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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：本文針對數(shù)控車床自動換刀刀塔不能換刀至指定刀號的故障實(shí)例，結(jié)合結(jié)構(gòu)及動作流程進(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刀位自動換刀刀塔出現(xiàn)故障。具體故障現(xiàn)象為：加工過程自動換刀時，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，同時系統(tǒng)界面出現(xiàn)“ＥＸ１１０１ＴＵＲＲＥＴ＃１ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬＡＲＭ”（刀塔位置報警）和“ＥＸ１１０５ＴＵＲＲＥＴ＃１ＥＮＣＯＤＥＲＳＥＮＳＯＲＡＬＡＲＭ”（刀塔編碼傳感器報警），按ＲＥＳＥＴ鍵復(fù)位消除報警后，切換到手動模式，執(zhí)行手動換刀，故障依舊，本文針對此故障進(jìn)行分析及處理。

１．自動換刀刀塔結(jié)構(gòu)及動作流程

數(shù)控自動換刀刀塔一般由動力源（電動機(jī)或液壓馬達(dá)）、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、檢測裝置、接口電路、刀盤及刀座等組成ｓ數(shù)控車床１２位自動換刀刀塔實(shí)物如圖１所示

圖１數(shù)控車床１２刀位自動換刀刀塔

刀塔的自動換刀動作流程主要由刀塔脫開、刀塔轉(zhuǎn)位和刀塔定位鎖緊三個子動作步驟組成。其中刀塔脫開和定位鎖緊由液壓控制實(shí)現(xiàn)，刀塔轉(zhuǎn)位則由電動機(jī)驅(qū)動控制（１）刀塔脫開動作步驟如下：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，ＰＭＣ給出放松信號，電磁閥動作，鎖緊機(jī)構(gòu)開始放松，動、靜鼠牙盤脫離嚙合，刀塔解除定位鎖緊而脫開（２）刀塔轉(zhuǎn)位動作步驟如下：刀塔脫開后，ＰＭＣ檢測到放松到位信號后發(fā)出轉(zhuǎn)位指令，電動機(jī)啟動，通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀塔轉(zhuǎn)位。（３）刀塔定位鎖緊動作步驟如下：當(dāng)指定換刀刀號后，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、靜鼠牙盤嚙合，刀塔定位鎖緊，ＰＭＣ檢測到鎖緊到位信號后反饋給數(shù)控系統(tǒng)，完成自動換刀。

２．故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象和翻閱系統(tǒng)報警說明進(jìn)行故障原因分析：

（１）能換刀但沒有換為指定刀號，說明刀塔脫開和刀塔轉(zhuǎn)位動作正常，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)報警ＥＸ１１０１意為刀塔位置報警。與刀塔松／鎖到位檢測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報警。

（３）系統(tǒng)報警ＥＸ１１０５意為刀塔編碼傳感器報警。與由４個霍爾傳感器組成的８４２１刀塔編碼器其中一個或多個霍爾傳感器故障相關(guān)，造成刀塔編碼錯誤，不能換刀至指定刀號，出現(xiàn)ＥＸ１１０５報警。

３．故障處理過程

拆開防護(hù)面板，在手動方式下任意換刀，目視觀察刀塔內(nèi)松／鎖到位檢測傳感器、刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)傳感器及刀塔編碼傳感器等各個信號傳感器的工作狀態(tài)，其自身信號指示燈都能點(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信號狀態(tài)監(jiān)控）－＞手動輸人“１１０１” －＞選擇“搜索”，這樣可以得到ＥＸ１１０１報警地址Ａ２．１，同樣的方式輸人１１０５可以得到ＥＸ１１０５報警地址Ａ２．５。報警地址信號狀態(tài)監(jiān)控界面如圖２所示。

圖2 PMC報警地址信號狀態(tài)監(jiān)控界面

（２）接后退鍵—選擇“ＰＭＧＬＡｍ（梯形圖）—手動輸人“A2.1”.—選擇＂Ｗ－＂搜索搜索到報警地址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)報警）閉合；同樣的方式搜索報警地址Ａ２．５，觸發(fā)Ａ２．５的原因是軟繼電器Ｒ２０１．７ENCODER ALARM(刀塔碼器報警)閉合。報警地址2.1梯形圖界面如圖3所示。

圖3 報警地址A2.1梯形圖界面

（３）手動連續(xù)任意換刀，觀察梯形圈Ｘ7.４TCLS（松／鎖＿像信號）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）狀態(tài)５刀塔每轉(zhuǎn)１位Ｘ７．６能正常閉合、斷開，此時．故障報警依舊。ＰＭＣ輸人信號Ｘ７狀態(tài)監(jiān)控界面如圖４所示。

圖４ＰＭＣ輸入信號狀態(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，再次手動連續(xù)任意換刀，發(fā)行X8.0狀態(tài)始終未0，沒有信號輸入。8421刀塔編碼器數(shù)據(jù)位輸入信號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信號電纜在刀塔接口電路接頭處出現(xiàn)松動虛接，經(jīng)處理后復(fù)位系統(tǒng)，故障報警消除，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數(shù)據(jù)位傳感器Ｘ8.0信號電纜接頭虛接，但時出現(xiàn)ＥＸ1101 和ＥＸ1105兩個報響，是由于當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)刀具“Ｔ”代碼選通信號發(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檢測到，檢測到時是誤轉(zhuǎn)動至７＃刀位的編碼數(shù)據(jù)，ＰＭＣ判別的當(dāng)前位置刀號與選通信號不一致，同時刀塔轉(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動作、觸：發(fā)Ａ2.5和Ａ2.1 ，時出規(guī)上述兩個報警＿此，在處理類似多個報警故障的過程中，應(yīng)全面綜合分析，避兔只針對某一報警片面分析而出現(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、刀塔轉(zhuǎn)位計(jì)數(shù)及刀塔編碼等各個信號傳感器能正常工作、但．這并不能說明這些信號就一定會輸人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．無信號輸入，故障才得以排除。若此時不利用ＰＭＣ監(jiān)控界面檢查．而繼續(xù)采用儀表測量、替換等常規(guī)方法或其他不合適的方法來處理故障，勢必舍出現(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，對數(shù)控系統(tǒng)及PMC(PLC)程序有較強(qiáng)的認(rèn)知和理解，同時注重維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)積累，企業(yè)設(shè)備維修人員在日常維修時才可以做到有的放矢，提高維修效率。

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