自動(dòng)車(chē)床加工掉刀故障分析與處理

自動(dòng)車(chē)床加工掉刀故障分析與處理
　　
　　目前，加工中心的自動(dòng)換刀裝置（ATC）有兩種常用類(lèi)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(jiǎn)單，出現掉刀等故障時(shí)容易發(fā)現并能及時(shí)排除。第二種換刀方式，從結構上和動(dòng)作上看均屬于比較復雜的一種。本文以Vcenter-80型加工中心為例分析掉刀故障現象并加以處理。
　　
　　1、加工中心換刀動(dòng)作分析自動(dòng)車(chē)床加工
　　
　　從PLC圖上看此機床換刀程序達900多步，很難讀懂其工作原理。在此，略運去ATC數據交換、傳遞、存儲及刀號存儲等內容，把換刀動(dòng)作簡(jiǎn)述如下：CNC換刀指令（M06）→刀套下降→下降到位→機械手轉動(dòng)→轉動(dòng)減速→轉動(dòng)到位（X4.7）→主軸刀松開(kāi)→松開(kāi)到位→機械手轉動(dòng)→轉動(dòng)減速→轉動(dòng)到位→主軸刀夾緊→夾緊到位（X2.5）→機械手逆轉→機械原位，換刀完成。其中，機械手的快、慢速由變頻器實(shí)現，電動(dòng)機轉動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機械凸輪傳動(dòng)實(shí)現機械手的上升、下降。
　　
　　2、掉刀故障
　　
　　掉刀故障現象出現時(shí)間較長(cháng)，一開(kāi)始，偶爾出現一次，一月一次，甚至兩三月一次，以為是偶然因素引起的，沒(méi)有引起足夠的重視，慢慢地一周出現一次，甚至兩次，同時(shí)伴隨著(zhù)主軸上的刀裝不到位的情況。后來(lái)慢慢地演變?yōu)橐粋€(gè)班次多次出現故障，嚴重地影響生產(chǎn)進(jìn)度、造成廢品產(chǎn)生。仔細觀(guān)察，掉刀故障有兩種情況出現，一種是由本工步加工完成后掉刀，一種是本工步根本沒(méi)加工，刀具落在工作臺上。由于加工過(guò)程中，換刀動(dòng)作均執行，動(dòng)作順序正常，故出現掉刀、裝刀（裝到主軸上）不到位時(shí)均無(wú)任何報警現象，只有操作者在工件檢查或聽(tīng)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(xiàn)上有時(shí)會(huì )因掉刀而出現批量廢品的現象。
　　
　　3、故障分析與處理
　　
　?。?）檢查機械手執行ATC換刀故障排除步驟，把機械手停止在垂直極限位置。檢查機械手手臂上的兩個(gè)卡爪及支持卡爪的彈簧等附件。均沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題，說(shuō)明機械手夾持刀具緊固，在機械手轉動(dòng)情況下不會(huì )出現掉刀現象。
　　
　?。?）檢查刀具夾持情況根據刀具有主軸上裝不位的現象分析，可能是主軸內孔中碟簧不能對刀具夾持緊固，從而出現刀裝不到位，甚至裝不上而掉刀現象。拆開(kāi)主軸內部，發(fā)現有幾處對碟簧已碎。于是更換了全部碟簧。試車(chē)時(shí)沒(méi)有出現任何問(wèn)題。運行一個(gè)班次后又出現掉刀現象。
　　
　?。?）檢查換刀程序針對本故障僅出現在換刀動(dòng)作過(guò)程中，與其他動(dòng)作無(wú)關(guān)，編輯一個(gè)自動(dòng)換刀反復執行程序，并運行此程序，以期找到掉刀的真正原因。編輯自動(dòng)換刀程序如下：O0200→S500→M03→G04X3.0→M06→M99→%
　　
　　在程序運行中，發(fā)現如下情況：主軸刀具夾緊沒(méi)有到位，甚至還沒(méi)有夾緊動(dòng)作的情況下，機械手轉動(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(kāi)關(guān)誤動(dòng)作引起掉刀故障。打開(kāi)PLC梯形圖，監控該行程開(kāi)關(guān)（輸入為X2.5)，反復按壓該行程開(kāi)關(guān)，發(fā)現20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態(tài)的現象出現兩次，同時(shí)壓合后X2.5不能由“1”狀態(tài)轉到“0狀態(tài)”的現象出現兩次，根據以上判定該行程開(kāi)關(guān)損壞。此開(kāi)關(guān)為OMRONZC—Q2255，用國產(chǎn)CXW5—11Q1替換，試車(chē)正常。一周后，操作者仍反映有掉刀現象，當然出現的頻次小了，這說(shuō)明掉刀故障仍未徹底排除。
　　
　?。?）故障處理反復運行兩個(gè)小時(shí)，自動(dòng)換刀幾百次。終于發(fā)現一次故障：在機械手沒(méi)有到位的情況下，主軸上的刀具松開(kāi)，機械手沒(méi)有抓住刀，從而出現掉刀現象，這說(shuō)明機械手到位磁感應開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。更換開(kāi)關(guān)E2E—CR8C1，故障現象仍然存在。查看PLC梯形圖，此開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)為X4.7。梯形圖中X4.7為常開(kāi)點(diǎn)，當此開(kāi)關(guān)感應時(shí)狀態(tài)為“0”，不感應時(shí)狀態(tài)為“1”。其邏輯狀態(tài)與常見(jiàn)的感應開(kāi)關(guān)邏輯狀態(tài)相反。當X4.7斷線(xiàn)時(shí)，也會(huì )引起X4.7為“1”狀態(tài)，于是排查X4.7的聯(lián)線(xiàn)，發(fā)現電磁感應開(kāi)關(guān)后方的接線(xiàn)端子處X4.7松動(dòng)，每當自動(dòng)換刀時(shí)，機械手凸輪一系列動(dòng)作引起的輕微震動(dòng)，使X4.7線(xiàn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，這樣在機械手未到位時(shí)，松開(kāi)刀具的感應開(kāi)關(guān)雖仍感應，但因處于斷線(xiàn)狀態(tài)，X4.7伯為“1”狀態(tài)，于是在機械未到位時(shí)，刀具松開(kāi)而出現掉刀故障。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。自動(dòng)車(chē)床加工