斗山ACE-V950立式加工中心刀具交換控制及卡刀故障的處理

李鑫，王會玲

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心刀具交換控制及卡刀故障的處理

李鑫，王會玲

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心在我公司主要用于橋殼的加工，由于其換刀裝置的動作控制比較復(fù)雜，包含機(jī)械、電氣與PMC、液壓和檢測等技術(shù)，所以自動換刀裝置的故障率比較高。本文以主要介紹斗山ACE-V950立式加工中心自動換刀裝置刀具交換的控制，列舉了一些常見卡刀故障的分析與處理。

加工中心；刀具交換；卡刀；PMC 診斷

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-118-03

引言

斗山ACE-V950立式加工中心是由韓國斗山機(jī)床株式會社制造的高速加工中心，其刀庫為鏈?zhǔn)降稁?，換刀裝置為帶機(jī)械手的自動換刀裝置。由于其自動換刀裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、控制為機(jī)、電、液聯(lián)合控制，復(fù)雜系數(shù)高等原因。所以其自動換刀裝置的故障維修比較困難。本文結(jié)合我們近幾年的維修經(jīng)驗，簡要敘述了斗山ACE-V950立式加工中心自動換刀裝置刀具交換動作的控制及常見卡刀故障的分析與處理。

1、自動刀具交換動作步驟

（1）程序執(zhí)行到選刀指令 T 碼時，系統(tǒng)通過方向判別后，控制刀庫電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，刀庫中刀位計數(shù)開關(guān)X5.1開始計數(shù)（計算出到達(dá)換刀點(diǎn)的步數(shù)），當(dāng)?shù)稁焐纤x的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置后，旋轉(zhuǎn)刀庫電動機(jī)立即停轉(zhuǎn)，完成選刀定位控制。

（2）T 碼執(zhí)行后，倒刀氣閥線圈獲電，氣缸推動選刀的刀杯向下翻轉(zhuǎn)90°，刀套主軸側(cè)檢測信號開關(guān)X5.6（行程開關(guān)）發(fā)出信號，完成倒刀控制，同時這個信號還是交換刀具的開始信號。

（3）執(zhí)行到交換刀具指令，交換刀具指令一般為 M06（實際是調(diào)用O9001號程序），首先各軸自動返回?fù)Q刀點(diǎn)（機(jī)床的第二參考點(diǎn)），且實現(xiàn)主軸定向，然后換刀電動機(jī)起動運(yùn)行， 通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機(jī)械手從原位逆時針旋轉(zhuǎn)60°， 進(jìn)行機(jī)械手抓刀控制， 當(dāng)?shù)毒咚砷_指令開關(guān)X6.2發(fā)出到位信號后，換刀電動機(jī)立即停止，打刀油缸打刀。

（4）主軸刀具松開到位檢測開關(guān)X3.2發(fā)出信號后，換刀電動機(jī)起動運(yùn)行，通過圓柱凸輪、杠桿使機(jī)械手下降，進(jìn)行拔刀控制。

（5）當(dāng)機(jī)械手完成拔刀控制后，換刀電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機(jī)械手逆時針旋轉(zhuǎn)180°，使主軸刀具與刀庫刀具交換。然后通過圓柱凸輪、杠桿、拉刀彈簧使機(jī)械手上升，把交換后的刀具分別插入主軸錐孔和刀庫的刀套中。機(jī)械手完成插刀后，刀具夾緊指令開關(guān)X5.4（接近開關(guān)）發(fā)出信號使電動機(jī)立即停止。刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具。

（6）當(dāng)主軸刀具夾緊到位檢測開關(guān) X3.2（接近開關(guān)）發(fā)出信號后，換刀電動機(jī)起動運(yùn)行，通過錐齒輪、凸輪滾子、十字軸帶動機(jī)械手順時針轉(zhuǎn)動 60°，回到機(jī)械手的原點(diǎn)位置。機(jī)械手原位開關(guān)X6.1（接近開關(guān)）接通后，換刀電動機(jī)立即停止。

（7）機(jī)械手原位到位開關(guān)X6.1（接近開關(guān)）接通后, 回刀氣閥線圈獲電，氣缸推動刀杯向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準(zhǔn)備。刀套刀庫側(cè)檢測開關(guān)X5.7（行程開關(guān)）接通，完成整個換刀控制。

2、自動換刀裝置故障診斷的方法

自動換刀裝置的工作基本上都是順序工作，所以只要熟悉換刀動作的過程和掌握PMC的控制對維修是很重要的。

ACE-V950立式加工中心采用FANUC 18i系統(tǒng)，F(xiàn)ANUC 18i 系統(tǒng)的PMC 診斷方法。

2.1 利用梯形圖在線進(jìn)行診斷

按系統(tǒng)功能鍵SYSTEM，再按系統(tǒng)操作軟件[ PMC] 就會顯示PMC 功能畫面，按軟件PMCLAD，梯形圖就會出現(xiàn)在顯示器上，梯形圖顯示畫面中，信號接通為黑色顯示，信號斷開為白色顯示，在梯形圖下面對應(yīng)有如下軟鍵功能如下：

[TOP] 返回梯形圖開始位置；

[BOT TOM] 返回梯形圖結(jié)束位置；

[SRCH] 搜索梯形圖中信號觸點(diǎn)的操作軟鍵；

[W- SRCH] 搜索梯形圖中信號線圈的操作軟鍵；

[F- SRCH] 為搜索系統(tǒng)中功能指令的操作軟件，先按[ FSRCH]，然后在按相應(yīng)的功能指令號，就顯示對應(yīng)的功能指令。

要根據(jù)機(jī)床的程序和動作過程，熟悉PMC 控制原理，查找對應(yīng)的傳感器和限位開關(guān)等電器元件的位置和動作原理是非常重要的。

2.2 利用PMC 的狀態(tài)診斷機(jī)床的故障

按系統(tǒng)功能鍵SYSTEM，再按系統(tǒng)操作軟鍵[ PMC] 就會顯示PMC 功能畫面，按軟件[ PM CDGN] 出現(xiàn)PMC 診斷畫面，再按軟件[ STATUS]顯示器將會顯示PMC 中存儲器對應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)信息，可以按相應(yīng)的X、Y、G、F 和R、D 等地址單元就可以觀察其內(nèi)容，我們可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床電氣控制原理圖中提供的X、Y 信息觀察機(jī)床側(cè)的開關(guān)、按鈕和傳感器等狀態(tài)，并可利用觀察Y 的信息狀態(tài)分析故障在機(jī)床側(cè)還是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部，當(dāng)然可以通過FANUC 18i 系統(tǒng)提供的F、G 信號的意義，確定數(shù)控機(jī)床的故障在CNC 側(cè)還是在機(jī)床側(cè)等。

3、自動換刀裝置常見的卡刀故障的分析與處理

3.1 機(jī)械手拔刀時卡刀

原因：（1）刀具松開指令開關(guān)（X6.2）故障

（2）刀具松開到位檢測開關(guān)（X3.2）故障

（3）刀具松開電磁閥故障

（4）松刀液壓缸漏油

（5）主軸系統(tǒng)故障導(dǎo)致的不能松刀

排除方法：

（1）在換刀過程中，各動作的完成信號均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出，只有上一動作完成后才能進(jìn)行下一動作。當(dāng)?shù)毒咚砷_指令開關(guān)X6.2發(fā)出到位信號后，打刀油缸才開始打刀。如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號，則打刀油缸就不會打刀?？ǖ稌r觀察主軸刀具是否松開，如果沒有松開，利用梯形圖在線進(jìn)行診斷，查看刀具松開指令開關(guān)X6.2的狀態(tài)情況，如果X6.2沒有接通，則需要檢查刀具松開指令開關(guān)。

（2）卡刀時如果主軸上的刀具已經(jīng)松開，就需要檢查刀具松開到位檢測開關(guān)X3.2的狀態(tài)情況。利用PMC 的狀態(tài)診斷查看刀具松開到位開關(guān)X3.2的狀態(tài)情況，如果開關(guān)沒有接通，則需要檢查刀具松開到位開關(guān)。

（3）主軸的松刀是由電磁閥接通液壓缸來完成的。如電磁閥失靈，則液壓缸未進(jìn)油，刀具就松不了。檢查主軸的松刀電磁閥動作是否正常。

（4）松刀液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位，打開主軸箱后罩，檢查主軸松刀液壓缸，檢查液壓缸是否到達(dá)松刀位置以及是否有漏油現(xiàn)象。

（5）主軸系統(tǒng)故障時，在手動狀態(tài)下也不能松刀。刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端的拉釘拉緊的。松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動拉釘，使刀具下移而在主軸錐孔中變松。主軸系統(tǒng)不松刀的原因主要有以下4點(diǎn)：①刀具尾部拉釘松；②頂桿出了問題，已變形或磨損；③彈簧卡頭出故障，不能張開；④疊簧壞。

3.2 機(jī)械手裝刀時卡刀

原因：（1）機(jī)械手回位彈簧壞

（2）刀具夾緊指令開關(guān)X5.4故障

（3）刀具夾緊到位檢測開關(guān)X3.1故障

（4）電機(jī)摩擦片打滑

排除方法：

（1）裝刀時卡刀首先檢查刀具是否已經(jīng)裝到位，如果刀具沒有裝刀位，檢查機(jī)械手回位彈簧，如果彈簧斷，更換彈簧。

（2）裝刀時刀具已經(jīng)裝到位，但是沒有夾緊。利用PMC的狀態(tài)診斷或梯形圖在線查看刀具夾緊指令開關(guān)的狀態(tài)，如果沒有接通，檢查刀具夾緊指令開關(guān)。

（3）裝刀時刀具已經(jīng)裝到位，且已經(jīng)夾緊。利用PMC 的狀態(tài)診斷或梯形圖在線查看刀具夾緊到位檢測開關(guān)的狀態(tài)，如果沒有接通，檢查刀具夾緊到位檢測開關(guān)。

（4）裝刀時刀具已經(jīng)裝到位，且已經(jīng)夾緊，刀具夾緊到位檢測開關(guān)也接通。利用PMC的跟蹤功能跟蹤X6.2、X3.2、X5.4、X3.1、Y38.1（機(jī)械手電機(jī)）信號，發(fā)現(xiàn)各開關(guān)動作正常，且Y38.1有輸出，說明機(jī)械手電機(jī)轉(zhuǎn)動但機(jī)械手沒動，故懷疑機(jī)械手電機(jī)摩擦片打滑。檢查機(jī)械手電機(jī)摩擦片是否松動或損壞。

3.3 主軸定向位置存在偏差

排除方法：機(jī)械手在扣刀和回位時聲音較大，手動扣刀會發(fā)現(xiàn)主軸卡口和刀具的卡口對不齊。此時需要修改 4077號參數(shù)（主軸定向停止位置偏移量）來改變主軸定向的角度。

3.4 主軸換刀位置異常

排除方法：機(jī)械手在扣刀時聲音較大，仔細(xì)觀察機(jī)械手與主軸刀具，發(fā)現(xiàn)機(jī)械手扣刀時沒有在主軸刀具T型槽的中間位置。因為該機(jī)床換刀時各軸都要回到換刀點(diǎn)即第二參考點(diǎn)，所以只需要通過修改1241號參數(shù)中Z的值即可調(diào)整換刀時Z軸的位置。

3.5 機(jī)械手軸承壞

排除方法：用手沿軸向拉動機(jī)械手，會發(fā)現(xiàn)機(jī)械手軸向有竄動，且竄動量較大。檢查機(jī)械手軸承并對損壞的軸承進(jìn)行更換。

4、結(jié)論

自動換刀裝置的工作基本上都是順序工作,我們熟悉換刀動作的過程和掌握 PMC的控制后，在自動換刀裝置出現(xiàn)卡刀故障時，結(jié)合上面所列舉的一些常見卡刀故障的分析與處理方法，從機(jī)械、電氣、液壓各方面入手，很快就會解決問題，從而減少加工中心的故障停機(jī)時間。

[1] 張愛紅．FANUC數(shù)控系統(tǒng)連接調(diào)試與維護(hù)〔M〕．北京：人民郵電出版社，2010．7.

[2] 熊軍．?dāng)?shù)控機(jī)床維修與調(diào)整〔M〕．北京：人民郵電出版社，2007．10.

[3] 余仲裕．?dāng)?shù)控機(jī)床維修（高職類）〔M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．1.

Doosan ACE - V950 vertical machining center tool exchange control and deal with the card knife fault

Li Xin, Wang Huiling
(Shaanxi han DE axle co., ltd. Shaanxi Xi’an 710201)

Doosan ACE-V950 vertical machining center in our company is mainly used for axle housing, owing to the complicated motion controlling in it, which involves technologies of mechanical, electrical and PMC, hydraulic pressure and detecting, flaw occurrence tend to be higher in the automatic tool charger. The essay mainly introduced controlling in the device of automatic tool charger of ACE-V950 vertical machining centre produced by Doosan, and some common swaging clamps’fault analysis and processing.

Processing Center; Tool Exchanging; Swaging Clamp; PMC Diagnosis

U463.5

A

1671-7988(2015)05-118-03

李鑫，就職于陜西漢德車橋有限公司。