HF-5M五面體加工中心附件銑頭交換故障分析及排除

描述了五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置的結(jié)構(gòu)組成，結(jié)合FANUC宏程序和PMC梯形圖，采用“順藤摸瓜”的方法來分析排除附件銑頭交換故障。對提升進口大型高精尖設(shè)備的維修技能和快速、高效排除故障有一定的借鑒作用。1

序言HF-5M五面體加工中心是三一汽車起重機公司的關(guān)鍵、重點設(shè)備，主要用于汽車起重機回轉(zhuǎn)臺、吊臂及車架等大型工件的加工，外形如圖1所示。該機床是由日本進口的一臺高精尖設(shè)備，是一種集機械、電氣、液壓氣動及數(shù)控系統(tǒng)于一體的大型龍門加工中心。該機床功能強大、精度高、運行可靠，但在生產(chǎn)過程仍然會出現(xiàn)各種各樣的故障，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修難度大，所以一般情況下都是聯(lián)系生產(chǎn)廠家來處理，但這種方式費工、費時、費錢，且耽誤生產(chǎn)。因此我公司對機床的結(jié)構(gòu)及工作原理開展深入研究，自行維修，及時排除故障，可做到省工、省時、省錢，且高效生產(chǎn)。本文主要對附件銑頭交換故障進行分析和研究。圖1HF-5M五面體加工中心外觀2

附件銑頭自動交換裝置介紹五面體加工中心最大的特點是配備了附件銑頭自動交換裝置，工件一次裝夾后，能完成除安裝底面外的五面加工。機床本體采用雙立柱門式結(jié)構(gòu)，主要由床身、工作臺、立柱、頂梁和橫梁等部分組成。數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC16i-MB系統(tǒng)，機床共有4個坐標軸，在床身上有可以前后移動的工作臺（X軸），在左右立柱上有可以上下移動的橫梁（W軸），在橫梁上有可以左右移動的滑枕主軸頭滑座（Y軸），滑座上有可以上下移動的滑枕主軸頭（Z軸）。附件銑頭自動交換裝置（AAC裝置）分為兩大部分，如圖1所示。一部分是附件銑頭，位于滑枕主軸頭部位，通過液壓系統(tǒng)自動裝夾在滑枕主軸頭端部；另一部分是銑頭庫，用于存放附件銑頭，位于右立柱的前方。銑頭庫有1個防塵蓋和3個附件銑頭，如圖2所示，有90°直角附件銑頭、小型直角附件銑頭和伸長附件銑頭。當不使用附件銑頭時，滑枕主軸頭端部會自動裝夾防塵蓋。圖2附件銑頭庫示意1—托架2—銑頭庫門3—滑枕主軸頭4—銑頭庫外罩5—銑頭庫底座6—防塵蓋（A31）7—銑頭位置檢測探頭8—銑頭位置傳感器信號輸出端9—伸長附件銑頭（A34）10—小型直角附件銑頭（A33）11—90°直角附件銑頭（A32）銑頭庫中4個托架用于承載附件銑頭及防塵蓋，托架上的接近傳感器用于檢測附件銑頭及防塵蓋的在庫狀況。伺服電動機通過同步齒形帶與減速齒輪驅(qū)動頭庫底座旋轉(zhuǎn)，附件銑頭與防塵蓋板在托架上隨之旋轉(zhuǎn)。AAC裝置通過NC指令來進行附件銑頭的自動交換。銑頭交換指令為M56，運行宏程序取出銑頭庫中的附件銑頭（或防塵蓋），與安裝在滑枕主軸頭上的附件銑頭（或防塵蓋）進行交換。附件銑頭的裝卸位置在銑頭庫的原點位置（見圖2）。3

附件銑頭交換故障分析及處理HF-5M五面體加工中心設(shè)計了完善的故障報警系統(tǒng)，大部分故障都有報警信息提示，給維修工作帶來了極大的方便。五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障排除難度大。但只要充分利用加工中心的報警信息，采用一定的方法，就能快速高效排除故障。下面對附件銑頭自動交換裝置的一例故障進行分析，并對故障排除方法進行詳細描述。3.1故障現(xiàn)象執(zhí)行程序M56A32，從銑頭庫中抓取A32附件銑頭，并將A32附件銑頭裝載到滑枕主軸頭上，A32附件銑頭與滑枕主軸頭上的附件銑頭交換正常。執(zhí)行程序M56A31，附件銑頭A32放回銑頭庫，滑枕主軸頭（Z軸）向上移動，Z軸移動到約80mm時突然停下，附件銑頭交換程序中斷運行，同時FANUC數(shù)控系統(tǒng)顯示屏出現(xiàn)故障報警：“3119ATTACHMENTUN-DEMOUNT”，中文意思是“附件銑頭未拆卸”。3.2故障分析根據(jù)故障現(xiàn)象描述，被交換的附件銑頭A32已經(jīng)放入銑頭庫，滑枕主軸頭離開附件銑頭庫后中斷運行，此時的報警號是3119。針對該故障，采用“順藤摸瓜”的方法來一步一步地查找故障點。具體診斷步驟如下。（1）在FANUC系統(tǒng)中查找相應(yīng)宏程序報警號3119是一個由FANUC宏程序產(chǎn)生的報警，從這個報警信息開始分析。由報警可知，系統(tǒng)變量#3000中對應(yīng)的值為119，根據(jù)這一線索，在FANUC系統(tǒng)中查找到對應(yīng)的宏程序為O9301，這是一個附件銑頭自動交換的宏程序。具體宏程序內(nèi)容如下。（2）在宏程序中查找對應(yīng)的系統(tǒng)變量從宏程序中可以找到報警程序段②，程序內(nèi)容為“N3001#3000=119（ATTACHMENTUN-DEMOUNT）”，執(zhí)行這條程序就會出現(xiàn)3119報警。根據(jù)程序段號3001查找到對應(yīng)的程序段①，程序內(nèi)容為“IF[#1003NE1]GOTO3001”。這條程序的含義是，如果系統(tǒng)變量#1003不等于1，就執(zhí)行N3001程序段。由此找到了引起報警的系統(tǒng)變量為#1003。接下來需要進入PMC梯形圖查找系統(tǒng)變量#1003對應(yīng)的PMC地址。（3）在PMC梯形圖中查找故障點步驟如下。1）由系統(tǒng)變量#1003可知PMC中對應(yīng)的地址為G54.3（線圈）。2）在梯形圖界面搜索G54.3會自動跳躍到目標出現(xiàn)的位置，如圖3所示，查找到中間寄存器R572.2（觸點）。圖3線圈G54.3梯形圖3）繼續(xù)搜索R572.2（線圈），找到輸入地址X70.7，如圖4所示。圖4線圈R572.2梯形圖輸入地址X70.7就是我們要找的故障點，也是引起附件銑頭交換故障的原因。找到原因后，接下來就是如何進行故障處理。3.3故障處理利用宏程序和梯形圖對故障進行分析，找到了故障點PMC輸入端X70.7。查閱廠家的技術(shù)資料，PMC輸入端X70.7接入的元件是一種分離式接近傳感器，這種分離式感應(yīng)接近傳感器分為兩部分，一部分為檢測探頭，另一部分為檢測信號的輸出部分。銑頭庫中每個托架上裝有一個檢測探頭，檢測信號的輸出部分裝在銑頭庫原點位置（見圖2）。檢測信號通過電纜傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。找到了故障點，并不代表找到了具體的故障部位?？赡艿墓收喜课挥蠭O單元、傳輸電纜、檢測信號的輸出部分及檢測探頭。進一步確定故障部位的方法如下。1）根據(jù)報警信息，故障是在完成A32附件銑頭更換后出現(xiàn)的，先檢查A32托架的檢測探頭是否能檢測到信號，用一塊鋼板接近A32托架的檢測探頭，觀察到PMC輸入端X70.7一直為0，確認A32托架檢測探頭沒有信號傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。2）用手動方式旋轉(zhuǎn)銑頭庫，使A31托架轉(zhuǎn)到原點位置，用一塊鋼板接近A31托架的檢測探頭，PMC輸入端X70.7由0變?yōu)?。由此可以判斷出，A31托架的檢測探頭正常，公共部分IO單元、傳輸電纜及檢測信號的輸出部分均正常。根據(jù)前面的測試，可以最終確認，A32托架的檢測探頭損壞。更換檢測探頭，五面體加工中心恢復(fù)正常。描述了五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置的結(jié)構(gòu)組成，結(jié)合FANUC宏程序和PMC梯形圖，采用“順藤摸瓜”的方法來分析排除附件銑頭交換故障。對提升進口大型高精尖設(shè)備的維修技能和快速、高效排除故障有一定的借鑒作用。1

序言HF-5M五面體加工中心是三一汽車起重機公司的關(guān)鍵、重點設(shè)備，主要用于汽車起重機回轉(zhuǎn)臺、吊臂及車架等大型工件的加工，外形如圖1所示。該機床是由日本進口的一臺高精尖設(shè)備，是一種集機械、電氣、液壓氣動及數(shù)控系統(tǒng)于一體的大型龍門加工中心。該機床功能強大、精度高、運行可靠，但在生產(chǎn)過程仍然會出現(xiàn)各種各樣的故障，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修難度大，所以一般情況下都是聯(lián)系生產(chǎn)廠家來處理，但這種方式費工、費時、費錢，且耽誤生產(chǎn)。因此我公司對機床的結(jié)構(gòu)及工作原理開展深入研究，自行維修，及時排除故障，可做到省工、省時、省錢，且高效生產(chǎn)。本文主要對附件銑頭交換故障進行分析和研究。圖1HF-5M五面體加工中心外觀2

附件銑頭自動交換裝置介紹五面體加工中心最大的特點是配備了附件銑頭自動交換裝置，工件一次裝夾后，能完成除安裝底面外的五面加工。機床本體采用雙立柱門式結(jié)構(gòu)，主要由床身、工作臺、立柱、頂梁和橫梁等部分組成。數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC16i-MB系統(tǒng)，機床共有4個坐標軸，在床身上有可以前后移動的工作臺（X軸），在左右立柱上有可以上下移動的橫梁（W軸），在橫梁上有可以左右移動的滑枕主軸頭滑座（Y軸），滑座上有可以上下移動的滑枕主軸頭（Z軸）。附件銑頭自動交換裝置（AAC裝置）分為兩大部分，如圖1所示。一部分是附件銑頭，位于滑枕主軸頭部位，通過液壓系統(tǒng)自動裝夾在滑枕主軸頭端部；另一部分是銑頭庫，用于存放附件銑頭，位于右立柱的前方。銑頭庫有1個防塵蓋和3個附件銑頭，如圖2所示，有90°直角附件銑頭、小型直角附件銑頭和伸長附件銑頭。當不使用附件銑頭時，滑枕主軸頭端部會自動裝夾防塵蓋。圖2附件銑頭庫示意1—托架2—銑頭庫門3—滑枕主軸頭4—銑頭庫外罩5—銑頭庫底座6—防塵蓋（A31）7—銑頭位置檢測探頭8—銑頭位置傳感器信號輸出端9—伸長附件銑頭（A34）10—小型直角附件銑頭（A33）11—90°直角附件銑頭（A32）銑頭庫中4個托架用于承載附件銑頭及防塵蓋，托架上的接近傳感器用于檢測附件銑頭及防塵蓋的在庫狀況。伺服電動機通過同步齒形帶與減速齒輪驅(qū)動頭庫底座旋轉(zhuǎn)，附件銑頭與防塵蓋板在托架上隨之旋轉(zhuǎn)。AAC裝置通過NC指令來進行附件銑頭的自動交換。銑頭交換指令為M56，運行宏程序取出銑頭庫中的附件銑頭（或防塵蓋），與安裝在滑枕主軸頭上的附件銑頭（或防塵蓋）進行交換。附件銑頭的裝卸位置在銑頭庫的原點位置（見圖2）。3

附件銑頭交換故障分析及處理HF-5M五面體加工中心設(shè)計了完善的故障報警系統(tǒng)，大部分故障都有報警信息提示，給維修工作帶來了極大的方便。五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障排除難度大。但只要充分利用加工中心的報警信息，采用一定的方法，就能快速高效排除故障。下面對附件銑頭自動交換裝置的一例故障進行分析，并對故障排除方法進行詳細描述。3.1故障現(xiàn)象執(zhí)行程序M56A32，從銑頭庫中抓取A32附件銑頭，并將A32附件銑頭裝載到滑枕主軸頭上，A32附件銑頭與滑枕主軸頭上的附件銑頭交換正常。執(zhí)行程序M56A31，附件銑頭A32放回銑頭庫，滑枕主軸頭（Z軸）向上移動，Z軸移動到約80mm時突然停下，附件銑頭交換程序中斷運行，同時FANUC數(shù)控系統(tǒng)顯示屏出現(xiàn)故障報警：“3119ATTACHMENTUN-DEMOUNT”，中文意思是“附件銑頭未拆卸”。3.2故障分析根據(jù)故障現(xiàn)象描述，被交換的附件銑頭A32已經(jīng)放入銑頭庫，滑枕主軸頭離開附件銑頭庫后中斷運行，此時的報警號是3119。針對該故障，采用“順藤摸瓜”的方法來一步一步地查找故障點。具體診斷步驟如下。（1）在FANUC系統(tǒng)中查找相應(yīng)宏程序

報警號3119是一個由FANUC宏程序產(chǎn)生的報警，從這個報警信息開始分析。由報警可知，系統(tǒng)變量#3000中對應(yīng)的值為119，根據(jù)這一線索，在FANUC系統(tǒng)中查找到對應(yīng)的宏程序為O9301，這是一個附件銑頭自動交換的宏程序。具體宏程序內(nèi)容如下。（2）在宏程序中查找對應(yīng)的系統(tǒng)變量從宏程序中可以找到報警程序段②，程序內(nèi)容為“N3001#3000=119（ATTACHMENTUN-DEMOUNT）”，執(zhí)行這條程序就會出現(xiàn)3119報警。根據(jù)程序段號3001查找到對應(yīng)的程序段①，程序內(nèi)容為“IF[#1003NE1]GOTO3001”。這條程序的含義是，如果系統(tǒng)變量#1003不等于1，就執(zhí)行N3001程序段。由此找到了引起報警的系統(tǒng)變量為#1003。接下來需要進入PMC梯形圖查找系統(tǒng)變量#1003對應(yīng)的PMC地址。（3）在PMC梯形圖中查找故障點步驟如下。1）由系統(tǒng)變量#1003可知PMC中對應(yīng)的地址為G54.3（線圈）。2）在梯形圖界面搜索G54.3會自動跳躍到目標出現(xiàn)的位置，如圖3所示，查找到中間寄存器R572.2（觸點）。圖3線圈G54.3梯形圖3）繼續(xù)搜索R572.2（線圈），找到輸入地址X70.7，如圖4所示。圖4線圈R572.2梯形圖輸入地址X70.7就是我們要找的故障點，也是引起附件銑頭交換故障的原因。找到原因后，接下來就是如何進行故障處理。3.3故障處理利用宏程序和梯形圖對故障進行分析，找到了故障點PMC輸入端X70.7。查閱廠家的技術(shù)資料，PMC輸入端X70.7接入的元件是一種分離式接近傳感器，這種分離式感應(yīng)接近傳感器分為兩部分，一部分為檢測探頭，另一部分為檢測信號的輸出部分。銑頭庫中每個托架上裝有一個檢測探頭，檢測信號的輸出部分裝在銑頭庫原點位置（見圖2）。檢測信號通過電纜傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。找到了故障點，并不代表找到了具體的故障部位。可能的故障部位有IO單元、傳輸電纜、檢測信號的輸出部分及檢測探頭。進一步確定故障部位的方法如下。1）根據(jù)報警信息，故障是在完成A32附件銑頭更換后出現(xiàn)的，先檢查A32托架的檢測探頭是否能檢測到信號，用一塊鋼板接近A32托架的檢測探頭，觀察到PMC輸入端X70.7一直為0，確認A32托架檢測探頭沒有信號傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。2）用手動方式旋轉(zhuǎn)銑頭庫，使A31托架轉(zhuǎn)到原點位置，用一塊鋼板接近A31托架的檢測探頭，PMC輸入端X70.7由0變?yōu)?。由此可以判斷出，A31托架的檢測探頭正常，公共部分IO單元、傳輸電纜及檢測信號的輸出部分均正常。根據(jù)前面的測試，可以最終確認，A32托架的檢測探頭損壞。更換檢測探頭，五面體加工中心恢復(fù)正常。4

結(jié)束語在檢測故障的過程中，充分利用數(shù)控系統(tǒng)的報警信息，同時靈活應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法，從故障現(xiàn)象開始，從一個點位依次查下去，一個接一個的關(guān)聯(lián)點被搜索出來，再經(jīng)過逐一分析排除，最后定位到關(guān)鍵點。附件銑頭的交換是利用PMC梯形圖，并結(jié)合宏程序