目前,加工中心的自動換刀裝置(ATC)有兩種常用類型的換刀方式,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,換刀動作簡單,出現(xiàn)掉刀等故障時容易發(fā)現(xiàn)并能及時排除｡第二種換刀方式,從結(jié)構(gòu)上和動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(xiàn)象并加以處理｡
1、加工中心換刀動作分析
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(shù)據(jù)交換､傳遞､存儲及刀號存儲等內(nèi)容,把換刀動作簡述如下:CNC換刀指令(M06)￫刀套下降￫下降到位￫機械手轉(zhuǎn)動￫轉(zhuǎn)動減速￫轉(zhuǎn)動到位(X4.7)￫主軸刀松開￫松開到位￫機械手轉(zhuǎn)動￫轉(zhuǎn)動減速￫轉(zhuǎn)動到位￫主軸刀夾緊￫夾緊到位(X2.5)￫機械手逆轉(zhuǎn)￫機械原位,換刀完成｡其中,機械手的快､慢速由變頻器實現(xiàn),電動機轉(zhuǎn)動時帶動機械凸輪傳動實現(xiàn)機械手的上升､下降｡
2、掉刀故障
掉刀故障現(xiàn)象出現(xiàn)時間較長,一開始,偶爾出現(xiàn)一次,一月一次,甚至兩三月一次,以為是偶然因素引起的,沒有引起足夠的重視,慢慢地一周出現(xiàn)一次,甚至兩次,同時伴隨著主軸上的刀裝不到位的情況｡后來慢慢地演變?yōu)橐粋€班次多次出現(xiàn)故障,嚴重地影響生產(chǎn)進度､造成廢品產(chǎn)生｡仔細觀察,掉刀故障有兩種情況出現(xiàn),一種是由本工步加工完成后掉刀,一種是本工步根本沒加工,刀具落在工作臺上｡由于加工過程中,換刀動作均執(zhí)行,動作順序正常,故出現(xiàn)掉刀､裝刀(裝到主軸上)不到位時均無任何報警現(xiàn)象,只有操作者在工件檢查或聽到掉刀異常聲音時,才會發(fā)生故障,因而在自動加工生產(chǎn)線上有時會因掉刀而出現(xiàn)批量廢品的現(xiàn)象｡
3、故障分析與處理
（1）檢查機械手執(zhí)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卡爪及支持卡爪的彈簧等附件｡均沒有發(fā)現(xiàn)問題,說明機械手夾持刀具緊固,在機械手轉(zhuǎn)動情況下不會出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象｡
（2）檢查刀具夾持情況根據(jù)刀具有主軸上裝不位的現(xiàn)象分析,可能是主軸內(nèi)孔中碟簧不能對刀具夾持緊固,從而出現(xiàn)刀裝不到位,甚至裝不上而掉刀現(xiàn)象｡拆開主軸內(nèi)部,發(fā)現(xiàn)有幾處對碟簧已碎｡于是更換了全部碟簧｡試車時沒有出現(xiàn)任何問題｡運行一個班次后又出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象｡
（3）檢查換刀程序針對本故障僅出現(xiàn)在換刀動作過程中,與其他動作無關(guān),編輯一個自動換刀反復執(zhí)行程序,并運行此程序,以期找到掉刀的真正原因｡編輯自動換刀程序如下:O0200￫S500￫M03￫G04X3.0￫M06￫M99￫%
在程序運行中,發(fā)現(xiàn)如下情況:主軸刀具夾緊沒有到位,甚至還沒有夾緊動作的情況下,機械手轉(zhuǎn)動,于是掉刀｡依前文換刀動作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開關(guān)誤動作引起掉刀故障｡打開PLC梯形圖,監(jiān)控該行程開關(guān)(輸入為X2.5),反復按壓該行程開關(guān),發(fā)現(xiàn)20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態(tài)的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次,同時壓合后X2.5不能由“1”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“0狀態(tài)”的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次,根據(jù)以上判定該行程開關(guān)損壞｡此開關(guān)為OMRONZC—Q2255,用國產(chǎn)CXW5—11Q1替換,試車正常｡一周后,操作者仍反映有掉刀現(xiàn)象,當然出現(xiàn)的頻次小了,這說明掉刀故障仍未徹底排除｡
（4）故障處理反復運行兩個小時,自動換刀幾百次｡終于發(fā)現(xiàn)一次故障:在機械手沒有到位的情況下,主軸上的刀具松開,機械手沒有抓住刀,從而出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象,這說明機械手到位磁感應開關(guān)誤動作｡更換開關(guān)E2E—CR8C1,故障現(xiàn)象仍然存在｡查看PLC梯形圖,此開關(guān)輸入點為X4.7｡梯形圖中X4.7為常開點,當此開關(guān)感應時狀態(tài)為“0”,不感應時狀態(tài)為“1”｡其邏輯狀態(tài)與常見的感應開關(guān)邏輯狀態(tài)相反｡當X4.7斷線時,也會引起X4.7為“1”狀態(tài),于是排查X4.7的聯(lián)線,發(fā)現(xiàn)電磁感應開關(guān)后方的接線端子處X4.7松動,每當自動換刀時,機械手凸輪一系列動作引起的輕微震動,使X4.7線處于斷開狀態(tài),這樣在機械手未到位時,松開刀具的感應開關(guān)雖仍感應,但因處于斷線狀態(tài),X4.7伯為“1”狀態(tài),于是在機械未到位時,刀具松開而出現(xiàn)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｡
