HF-5M五面體加工中心附件銑頭交換故障分析及排除

陸雄，賓立

湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410129

1 序言

HF-5M五面體加工中心是三一汽車(chē)起重機(jī)公司的關(guān)鍵、重點(diǎn)設(shè)備，主要用于汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)、吊臂及車(chē)架等大型工件的加工，外形如圖1所示。該機(jī)床是由日本進(jìn)口的一臺(tái)高精尖設(shè)備，是一種集機(jī)械、電氣、液壓氣動(dòng)及數(shù)控系統(tǒng)于一體的大型龍門(mén)加工中心。該機(jī)床功能強(qiáng)大、精度高、運(yùn)行可靠，但在生產(chǎn)過(guò)程仍然會(huì)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(lái)處理，但這種方式費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)，且耽誤生產(chǎn)。因此我公司對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)及工作原理開(kāi)展深入研究，自行維修，及時(shí)排除故障，可做到省工、省時(shí)、省錢(qián)，且高效生產(chǎn)。本文主要對(duì)附件銑頭交換故障進(jìn)行分析和研究。

圖1 HF-5M五面體加工中心外觀

2 附件銑頭自動(dòng)交換裝置介紹

五面體加工中心最大的特點(diǎn)是配備了附件銑頭自動(dòng)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(jī)床本體采用雙立柱門(mén)式結(jié)構(gòu)，主要由床身、工作臺(tái)、立柱、頂梁和橫梁等部分組成。數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC 16i-MB系統(tǒng)，機(jī)床共有4個(gè)坐標(biāo)軸，在床身上有可以前后移動(dòng)的工作臺(tái)（X軸），在左右立柱上有可以上下移動(dòng)的橫梁（W軸），在橫梁上有可以左右移動(dòng)的滑枕主軸頭滑座（Y軸），滑座上有可以上下移動(dòng)的滑枕主軸頭（Z軸）。

附件銑頭自動(dòng)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(guò)液壓系統(tǒng)自動(dòng)裝夾在滑枕主軸頭端部；另一部分是銑頭庫(kù)，用于存放附件銑頭，位于右立柱的前方。

銑頭庫(kù)有1個(gè)防塵蓋和3個(gè)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(zhǎng)附件銑頭。當(dāng)不使用附件銑頭時(shí)，滑枕主軸頭端部會(huì)自動(dòng)裝夾防塵蓋。

銑頭庫(kù)中4個(gè)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(cè)附件銑頭及防塵蓋的在庫(kù)狀況。伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步齒形帶與減速齒輪驅(qū)動(dòng)頭庫(kù)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(guò)NC指令來(lái)進(jìn)行附件銑頭的自動(dòng)交換。銑頭交換指令為M56，運(yùn)行宏程序取出銑頭庫(kù)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(jìn)行交換。附件銑頭的裝卸位置在銑頭庫(kù)的原點(diǎn)位置（見(jiàn)圖2）。

圖2 附件銑頭庫(kù)示意

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(jì)了完善的故障報(bào)警系統(tǒng)，大部分故障都有報(bào)警信息提示，給維修工作帶來(lái)了極大的方便。五面體加工中心附件銑頭自動(dòng)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(bào)警信息，采用一定的方法，就能快速高效排除故障。下面對(duì)附件銑頭自動(dòng)交換裝置的一例故障進(jìn)行分析，并對(duì)故障排除方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

3.1 故障現(xiàn)象

執(zhí)行程序M56A32，從銑頭庫(kù)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(kù)，滑枕主軸頭（Z軸）向上移動(dòng)，Z軸移動(dòng)到約80mm時(shí)突然停下，附件銑頭交換程序中斷運(yùn)行，同時(shí)FANUC數(shù)控系統(tǒng)顯示屏出現(xiàn)故障報(bào)警：“3119 ATTACHMENT UNDEMOUNT”，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(kù)，滑枕主軸頭離開(kāi)附件銑頭庫(kù)后中斷運(yùn)行，此時(shí)的報(bào)警號(hào)是3119。針對(duì)該故障，采用“順藤摸瓜”的方法來(lái)一步一步地查找故障點(diǎn)。具體診斷步驟如下。

（1）在FANUC系統(tǒng)中查找相應(yīng)宏程序[1]報(bào)警號(hào)3119是一個(gè)由FANUC宏程序產(chǎn)生的報(bào)警，從這個(gè)報(bào)警信息開(kāi)始分析。由報(bào)警可知，系統(tǒng)變量#3000中對(duì)應(yīng)的值為119，根據(jù)這一線索，在FANUC系統(tǒng)中查找到對(duì)應(yīng)的宏程序?yàn)镺9301，這是一個(gè)附件銑頭自動(dòng)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(duì)應(yīng)的系統(tǒng)變量 從宏程序中可以找到報(bào)警程序段②，程序內(nèi)容為“N3001#3000=119（ATTACHMENT UNDEMOUNT）”，執(zhí)行這條程序就會(huì)出現(xiàn)3119報(bào)警。根據(jù)程序段號(hào)3001查找到對(duì)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(bào)警的系統(tǒng)變量為#1003。接下來(lái)需要進(jìn)入PMC梯形圖查找系統(tǒng)變量#1003對(duì)應(yīng)的PMC地址。

（3）在PMC梯形圖中查找故障點(diǎn)[2]步驟如下。

1）由系統(tǒng)變量#1003可知PMC中對(duì)應(yīng)的地址為G54.3（線圈）。

2）在梯形圖界面搜索G54.3會(huì)自動(dòng)跳躍到目標(biāo)出現(xiàn)的位置，如圖3所示，查找到中間寄存器R572.2（觸點(diǎn)）。

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(diǎn)，也是引起附件銑頭交換故障的原因。找到原因后，接下來(lái)就是如何進(jìn)行故障處理。

3.3 故障處理

利用宏程序和梯形圖對(duì)故障進(jìn)行分析，找到了故障點(diǎn)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(cè)探頭，另一部分為檢測(cè)信號(hào)的輸出部分。銑頭庫(kù)中每個(gè)托架上裝有一個(gè)檢測(cè)探頭，檢測(cè)信號(hào)的輸出部分裝在銑頭庫(kù)原點(diǎn)位置（見(jiàn)圖2）。檢測(cè)信號(hào)通過(guò)電纜傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。找到了故障點(diǎn)，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(cè)信號(hào)的輸出部分及檢測(cè)探頭。進(jìn)一步確定故障部位的方法如下。

1）根據(jù)報(bào)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(cè)探頭是否能檢測(cè)到信號(hào)，用一塊鋼板接近A32托架的檢測(cè)探頭，觀察到PMC輸入端X70.7一直為0，確認(rèn)A32托架檢測(cè)探頭沒(méi)有信號(hào)傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。

2）用手動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)銑頭庫(kù)，使A31托架轉(zhuǎn)到原點(diǎn)位置，用一塊鋼板接近A31托架的檢測(cè)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(cè)探頭正常，公共部分IO單元、傳輸電纜及檢測(cè)信號(hào)的輸出部分均正常。

根據(jù)前面的測(cè)試，可以最終確認(rèn)，A32托架的檢測(cè)探頭損壞。更換檢測(cè)探頭，五面體加工中心恢復(fù)正常[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在檢測(cè)故障的過(guò)程中，充分利用數(shù)控系統(tǒng)的報(bào)警信息，同時(shí)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(kāi)始，從一個(gè)點(diǎn)位依次查下去，一個(gè)接一個(gè)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)被搜索出來(lái)，再經(jīng)過(guò)逐一分析排除，最后定位到關(guān)鍵點(diǎn)。

附件銑頭的交換是利用PMC梯形圖，并結(jié)合宏程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要想高效排除故障，必須非常熟悉PMC梯形圖和宏程序。

總之，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，要根據(jù)故障的難易程度及故障的性質(zhì)，合理采用不同的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。