孫志平 郁建英

（①河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺(tái) 054048;②中鋼集團(tuán)邢臺(tái)軋輥有限公司，河北邢臺(tái) 054000）

基于CAK6150P數(shù)控車(chē)床故障排除實(shí)例分析

孫志平①郁建英②

（①河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北邢臺(tái) 054048;②中鋼集團(tuán)邢臺(tái)軋輥有限公司，河北邢臺(tái) 054000）

結(jié)合實(shí)踐中數(shù)控車(chē)床出現(xiàn)的部分無(wú)法換刀現(xiàn)象，將數(shù)控機(jī)床的故障診斷和排除進(jìn)行分析與探討，為出現(xiàn)同類(lèi)實(shí)際問(wèn)題的解決提供借鑒。

數(shù)控車(chē)床 故障診斷 轉(zhuǎn)塔刀架 霍爾元件

數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、現(xiàn)代機(jī)械制造和數(shù)據(jù)通信等多種技術(shù)，是機(jī)械加工領(lǐng)域中典型的機(jī)電一體化設(shè)備。我院建設(shè)有國(guó)家級(jí)數(shù)控實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心，其中數(shù)控車(chē)床是主要的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，配置有FANUC 0i系統(tǒng)、大森Ⅲ型系統(tǒng)和華中系統(tǒng)。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一臺(tái)CAK6150P型數(shù)控車(chē)床在各種方式下4、5、6號(hào)刀不換刀，并且系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，排除了人為等因素后，故障仍然存在。本文以此數(shù)控車(chē)床的故障及排除實(shí)例進(jìn)行分析。

1 CAK6150P型數(shù)控車(chē)床構(gòu)成概述

該數(shù)控車(chē)床是由沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)的，是新一代普及型數(shù)控車(chē)床。該車(chē)床采用臥式平床身布局;主軸傳動(dòng)采用雙速電動(dòng)機(jī)及電磁離合器變速;刀架采用六工位AK30系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架;數(shù)控系統(tǒng)采用日本大森Ⅲ型系統(tǒng);縱、橫兩軸由交流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠完成移動(dòng)，可對(duì)各種軸類(lèi)及盤(pán)類(lèi)工件自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能車(chē)削公制及英制螺紋、端面螺紋、錐螺紋、多頭螺紋及變螺距螺紋等。

2 故障現(xiàn)象與剖析

故障現(xiàn)象：手動(dòng)換刀、MDI方式和自動(dòng)加工方式時(shí)，換4、5、6號(hào)刀時(shí)不換刀，并且數(shù)控系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，按“RST”鍵后，再執(zhí)行換刀時(shí)，4、5、6號(hào)刀只能執(zhí)行一次換刀動(dòng)作。

數(shù)控機(jī)床的故障按有無(wú)診斷顯示可分為有診斷顯示故障和無(wú)診斷顯示故障，以上故障現(xiàn)象屬無(wú)診斷顯示故障。無(wú)診斷顯示故障往往表現(xiàn)為指令正常，而執(zhí)行時(shí)卻不能動(dòng)作，手動(dòng)操作也無(wú)法執(zhí)行動(dòng)作，因此這類(lèi)故障的排除相對(duì)于有診斷顯示故障的排除難度更大。

根據(jù)故障現(xiàn)象去確定最終故障點(diǎn)時(shí)，先后做了以下幾方面的推斷，即：

2.1 查找系統(tǒng)的故障

該車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)采用日本大森Ⅲ型系統(tǒng)，其換刀程序步驟如圖1。

從換刀步驟中分析，首先核對(duì)了換刀前系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)校對(duì)后參數(shù)無(wú)誤。然后按換刀步驟核對(duì)換刀過(guò)程中各參數(shù)的變化，以1號(hào)刀和4號(hào)刀進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果1號(hào)刀完全按上述步驟換刀中的參數(shù)變化，而4號(hào)刀在①～⑤步驟時(shí)是正確的，到第⑥步時(shí)參數(shù)1 305.1不變“1”。因此系統(tǒng)認(rèn)為換刀不能結(jié)束，也就無(wú)法結(jié)束換刀，系統(tǒng)也就不能繼續(xù)向下執(zhí)行。因此通過(guò)換刀的對(duì)比可以斷定系統(tǒng)PLC程序正常，即可以排除是系統(tǒng)的故障。

2.2 查找信號(hào)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的故障

從刀架到系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)方式是將轉(zhuǎn)塔刀架的位置信號(hào)與機(jī)床數(shù)控裝置的PLC的輸入接口直接相連，如圖2所示。

既然排除了系統(tǒng)的故障，就懷疑聯(lián)絡(luò)線(xiàn)是否有斷路、虛接現(xiàn)象。所以就將3、4號(hào)刀的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)互換，結(jié)果3號(hào)刀換刀仍然正常，4號(hào)刀故障也仍然存在。為了排除偶然性，又將1、2號(hào)刀分別與4、5、6號(hào)刀的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)互換，結(jié)果與上相同。由此可以判斷聯(lián)絡(luò)線(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題，從而將故障點(diǎn)鎖定到刀架上。

2.3 刀架故障的判斷

轉(zhuǎn)塔刀架主要由機(jī)械和電氣兩部分組成，因?yàn)橹挥?、5、6號(hào)刀不能換，所以刀架機(jī)械故障的可能性不大。刀架的電氣部分是由微動(dòng)開(kāi)關(guān)（即換刀后刀架鎖緊正位信號(hào)開(kāi)關(guān)）和覆銅板（上面有6個(gè)開(kāi)關(guān)型霍爾元件）組成，覆銅板的引線(xiàn)圖如圖3所示。

通過(guò)故障現(xiàn)象可以看出4、5、6號(hào)刀與1、2、3號(hào)刀的刀位信號(hào)在覆銅板上的檢測(cè)元件（霍爾元件）正好處于對(duì)稱(chēng)位置，因此故障原因初步判斷為霍爾元件的損壞或覆銅板的位置錯(cuò)位。

3 故障排除

經(jīng)過(guò)以上的推斷，還需進(jìn)一步排除故障。首先要排除是否是霍爾元件損壞。因?yàn)榛魻栐谴判蚤_(kāi)關(guān)，所以用一塊永久磁鐵，逐一靠近每個(gè)霍爾元件來(lái)執(zhí)行一次換刀命令，結(jié)果每次換刀都是正常的，所以霍爾元件損壞的因素排除。

其次將覆銅板的安裝位置轉(zhuǎn)過(guò)180°再安裝后進(jìn)行換刀，結(jié)果正好相反，4、5、6 號(hào)刀換刀正常，1、2、3 號(hào)刀不能換刀，因此可以斷定是安裝位置錯(cuò)位的問(wèn)題。從新將覆銅板在原安裝位置上進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整后，故障最終得以排除。

4 總結(jié)

分析此故障產(chǎn)生的原因是由于數(shù)控車(chē)床在切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)使覆銅板離開(kāi)原位置，由于霍爾元件的檢測(cè)范圍有限，所以導(dǎo)致?lián)Q有些刀時(shí)，得不到該刀的應(yīng)答信號(hào)，以至于造成換刀無(wú)法結(jié)束的現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)此故障的排除，發(fā)現(xiàn)覆銅板應(yīng)該有兩個(gè)固定螺釘，但實(shí)際上只有一個(gè)螺釘固定，所以是造成此故障的隱患，因此對(duì)數(shù)控機(jī)床要進(jìn)行定期的維護(hù)從而減少甚至消除故障隱患。

作者：孫志平，女，1971年生，工學(xué)碩士，主要研究方向是機(jī)械電子工程。

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Elimination Example Analysis on Faults of CAK6150P CNC Lathe

SUN Zhiping①，YU Jianying②
（①Hebei Institue of Mechanical Technology，Xingtai 054048，CHN;②Sinosteel Xingtai Machinery ＆ Mill Roll Co.，Ltd.，Xingtai 054000，CHN）

Combined with the phenomenon of tool can’t be changed in CNC lathe，the numerical control machine tool faults diagnosis and rule out are analyzed and discussed，for the recurrence of similar reference for solving practical problems.

Lathe;Faults Diagnosis;Revolving Tool Box Saddle;Hall Element

（編輯 李 靜）（

2009―10―27）

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