前刀套號(hào)減
14、1;因此D352D353中的值總是指示刀庫(kù)的現(xiàn)在位置。當(dāng)目標(biāo)刀套號(hào)為0,即目標(biāo)刀號(hào)已經(jīng)在主軸上,則不用換刀;當(dāng)檢索刀套號(hào)與當(dāng)前刀套號(hào)一致時(shí), 就不用旋轉(zhuǎn)刀庫(kù), 直接換刀;不一致時(shí), 則可利用ROT 功能指令計(jì)算刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)步數(shù)。刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)方向輸出給W1, 旋轉(zhuǎn)步數(shù)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)到D355中。用W1 信號(hào)驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng),刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)后, 檢測(cè)裝置發(fā)出脈沖給PMC,更新D352當(dāng)前刀套號(hào)的內(nèi)容,再循環(huán)執(zhí)行ROT指令,直到D355中的結(jié)果為0。3.2 選刀與數(shù)據(jù)更新當(dāng)當(dāng)前刀套號(hào)旋轉(zhuǎn)到與目標(biāo)刀套號(hào)一致后, 就可執(zhí)行M06指令,即實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間的刀具交換動(dòng)作。刀具交換裝置不同,其換刀動(dòng)作就不同,以立
15、式加工中心鼓盤(pán)式刀庫(kù)雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手換刀方式為例,其換刀動(dòng)作有:(1) 抓刀:手臂轉(zhuǎn)到主軸和當(dāng)前刀座所在位置,同時(shí)抓住刀庫(kù)和主軸上的刀具。(2) 拔刀換刀插刀:主軸夾頭松開(kāi)刀具,機(jī)械手同時(shí)將刀庫(kù)和主軸上的刀具拔出。手臂旋轉(zhuǎn),新舊刀具交換。機(jī)械手同時(shí)將新舊刀具分別插入主軸和刀庫(kù),然后主軸夾頭夾緊刀具。 (3)復(fù)位:轉(zhuǎn)動(dòng)手臂,回到原始位置。換刀后,刀號(hào)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,需要更新,將數(shù)據(jù)表中當(dāng)前刀套號(hào)對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)與主軸上的刀具號(hào)相對(duì)調(diào),這樣就保證了數(shù)據(jù)表與刀庫(kù)中刀具的位置始終保持一致。換刀完成后,數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)必須更新,以滿足隨機(jī)換刀后,下次的再次使用。刀庫(kù)中寄存器的數(shù)據(jù)更新及將刀套0(主軸)中
16、刀號(hào)和所換刀套中的刀號(hào)調(diào)換,以此保證寄存器中刀號(hào)相匹配。在此,我們通過(guò)XMOVE指令,先將D431中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D432中,然后將D420中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D431中,最后將D432中的數(shù)據(jù)移動(dòng)至D420中。因?yàn)镈431中存儲(chǔ)的是換刀過(guò)程中被換的刀具號(hào),通過(guò)以上的幾個(gè)XMOVE指令,即使得D431和D420對(duì)調(diào),完成數(shù)據(jù)的更新。PMC控制加工中心隨機(jī)自動(dòng)換刀程序流程圖如圖3-3。3.3 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.3.1 系統(tǒng)PMC輸入/輸出地址分配如圖3-4為隨機(jī)制動(dòng)換刀I/O地址分配圖,其中SQ3(X1.2)為刀庫(kù)刀位計(jì)數(shù)信號(hào),F(xiàn)R1(X10.0)為刀庫(kù)電機(jī)過(guò)載信號(hào)。Y1.1為刀庫(kù)電機(jī)正轉(zhuǎn)控制信號(hào)
17、,Y1.2為刀庫(kù)電機(jī)反轉(zhuǎn)控制信號(hào)。圖3-4 隨機(jī)自動(dòng)換刀I/O地址分配圖 3.3.2 隨機(jī)制動(dòng)選刀的PMC控制以FANUC數(shù)控系統(tǒng)專用PMC系統(tǒng)為例,當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行聽(tīng)指令時(shí),使得T碼時(shí)能信號(hào)F7.3置1。此時(shí)PMC刀庫(kù)動(dòng)作程序開(kāi)始運(yùn)作。首先通過(guò)DSCH指令檢測(cè)目標(biāo)刀位號(hào),當(dāng)目標(biāo)刀位號(hào)不存在時(shí),R15.1置1,時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警信息。隨后檢測(cè)目標(biāo)刀位號(hào)是否在主軸上,當(dāng)目標(biāo)刀位號(hào)在主軸上時(shí),使得R15.2為1,此時(shí),R16.0,G4.3同時(shí)置1。系統(tǒng)檢測(cè)到G4.3信號(hào)時(shí),立即使得F7.3為0,完成T碼全過(guò)程。目標(biāo)刀具不在主軸上時(shí),PMC通過(guò)ROT指令計(jì)算將旋轉(zhuǎn)步數(shù)信息存入D355中,旋轉(zhuǎn)方向由輸出值控制。
18、當(dāng)R15.3為0時(shí),刀庫(kù)正轉(zhuǎn);當(dāng)R15.3為1時(shí),刀庫(kù)反轉(zhuǎn)。刀庫(kù)步數(shù)計(jì)數(shù)器為0時(shí),R15.4為1.此時(shí)G4.3為1,T碼完成,同時(shí)通過(guò)XMOVE指令,將D431中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D432中,然后將D420中的數(shù)據(jù)移動(dòng)到D431中,最后將D432中的數(shù)據(jù)移動(dòng)D420中。因?yàn)镈431中存儲(chǔ)的是換刀過(guò)程中被換的刀具號(hào),通過(guò)以上的幾個(gè)XMOVE指令,即使得D431和D420對(duì)調(diào),完成數(shù)據(jù)的更新。具體梯形圖如圖3-5。圖3-5加工中心隨機(jī)自動(dòng)換刀PMC程序4、 主軸準(zhǔn)停及PMC控制加工中心數(shù)控機(jī)床的重要功能之一就是主軸的定向準(zhǔn)停,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀或精密加工的對(duì)刀、讓刀。據(jù)統(tǒng)計(jì),有關(guān)主軸自動(dòng)換刀裝置(ATC)這
19、一部分的故障,在加工中心的實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)最為頻繁。而且很多加工中心維護(hù)者對(duì)加工中心主軸準(zhǔn)停的結(jié)構(gòu)、原理及其維修不清楚,為此,本文對(duì)目前幾種常見(jiàn)的加工中心主軸準(zhǔn)停裝置進(jìn)行總結(jié)分類,分別介紹其結(jié)構(gòu)、工作原理。4.1主軸準(zhǔn)停裝置的種類通常主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)有兩種,即機(jī)械式與電氣式。4.1.1機(jī)械式準(zhǔn)停裝置圖4-1為典型的機(jī)械式準(zhǔn)停裝置,主要由帶有V形槽的粗、精定位盤(pán)、定位油缸、定向活塞、無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)等組成,裝在主軸的尾部。其中, 粗定位盤(pán)用螺釘緊固在精定位盤(pán)上,帶有V 形槽的精定位盤(pán)與主軸保持一定關(guān)系,以實(shí)現(xiàn)主軸圓周位置的準(zhǔn)停。準(zhǔn)停前,若主軸處于運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)CNC發(fā)出準(zhǔn)停指令后,主軸迅速降速至該機(jī)床設(shè)定
20、的定向準(zhǔn)停的低速度nort (一般設(shè)定在60300 r /min)旋轉(zhuǎn);若主軸靜止時(shí),當(dāng)CNC發(fā)出準(zhǔn)停指令后,主軸則迅速升速到設(shè)定的定向準(zhǔn)停的最低速度旋轉(zhuǎn),當(dāng)檢測(cè)到無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的有效信號(hào)后,主軸電動(dòng)機(jī)立即停止并斷開(kāi)主傳動(dòng)鏈(此時(shí)主軸由于慣性會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)) ,同時(shí)準(zhǔn)停油缸右腔進(jìn)油,定向活塞帶動(dòng)定位銷(xiāo)伸出并壓向接觸精定位盤(pán)面,定位銷(xiāo)端部滾子在精定位盤(pán)面上滾動(dòng),當(dāng)其正對(duì)定位盤(pán)V形槽時(shí),定位銷(xiāo)在油缸的壓力下插入V形槽,卡住槽輪,完成準(zhǔn)停精定位。最終,準(zhǔn)停到位信號(hào)LS2 有效,準(zhǔn)停動(dòng)作完成。機(jī)械準(zhǔn)停裝置只能進(jìn)行單角度準(zhǔn)停。采用這種傳統(tǒng)方法定位,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在早期數(shù)控機(jī)床上使用較多。4.1.2 電氣準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)現(xiàn)代
21、數(shù)控機(jī)床采用電氣方式定位較多。電氣方式定位一般有以下三種實(shí)現(xiàn)方法。4.1.2.1磁傳感器型主軸準(zhǔn)停裝置如圖4-2所示,磁傳感器主軸準(zhǔn)停裝置是利用磁性傳感器檢測(cè)定位。在主軸上安裝個(gè)發(fā)磁體,在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡12mm處固定一個(gè)磁傳感器,它經(jīng)過(guò)放大器并與主軸控制單元相連接,當(dāng)主軸控制單元接收到數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的準(zhǔn)停信號(hào)ORT時(shí),主軸立即變速至主軸準(zhǔn)停時(shí)的設(shè)定速度,當(dāng)主軸控制單元接收到磁傳感器信號(hào)后,主軸驅(qū)動(dòng)立即進(jìn)入磁傳感器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制,目標(biāo)位置即為準(zhǔn)停位置。準(zhǔn)停完成后,主軸驅(qū)動(dòng)裝置向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出準(zhǔn)停完成信號(hào)ORE。磁傳感器主軸準(zhǔn)停裝置也是單角度準(zhǔn)停。4.1.2.2編碼器型主軸準(zhǔn)停裝置如
22、圖4-3所示,這種方法是通過(guò)主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)置安裝的位置編碼器或在機(jī)床主軸箱上安裝一個(gè)與主軸11同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)??刂?準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。主軸驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)部可自動(dòng)轉(zhuǎn)換,使主軸驅(qū)動(dòng)處于速度控制或位置控制狀態(tài)。4.1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停裝置數(shù)控系統(tǒng)控制主軸準(zhǔn)停原理如圖4-4所示,準(zhǔn)停的角度可由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定成任意值,準(zhǔn)停由數(shù)控代碼M19執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行M19或M19S 時(shí),數(shù)控系統(tǒng)先將M19送至可編程控制器( PLC) ,經(jīng)PLC處理后送出控制信號(hào),控制主軸電動(dòng)機(jī)由靜止迅速升速或在原來(lái)運(yùn)行的較高速度下迅速降速到定向準(zhǔn)停設(shè)定的速度nort運(yùn)行,來(lái)尋找主軸編碼器零位脈沖C,然后進(jìn)入位置
23、閉環(huán)控制狀態(tài),并按系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定定向準(zhǔn)停。若執(zhí)行M19,無(wú)S指令,則主軸(定位)準(zhǔn)停于相對(duì)C脈沖的某一缺省位置;若執(zhí)行M19S ,則主軸(定位)準(zhǔn)停于指令位置,即相對(duì)零位脈沖度處。需要說(shuō)明的是,對(duì)于加工中心主軸定向準(zhǔn)停的具體控制過(guò)程,不同的系統(tǒng),其具體控制執(zhí)行過(guò)程可能略有區(qū)別,但大同小異。4.2 數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以FANUC數(shù)控系統(tǒng)專用PMC系統(tǒng)為例。 當(dāng)執(zhí)行M06時(shí),M06的宏程序中M19開(kāi)始執(zhí)行,系統(tǒng)M碼選通信號(hào)F7.0為1,系統(tǒng)讀出M指令后使得F10中的數(shù)據(jù)改變,譯碼指令DECB執(zhí)行后,對(duì)應(yīng)的R7.0繼電器導(dǎo)通。主軸主向繼電器G70.6為1,其中R1.3,R1.4分別為主軸
24、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制信號(hào),在此起互鎖作用,CNC讀取G70.6信號(hào)為1時(shí),主軸開(kāi)始尋找主軸編碼器零位脈沖。然后進(jìn)入位置閉環(huán)控制狀態(tài),并按系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定方向準(zhǔn)停。使主軸準(zhǔn)停到位信號(hào)燈亮,至此M代碼完成。如梯形圖4-5所示。圖4-5數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停PMC控制5、 機(jī)械手動(dòng)作及其控制5.1 自動(dòng)刀具交換動(dòng)作步驟本文以BT50-24TOOL圓盤(pán)式刀庫(kù)絕個(gè)為例說(shuō)明,如圖5-1。 1.程序執(zhí)行到選刀指T令碼時(shí),系統(tǒng)通過(guò)方向判別后控制刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),刀庫(kù)中刀位計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)2開(kāi)始計(jì)時(shí)(計(jì)算出到達(dá)換刀點(diǎn)的位置),當(dāng)?shù)稁?kù)上所選的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí),旋轉(zhuǎn)刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)立即停止,完成選刀定位控制。2.當(dāng)代碼執(zhí)行后,倒刀電磁閥線
25、圈獲電,氣缸推動(dòng)選刀的刀杯向下翻轉(zhuǎn)90度,倒刀到位檢測(cè)信號(hào)開(kāi)關(guān)8發(fā)出信號(hào),完成倒刀控制,同時(shí)這個(gè)信號(hào)還是交換刀具的開(kāi)始信號(hào),如圖5-2b所示。3.執(zhí)行到交換刀具指令,交換刀具指令一般為M06,首先主軸自動(dòng)返回?fù)Q刀點(diǎn)(一般是機(jī)床的第二參考點(diǎn)),且實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停,然后換刀電動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)運(yùn)行,通過(guò)錐齒輪14、凸輪滾子15、十字軸17帶動(dòng)機(jī)械手從原位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度,進(jìn)行機(jī)械手抓刀控制,當(dāng)機(jī)械手扣刀定位開(kāi)關(guān)6發(fā)出到位信號(hào)后,換刀電動(dòng)機(jī)10立即停止,主軸刀具加緊裝置自動(dòng)松開(kāi),如圖5-2c所示。4.主軸刀具松開(kāi)后,換刀電動(dòng)機(jī)10起動(dòng)運(yùn)行,通過(guò)圓柱凸輪12、杠桿13是機(jī)械手下降,進(jìn)行拔刀控制,機(jī)械手完成拔刀后
26、,換刀電動(dòng)機(jī)10繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),連續(xù)完成下一個(gè)換刀動(dòng)作,如圖5-2d所示。5.當(dāng)機(jī)械手完成拔刀控制后,通過(guò)錐齒輪14、凸輪滾子15、十字軸 17帶動(dòng)機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度,使主軸刀具與刀庫(kù)刀具交換位置。然后通過(guò)圓柱凸輪12、杠桿13使機(jī)械手上升,把交換后的刀具插入主軸錐孔和刀庫(kù)的刀套中。機(jī)械手完成插刀后,換刀電動(dòng)機(jī)停止開(kāi)關(guān)5發(fā)出信號(hào)使電動(dòng)機(jī)立即停止。刀具插入主軸錐孔后,刀具的自動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)加緊刀具,如5-2e所示。6.當(dāng)機(jī)械手扣刀到位檢測(cè)信號(hào)開(kāi)關(guān)6再次接通后,換刀電動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)運(yùn)行,通過(guò)錐齒輪14、凸輪滾子15、十字軸17帶動(dòng)機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60度,回到機(jī)械手的原點(diǎn)位置。機(jī)械手原位到位開(kāi)關(guān)7接通后,
27、換刀電動(dòng)機(jī)10立即停止,如圖5-2f所示。7.當(dāng)機(jī)械手回到原位后,機(jī)械手原位到位后,機(jī)械手原位到位開(kāi)關(guān)7接通回刀電磁閥線圈獲電,氣缸推動(dòng)刀杯向上翻轉(zhuǎn)90度,為下次選刀做準(zhǔn)備。回刀氣缸伸出定位開(kāi)關(guān)9接通,完成整個(gè)換刀過(guò)程。其PMC控制加工中心隨機(jī)自動(dòng)換刀程序流程圖如圖5-3。圖5-3機(jī)械手動(dòng)作流程圖5.2 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5.2.1系統(tǒng)PMC輸入/輸出地址分配圖5-4,為機(jī)械手動(dòng)作PMC輸入/輸出信號(hào)地址分配圖,X0.5為機(jī)械手換刀電動(dòng)機(jī)停信號(hào),X0.6為機(jī)械手扣刀定位信號(hào),X0.7為機(jī)械手原點(diǎn)確認(rèn)信號(hào),X1.0為倒氣缸縮回定位信號(hào),X1.1為回刀氣缸伸出定位信號(hào),X1.2為主軸汽缸控制信號(hào)
28、,X1.3為汽缸復(fù)位到位信號(hào),X10.1為機(jī)械手電機(jī)過(guò)載信號(hào),X10.2為刀杯液壓泵過(guò)載信號(hào);Y0.3為機(jī)械手電機(jī)控制信號(hào),Y0.4為刀杯液壓驅(qū)動(dòng)信號(hào),Y0.5為刀杯液壓復(fù)位控制信號(hào),Y0.6刀杯復(fù)位控制信號(hào),Y0.7為主軸汽缸動(dòng)作控制信號(hào)。圖 5-4 機(jī)械手動(dòng)作I/O地址分配圖5.2.2 PMC程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以FANUC數(shù)控系統(tǒng)專用PMC系統(tǒng)為例,當(dāng)執(zhí)行M06時(shí),M06的宏程序中M80,M81,M90,M82,M91,M83,M84依次執(zhí)行,系統(tǒng)M碼選通信號(hào)F7.0為1,系統(tǒng)讀出M指令后使得F10中的數(shù)據(jù)改變,譯碼指令DECB執(zhí)行后,對(duì)應(yīng)的R繼電器導(dǎo)通。執(zhí)行M80時(shí),R8.0為1,使得刀杯動(dòng)
29、作中間繼電器R6.0為1,使得刀杯復(fù)位液壓泵停止工作(Y0.5),刀杯動(dòng)作液壓泵工作(Y0.4),直至換換刀動(dòng)作完全完成(X0.0,X1.0都為1),當(dāng)?shù)侗簤罕眠^(guò)載(X10.1)時(shí)則出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警。當(dāng)執(zhí)行M81,M82,M83時(shí),機(jī)械手動(dòng)作中間繼電器R6.1,R6.2相繼為1 ,使得機(jī)械手控制信號(hào)Y0.3為1,機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作,由一連貫的機(jī)械傳動(dòng),完成機(jī)械手動(dòng)作,X0.5,X0.6,X0.7為機(jī)械手動(dòng)作中的行程到位檢測(cè)信號(hào),X10.2為機(jī)械手電機(jī)過(guò)載保護(hù)信號(hào)。當(dāng)?shù)侗瓘?fù)位信號(hào)X1.1為1時(shí),機(jī)械手動(dòng)作完成。M90為主軸汽缸控制,當(dāng)系統(tǒng)讀到M90時(shí),使得R6.6為1,接通Y0.7,通過(guò)Y0.7控制主
30、軸汽缸電磁閥,使得汽缸下移,此時(shí)便可開(kāi)始換刀動(dòng)作,M91為汽缸復(fù)位控制,當(dāng)執(zhí)行M91時(shí),中間繼電器R9.1為1,使汽缸控制信號(hào)Y0.7失電,使得汽缸復(fù)位。M85為出現(xiàn)故障時(shí)機(jī)械手無(wú)條件復(fù)位信號(hào),它使機(jī)械手控制電機(jī)一直帶電,直到機(jī)械手復(fù)位信號(hào)X0.7為1。具體控制梯形圖如圖5-5。圖 5-5 機(jī)械手動(dòng)作PMC控制6、刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的常見(jiàn)故障和維護(hù)刀庫(kù)及換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,且在工作中又頻繁運(yùn)動(dòng),所以故障率較高,目前機(jī)床上有50以上的故障都與之有關(guān)。如刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)故障,定位誤差過(guò)大,機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定,機(jī)械手動(dòng)作誤差過(guò)大等。這些故障最后都造成換刀動(dòng)作卡位,整機(jī)停止工作。因此刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)十
31、分重要。6.1刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)1)嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù),防止在機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。2)順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫(kù)中的順序要正確,其他選刀方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致,防止換錯(cuò)刀具導(dǎo)致事故發(fā)生。3)用手動(dòng)方式往刀庫(kù)上裝刀時(shí),要確保裝到位,裝牢靠,并檢查刀座上的鎖緊裝置是否可靠。4)經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確,檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)調(diào)整,否則不能完成換刀動(dòng)作。5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔。 6)開(kāi)機(jī)時(shí),應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行,檢查各部分工作是否正常,特別是行程開(kāi)關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作。檢查機(jī)械手液
32、壓系統(tǒng)的壓力是否正常,刀具在機(jī)械手上鎖緊是否可靠,發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。6.2刀庫(kù)的故障刀庫(kù)的主要故障有:刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)不到位;刀套不能夾緊刀具;刀套上下不到位等。(1)刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)不到位 刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)的原因可能有:聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動(dòng);變頻器故障,應(yīng)檢查變頻器的輸入、輸出電壓是否正常;PLC無(wú)控制輸出,可能是接口板中的繼電器失效;機(jī)械連接過(guò)緊;電網(wǎng)電壓過(guò)低。刀庫(kù)轉(zhuǎn)不到位的原因可能有:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)故障,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)誤差。(2)刀套不能夾緊刀具 原因可能是刀套上的調(diào)整螺釘松動(dòng),或彈簧太松,造成卡緊力不足;或刀具超重。(3)刀套上下不到位 原因可能是裝置調(diào)整不當(dāng)或加工誤差過(guò)大而造
33、成撥叉位置不正確;限位開(kāi)關(guān)安裝不正確或調(diào)整不當(dāng)而造成反饋信號(hào)錯(cuò)誤。6.3換刀機(jī)械手故障(1)刀具夾不緊掉刀 原因可能是卡緊爪彈簧壓力過(guò)?。换驈椈珊竺娴穆菽杆蓜?dòng);或刀具超重;或機(jī)械手卡緊鎖不起作用等。(2)刀具夾緊后松不開(kāi) 原因可能是松鎖的彈簧壓合過(guò)緊,卡爪縮不回:應(yīng)調(diào)松螺母,使最大載荷不超過(guò)額定數(shù)值。(3) 刀具交換時(shí)掉刀 換刀時(shí)主軸箱沒(méi)有回到換刀點(diǎn)或換刀點(diǎn)漂移,機(jī)械手抓刀時(shí)沒(méi)有到位,就開(kāi)始拔刀,都會(huì)導(dǎo)致?lián)Q刀時(shí)掉刀。這時(shí)應(yīng)重新移動(dòng)主軸箱,使其回到換刀點(diǎn)位置,重新設(shè)定換刀點(diǎn)。6.4自動(dòng)換刀裝置故障維修實(shí)例6.4.1機(jī)械手故障的維修例1故障現(xiàn)象:JCS-018A立式加工中心(北京精密機(jī)床廠生產(chǎn))機(jī)
34、械手失靈;手臂旋轉(zhuǎn)速度快慢不均,氣液轉(zhuǎn)換器失油頻率加快,機(jī)械手旋轉(zhuǎn)不到位,手臂升降不動(dòng)作,或手臂復(fù)位不靈。調(diào)整SC-15節(jié)流閥配合手動(dòng)調(diào)整,只能維持短時(shí)間正常運(yùn)行,且排氣聲音逐漸渾濁,不像正常動(dòng)作時(shí)清晰,最后到不能換刀。分析及處理過(guò)程:1)手臂旋轉(zhuǎn)75抓主軸和刀套上的刀具,必須到位抓牢,才能下降脫刀。動(dòng)作到位后旋轉(zhuǎn)180,換刀位置上升分別插刀,手臂再?gòu)?fù)位、刀套上。手臂75、180旋轉(zhuǎn),其動(dòng)力傳遞是壓縮空氣源推動(dòng)氣液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成液壓油由電控程序指令控制,其旋轉(zhuǎn)速度由SC-15節(jié)流閥調(diào)整;換向由5ED-IONl8F電磁閥控制。一般情況下,這些元器部件的壽命很長(zhǎng),可以排除這類元器件存在的問(wèn)題。2)因
35、刀套上下和手臂上下是獨(dú)立的氣源推動(dòng),排氣也是獨(dú)立的消聲排氣口,所以不受手臂旋轉(zhuǎn)力傳遞的影響;但旋轉(zhuǎn)不到位時(shí),手臂升降是不可能的。根據(jù)這一原理,著重檢查手臂旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)執(zhí)行元器件成為必要的工作。3)觀察75、180手臂旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)時(shí)液壓缸伸縮對(duì)應(yīng)氣液轉(zhuǎn)換各油標(biāo)升降、高低情況,發(fā)覺(jué)左右配對(duì)的氣液轉(zhuǎn)換器,左邊呈上限右邊就呈下極限,反之亦然,且公用的排氣口有較大量油液排出。分析氣液轉(zhuǎn)換器、尼龍管道均屬密閉安裝,所以此故障原因應(yīng)在執(zhí)行器件液壓缸上。4)拆卸機(jī)械手液壓缸,解體檢查,發(fā)現(xiàn)活塞支承環(huán)O形圈均有直線性磨損,已不能密封。液壓缸內(nèi)壁粗糙,環(huán)狀刀紋明顯,精度太差。更換上北京精密機(jī)床廠生產(chǎn)的80缸筒,重裝調(diào)
36、整后故障消失,正常運(yùn)行至今已7年,未再發(fā)生機(jī)械手換刀失靈故障。例2故障現(xiàn)象:某配套FANUC 11系統(tǒng)的BX-110P加工中心,JOG方式時(shí),機(jī)械手在取送刀具時(shí),不能縮爪。機(jī)床在JOG狀態(tài)下加工工件時(shí),機(jī)械手將刀具從主刀庫(kù)中取出送入送刀盒中,不能縮爪,但卻不報(bào)警;將方式選擇到ATC狀態(tài),手動(dòng)操作都正常。分析及處理過(guò)程:經(jīng)查看梯型圖,原來(lái)是限位開(kāi)關(guān)LS916并沒(méi)有壓合;調(diào)整限位開(kāi)關(guān)位置后,機(jī)床恢復(fù)正常。但過(guò)一段時(shí)間后,再次出現(xiàn)此故障,檢查L(zhǎng)S916并沒(méi)松動(dòng),但卻沒(méi)有壓合,由此懷疑機(jī)械手的液壓缸拉桿沒(méi)伸到位。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)液壓缸拉桿頂端鎖緊螺母的緊定螺釘松動(dòng),使液壓缸伸縮的行程發(fā)生了變化;調(diào)整了鎖緊螺母
37、并擰緊緊定螺釘后,此故障排除。例3換刀不到位的故障維修故障現(xiàn)象:自動(dòng)換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位。當(dāng)進(jìn)行到自動(dòng)換刀程序時(shí),刀庫(kù)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),但是所需要換的刀具沒(méi)有傳動(dòng)到位,刀庫(kù)就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了。3min后機(jī)床自動(dòng)報(bào)警。分析及處理過(guò)程:MPA-H100A加工中心是日本三菱公司廣島工機(jī)工廠生產(chǎn),所配CNC系統(tǒng)為FANUC 6M-MODELB,工作臺(tái)為1000mml000mm,60把刀具。由上述故障查報(bào)警知道是換刀時(shí)間超出。此時(shí)在MDI方式中,無(wú)論用手動(dòng)輸入刀庫(kù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作指令,刀庫(kù)均不動(dòng)作。檢查電氣控制系統(tǒng),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么異常;PLC輸出指示器上的發(fā)光二極管燃亮,表明PLC有輸出,刀庫(kù)順時(shí)針和逆時(shí)針
38、傳動(dòng)電磁閥上的逆時(shí)針一側(cè)的發(fā)光二極管燃亮,表明電磁閥有電,此時(shí)刀庫(kù)不動(dòng)作,那么問(wèn)題應(yīng)該發(fā)生在液壓系統(tǒng)或者其他方面。但是液壓系統(tǒng)的壓力正常,各油路均暢通并無(wú)堵塞現(xiàn)象;檢查各個(gè)液壓閥的液壓器件也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題,估計(jì)故障可能出在液壓馬達(dá)上。為此,拆除了防護(hù)罩,卸下了液壓馬達(dá),能拆卸檢查的部位,都作了檢查,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題;后又將液壓馬達(dá)送到大連組合機(jī)床研究所去鑒定,其測(cè)試結(jié)論是液壓馬達(dá)是完好的。經(jīng)在場(chǎng)的同志們仔細(xì)分析研究后認(rèn)為,問(wèn)題只能有一個(gè),那就是機(jī)械方面的故障;但刀庫(kù)的各部位,各個(gè)零部件均無(wú)明顯的損傷痕跡,因此機(jī)械損壞故障可排除在外;最后問(wèn)題歸結(jié)為一點(diǎn),即刀庫(kù)負(fù)載太重,或者有阻滯的部位,以至
39、液壓馬達(dá)帶不動(dòng)所致。事實(shí)上的確如此。我們?cè)诩庸?0t叉車(chē)箱體時(shí),由于工件較復(fù)雜,加工面較多,所用刀具多達(dá)40多把,而且大的刀具,長(zhǎng)的刀具(最長(zhǎng)的刀具達(dá)550mm),重的刀具(最重的刀具達(dá)25kg以上)用量都很大,而且我們忽略了刀具在刀庫(kù)上的分布情況,重而長(zhǎng)的刀具在刀庫(kù)上沒(méi)有均勻分布,而是集中于一段,以至造成刀庫(kù)的鏈帶局部拉得太緊,變形較大,并且可能有阻滯現(xiàn)象,所以機(jī)床的液壓馬達(dá)帶不動(dòng)。最后我們把刀庫(kù)鏈帶的可調(diào)部分稍松了一些,結(jié)果一切都恢復(fù)正常,說(shuō)明問(wèn)題的確是出在機(jī)械上。注意:刀庫(kù)的鏈帶又不能調(diào)得太松,否則會(huì)有“飛刀”的危險(xiǎn)。有一次機(jī)械手在刀庫(kù)側(cè)抓刀時(shí),當(dāng)把刀具拔出、然后上升、再進(jìn)行180?旋轉(zhuǎn)
40、時(shí),刀具突然被甩出,險(xiǎn)些釀成大禍。分析這起故障的原因,就是因?yàn)榈稁?kù)鏈帶太松的緣故。該機(jī)床機(jī)械手的兩個(gè)卡爪是靠向下的推力而被刀柄的外徑向外擠開(kāi),然后靠彈簧的張力來(lái)夾緊刀具的。當(dāng)機(jī)械手向下抓刀時(shí),由于鏈帶太松,鏈帶也隨著機(jī)械手向下的推力而向下拱曲,結(jié)果機(jī)械手的卡爪只抓住刀柄的一大半,并沒(méi)有完全抓靠、抓牢,當(dāng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)時(shí),由于刀具很重,在離心力的作用下,刀具就沿切線方向甩出去。經(jīng)把鏈帶稍微緊了一下,就再也沒(méi)有發(fā)生類似情況。6.4.2 刀庫(kù)無(wú)法旋轉(zhuǎn)的故障維修例1故障現(xiàn)象:自動(dòng)換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位。當(dāng)進(jìn)行到自動(dòng)換刀程序時(shí),刀庫(kù)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),但是所需要換的刀具沒(méi)有傳動(dòng)到位,刀庫(kù)就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了。3min后機(jī)床自動(dòng)
41、報(bào)警。分析及處理過(guò)程:TH42160龍門(mén)加工中心采用的鏈?zhǔn)降稁?kù),其配套的CNC系統(tǒng)為SIEMENS 840D。由上述故障查報(bào)警知道是換刀時(shí)間超出。此時(shí)在MDI方式中,無(wú)論用手動(dòng)輸入刀庫(kù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作指令,刀庫(kù)均不動(dòng)作。檢查電氣控制系統(tǒng),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么異常;PLC輸出指示器上的發(fā)光二極管燃亮,表明PLC有輸出,那么問(wèn)題應(yīng)該發(fā)生在機(jī)械傳動(dòng)方面。估計(jì)故障可能出在減速器上。為此,拆除了防護(hù)罩,卸下了伺服電動(dòng)機(jī),拆開(kāi)減速器,發(fā)現(xiàn)減速器內(nèi)一傳動(dòng)軸上的聯(lián)接鍵脫落,致使動(dòng)力傳動(dòng)路線中斷,刀庫(kù)無(wú)法旋轉(zhuǎn)。修復(fù)減速器后,故障排除。例2換刀錯(cuò)誤的故障維修 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套OKUMA OSP700系統(tǒng),型
42、號(hào)為XHAD765的數(shù)控機(jī)床,換刀中1號(hào)大刀未插回大刀刀位,大刀刀位插著其他刀,實(shí)際刀號(hào)刀位與機(jī)床控制系統(tǒng)中刀號(hào)刀位不符,即換刀錯(cuò)誤,機(jī)床無(wú)報(bào)警,幸虧操作工細(xì)心,及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)。分析及處理過(guò)程:換刀錯(cuò)誤是一種危險(xiǎn)的故障,由于無(wú)報(bào)警,機(jī)床將繼續(xù)工作,直到發(fā)生設(shè)備事故報(bào)警。由于換刀與眾多位置開(kāi)關(guān)和PLC控制程序及CNC處理過(guò)程有關(guān),應(yīng)重點(diǎn)檢查這幾部分。手工將實(shí)際刀具刀位調(diào)整到與控制系統(tǒng)中的一致,再執(zhí)行換刀,發(fā)現(xiàn)除換1號(hào)刀外,其他換刀過(guò)程均正常。手動(dòng)方式下,打開(kāi)刀庫(kù)側(cè)門(mén),按刀庫(kù)上行或下行鍵,旋轉(zhuǎn)刀庫(kù)刀鏈,觀察刀位表中當(dāng)前刀位變化,發(fā)現(xiàn)在1號(hào)與30號(hào)刀位過(guò)渡時(shí),刀位顯示與實(shí)際刀位相差一個(gè)刀位,原來(lái)是刀庫(kù)
43、在過(guò)零點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)刀位錯(cuò)誤。關(guān)機(jī)后檢查零點(diǎn)開(kāi)關(guān)插頭、刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)插頭與FUB-P4M4相關(guān)插頭,發(fā)現(xiàn)進(jìn)油。將插頭清理后再重新插好,過(guò)20min再開(kāi)機(jī),換到手動(dòng)方式,打開(kāi)刀庫(kù)門(mén)。手動(dòng)上行、下行移動(dòng)刀庫(kù),觀察刀庫(kù)在過(guò)零點(diǎn)時(shí)刀位顯示正常,再切換到MDI方式,輸入T1M6執(zhí)行換刀,再輸入T30 M6執(zhí)行換刀。經(jīng)查實(shí)際刀位刀號(hào)與刀位刀具表中一致,進(jìn)行正常加工,未出現(xiàn)錯(cuò)誤。多次維修證明,各位置開(kāi)關(guān)均采用插頭聯(lián)接是該機(jī)床電氣一大缺陷,容易接觸不良引起故障。由于刀庫(kù)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)與刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)共用一個(gè)插頭供電,當(dāng)插頭接觸不良而刀庫(kù)又過(guò)零點(diǎn)時(shí),易引起刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)閃爍,導(dǎo)致錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。 例3刀庫(kù)報(bào)警的故障維修 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套OKUMA OSP700系統(tǒng),型號(hào)為XHAD765的數(shù)控機(jī)床,出現(xiàn)“2722、刀庫(kù)刀套號(hào)0”報(bào)警。分析及處理過(guò)程:該報(bào)警的含義為“刀庫(kù)刀套號(hào)的數(shù)據(jù)不定”。切換到手動(dòng)運(yùn)行方式,打開(kāi)刀庫(kù)門(mén),按上行或下行鍵,讓刀庫(kù)過(guò)一次零點(diǎn),故障未能排除;打開(kāi)PLC數(shù)據(jù)查各開(kāi)關(guān)狀態(tài),發(fā)現(xiàn)IMGRCT信號(hào)有閃爍,懷疑接觸不良,關(guān)機(jī)將刀庫(kù)內(nèi)各傳感器插頭拔出,發(fā)現(xiàn)進(jìn)油。清除油污再插好,開(kāi)機(jī)后故障排除。例4刀庫(kù)不停轉(zhuǎn)的故障維修 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套FANUC 0MC系統(tǒng),型號(hào)為XH754的數(shù)控機(jī)床,刀庫(kù)在換刀過(guò)程中不停轉(zhuǎn)動(dòng)。分析及處理過(guò)程:拿螺
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