潘曉貝
(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院,河南 三門峽 472000)
數(shù)控機床中出現(xiàn)的大多數(shù)故障都能夠通過PLC程序檢查出來的,或者在屏幕顯示報警信息,或者不產(chǎn)生報警信息。因此使用PLC功能進行處理解決數(shù)控機床的故障在處理國內(nèi)外的研究也比較多,但是研究資料表明大多是Fanuc系統(tǒng)和西門子系統(tǒng),對華中的高端系統(tǒng),如818系統(tǒng)的研究甚少。
本文就PLC功能的靈活與便捷性為切入點,將HNC-818加工中心的機械手換刀時出現(xiàn)的故障問題方面,在進一步分析818型數(shù)控機床PLC功能的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)準確有效的消除故障,恢復(fù)機床的功能。
HNC-818型數(shù)控系統(tǒng) PMC,采用了內(nèi)置式軟 PLC實現(xiàn)對數(shù)控機床的順序控制,根據(jù)用戶對機床實際控制需要,采用 PLC程序語言梯形圖進行編制的。HNC-818型數(shù)控系統(tǒng)PLC用戶程序是通過梯形圖的編輯界面,進行在線的編輯,或者通過電腦裝載華中梯形圖專用軟件LADDER進行編輯。
華中梯形圖采用循環(huán)掃描的方式。程序開始執(zhí)行時會運行一次初始化,以后就把所有輸入的狀態(tài)發(fā)送到輸入映象寄存器,然后開始順序調(diào)用用戶程序。當一個掃描周期完成的時候,就把所有的結(jié)果都傳送到輸出映象寄存器,用以控制 PLC 的實際輸出,如此循環(huán)往復(fù)。其系統(tǒng)的 PLC規(guī)格如表1所示。
表1 HNC-818型數(shù)控系統(tǒng)PLC規(guī)格
HNC-818型數(shù)控機床的刀庫形式如圖1所示,是斗笠式刀庫。
圖1 機床的刀庫形式
該刀庫在換刀時,開始向主軸方向平行移動。
首先,取下主軸上面的原有刀具。使主軸上的刀具進入到刀庫的卡槽里,此時主軸向上移動開始脫離刀具。
其次,對主軸安裝新的刀具。刀庫開始轉(zhuǎn)動尋找新的刀具號位置,當新的刀具正對主軸正下方時,主軸開始下移,使新的刀具進入到主軸錐孔內(nèi)并夾緊。
最后,待裝完新刀具,刀庫開始退回到原來的位置,此時刀庫換刀結(jié)束。
其刀庫選刀的流程圖如圖2所示。
圖2 華中8型刀庫選刀的流程圖
HNC-818加工中心具有24刀位的刀庫。在換刀時,數(shù)控CNC報警提示ATC NOT READY 。針對該問題對機器的線路及PLC控制部分進行檢查,以便于消除故障。
根據(jù)圖2所示的選刀流程圖可知,當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令,如M06 T3時,刀庫不動作并發(fā)出報警信息,此時,對機床的操作模式、氣泵及刀庫的狀態(tài)進行檢查。
(1)對機床的操作模式進行檢查
確保機床的操作模式在自動狀態(tài)下,機床也沒有處于被鎖住的狀態(tài),其換刀指令輸入正確,所更換的刀具也安裝在刀庫中并且位置正確,此項目檢查無誤,不存在故障。
(2)對數(shù)控機床的氣泵進行檢查
查看數(shù)控機床氣泵的壓縮空氣氣壓數(shù)值,經(jīng)過查看說明書,其氣壓值在要求范圍內(nèi)是0.55 MPa。符合數(shù)控機床的壓縮空氣壓力在0.5MPa~0.6MPa之間的范圍值。因為提供的壓縮空氣壓力值低于范圍值時,刀庫會因在換刀過程中壓力不夠而造成不動作,而此時的壓力是滿足的,該項目檢查無誤,也不存在故障。
(3)對刀庫的初始狀態(tài)進行檢查
檢查刀庫的初始狀態(tài)以及傳感器的狀態(tài),通過數(shù)控機床系統(tǒng)提供的PLC地址診斷功能幫助檢查,查看輸送到數(shù)控機床系統(tǒng)PLC的入口信號正確與否。進入“診斷”下的梯形圖“監(jiān)控”界面,查看是否有輸出信號,其梯形圖診斷界面如圖3所示。
圖3 梯形圖診斷界面
根據(jù)如圖4所示輸出模塊HIO-1021N,Y1.6和Y1.7的刀庫旋轉(zhuǎn)信號輸出正常,檢查刀庫進退信號Y1.4和Y1.5的輸出信號正常,系統(tǒng)的PLC邏輯順序滿足條件。
于是根據(jù)表1所示輸入輸出接口,對刀庫進到位信號X3.0、刀庫退到位信號X3.1、主軸緊刀到位信號X3.2、主軸松刀到位信號X3.3進行檢查,發(fā)現(xiàn)其控制信號線路及元器件都沒有問題。
圖4 所示輸出模塊HIO-1021N
最后,檢查刀庫的刀位計數(shù)信號及中間繼電器。查看X1.7的信號,等于1則沒有問題,排除了線路和刀庫計數(shù)開關(guān)的問題,其刀庫計數(shù)的PLC如圖5所示。此時,按下刀庫正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時,刀盤卻不能轉(zhuǎn)動并且出現(xiàn)了刀庫計數(shù)報警的信息,再按下正轉(zhuǎn)的繼電器KA25和反轉(zhuǎn)的繼電器KA26,并查看正轉(zhuǎn)的接觸器KM5或反轉(zhuǎn)的接觸器KM6,發(fā)現(xiàn)接觸器KM5和 KM6的吸力不好,不能正常吸合。仔細檢查發(fā)現(xiàn)短路環(huán)斷路,于是更換了兩個接觸器,刀庫運轉(zhuǎn)正常了。
圖5 刀庫計數(shù)的PLC
(1)刀庫進出不正常
刀庫進出不正常時與刀庫相關(guān)的元器件有電機、繼電器、換刀接近開關(guān)等有關(guān)系。
首先,檢查電機的電源是否正常工作,電機能否轉(zhuǎn)動,繼電器的線路有無虛接現(xiàn)象,檢測觸電有無熔接或熔化現(xiàn)象;
其次,還可以根據(jù)機床的接口信號和PLC控制,進入機床數(shù)控系統(tǒng)調(diào)用PLC,查看PLC的運行狀況,以判定有無故障點;
最后,檢查換刀的接近開關(guān)工作是否正常、刀庫準備信號與換刀信號有無線路虛接的現(xiàn)象,信號是否正常工作等以及傳動機構(gòu)及刀庫的轉(zhuǎn)盤是否靈活,有無
卡死的故障現(xiàn)象。
(2)數(shù)控機床撞刀故障
數(shù)控機床在換刀時出現(xiàn)撞刀故障,需要對機床的電磁閥和主軸的緊刀信號進行檢查。
首先,在排除用戶程序無誤的情況下,要檢查緊刀電磁閥是否正常工作。
其次,根據(jù)輸入輸出接口和機床PLC控制,進入系統(tǒng)調(diào)用PLC,以觀察此循環(huán)是否正常,不正常則說明電磁閥的工作有問題,對電磁閥進行檢查與更換。
最后,檢查主軸的緊刀信號丟失會導(dǎo)致主軸停止轉(zhuǎn)動,但是X與Y坐標依然走動。此時可進行修改PLC的控制程序或者調(diào)整緊刀開關(guān)使其壓合正常。
作者在熟練掌握HNC-818加工中心換刀的原理與過程的基礎(chǔ)上,快速、準確的實現(xiàn)了維修機床換刀故障。尤其對刀庫不動時所產(chǎn)生的故障,采用了調(diào)用PLC梯形圖,分析梯形圖的運行狀況,快速的發(fā)現(xiàn)故障的所在位置,仔細的分析故障發(fā)生的原因,很好的消除了機床換刀時故障,為安全生產(chǎn)提供可靠的保障。
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