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自动车 床加工掉刀故障分析与处理


目前,加工中 心的自动换刀装置(ATC)有两种 常用类型的换刀方式,一是刀 具从刀库中直接由主轴交换,二是依 靠机械手完成主轴与刀库上刀具的交换。排名靠 前种换刀方式适用于小型加工中心,刀库较小,刀具较少,换刀动作简单,出现掉 刀等故障时容易发现并能及时排除。第二种换刀方式,从结构 上和动作上看均属于比较复杂的一种。本文以Vcenter-80型加工 中心为例分析掉刀故障现象并加以处理。

1、加工中 心换刀动作分析   从PLC图上看 此机床换刀程序达900多步,很难读懂其工作原理。在此,略运去ATC数据交换、传递、存储及 刀号存储等内容,把换刀动作简述如下:CNC换刀指令(M06)→刀套下降→下降到位→机械手转动→转动减速→转动到位(X4.7)→主轴刀松开→松开到位→机械手转动→转动减速→转动到位→主轴刀夹紧→夹紧到位(X2.5)→机械手逆转→机械原位,换刀完成。其中,机械手的快、慢速由变频器实现,电动机 转动时带动机械凸轮传动实现机械手的上升、下降。

2、掉刀故障   掉刀故 障现象出现时间较长,一开始,偶尔出现一次,一月一次,甚至两三月一次,以为是 偶然因素引起的,没有引起足够的重视,慢慢地一周出现一次,甚至两次,同时伴 随着主轴上的刀装不到位的情况。后来慢 慢地演变为一个班次多次出现故障,严重地影响生产进度、造成废品产生。仔细观察,掉刀故 障有两种情况出现,一种是 由本工步加工完成后掉刀,一种是 本工步根本没加工,刀具落在工作台上。由于加工过程中,换刀动作均执行,动作顺序正常,故出现掉刀、装刀(装到主轴上)不到位 时均无任何报警现象,只有操 作者在工件检查或听到掉刀异常声音时,才会发生故障,因而在 自动加工生产线上有时会因掉刀而出现批量废品的现象。 

3、故障分析与处理

(1)检查机械手执行ATC换刀故障排除步骤,把机械 手停止在垂直极限位置。检查机 械手手臂上的两个卡爪及支持卡爪的弹簧等附件。均没有发现问题,说明机 械手夹持刀具紧固,在机械 手转动情况下不会出现掉刀现象。

(2)检查刀 具夹持情况根据刀具有主轴上装不位的现象分析,可能是 主轴内孔中碟簧不能对刀具夹持紧固,从而出现刀装不到位,甚至装 不上而掉刀现象。拆开主轴内部,发现有 几处对碟簧已碎。于是更换了全部碟簧。试车时 没有出现任何问题。运行一 个班次后又出现掉刀现象。

(3)检查换 刀程序针对本故障仅出现在换刀动作过程中,与其他动作无关,编辑一 个自动换刀反复执行程序,并运行此程序,以期找 到掉刀的真正原因。编辑自 动换刀程序如下:O0200→S500→M03→G04X3.0→M06→M99→%   在程序运行中,发现如下情况:主轴刀 具夹紧没有到位,甚至还 没有夹紧动作的情况下,机械手转动,于是掉刀。依前文 换刀动作顺序分析主轴刀具夹紧到位行程开关误动作引起掉刀故障。打开PLC梯形图,监控该行程开关(输入为X2.5),反复按压该行程开关,发现20多次压合中有3次X2.5为“0”状态的现象出现两次,同时压合后X2.5不能由“1”状态转到“0状态”的现象出现两次,根据以 上判定该行程开关损坏。此开关为OMRONZC—Q2255,用国产CXW5—11Q1替换,试车正常。一周后,操作者 仍反映有掉刀现象,当然出现的频次小了,这说明 掉刀故障仍未排除。

(4)故障处 理反复运行两个小时,自动换刀几百次。终于发现一次故障:在机械 手没有到位的情况下,主轴上的刀具松开,机械手没有抓住刀,从而出现掉刀现象,这说明 机械手到位磁感应开关误动作。更换开关E2E—CR8C1,故障现象仍然存在。查看PLC梯形图,此开关输入点为X4.7。梯形图中X4.7为常开点,当此开 关感应时状态为“0”,不感应时状态为“1”。其逻辑 状态与常见的感应开关逻辑状态相反。当X4.7断线时,也会引起X4.7为“1”状态,于是排查X4.7的联线,发现电 磁感应开关后方的接线端子处X4.7松动,每当自动换刀时,机械手 凸轮一系列动作引起的轻微震动,使X4.7线处于断开状态,这样在 机械手未到位时,松开刀 具的感应开关虽仍感应,但因处于断线状态,X4.7伯为“1”状态,于是在机械未到位时,刀具松 开而出现掉刀故障。这种情况的掉刀故障,是刀具 已作加工工步而后掉的刀,在上文 提到的则是刀具未作任何加工工步就掉刀的故障。

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