王 雷

（利勃海爾(中國(guó))有限公司，上海 200131）

鋁合金缸蓋加工中心的刀庫(kù)換刀系統(tǒng)是加工中心的一個(gè)主要特點(diǎn)，自動(dòng)換刀裝置是保證鋁合金缸蓋加工中心多工序加工的基本條件。為了滿足鋁合金加工過(guò)程的高效，高速，高穩(wěn)定性的要求，對(duì)刀庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求很高，屬于機(jī)床制造廠家的核心技術(shù)機(jī)密。

1 刀庫(kù)換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）換刀程序與執(zhí)行結(jié)構(gòu)。Mazak鋁合金加工中心刀庫(kù)換刀系統(tǒng)控制程序兩套：隨機(jī)還刀選刀程序和固定地址還刀選刀程序，圖1。固定地址換刀程序在任何時(shí)候，刀套號(hào)與刀具號(hào)始終保持靜態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如5號(hào)刀套中始終是5號(hào)刀。隨機(jī)換刀程序刀具號(hào)與刀套號(hào)為動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng),系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)、刷新與讀寫(xiě)動(dòng)態(tài)更新對(duì)應(yīng)關(guān)系,即刀具表中刀套號(hào)是固定的。涉及到的主要硬件有FANUC 18I-M數(shù)控系統(tǒng)、安川矢量位置控制變頻器、主軸Spindle，刀庫(kù)Magazine、滑座Shifter（又稱中間套）、ATC換刀臂以及刀庫(kù)電機(jī)。

圖1 換刀系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖

（2）鋁合金缸蓋加工程序運(yùn)行機(jī)理。由于對(duì)鋁合金缸蓋的加工，隨機(jī)換刀程序刀具刀套的動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要調(diào)用P147自動(dòng)換刀子程序、P221檢索數(shù)據(jù)表子程序，P222讀取刀具地址子程序、P223注冊(cè)刀具號(hào)子程序，P100刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)定位子程序、數(shù)據(jù)搜尋（DSCHB）、數(shù)據(jù)檢索與傳送（XMOVB）指令完成映射數(shù)據(jù)表的讀寫(xiě)尋址、讀寫(xiě)等。運(yùn)行流程如圖3。

圖2 換刀系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

圖3 換刀動(dòng)作順序與信號(hào)流圖

2 MAZAK刀庫(kù)換刀系統(tǒng)故障分析與維修

當(dāng)我們深入了解刀庫(kù)換刀系統(tǒng)的動(dòng)作順序與信號(hào)流程的關(guān)系與脈絡(luò)后，就可以有針對(duì)性地解決一些平時(shí)看起來(lái)比較復(fù)雜的疑難故障。

2.1 鋁合金缸蓋加工過(guò)程常見(jiàn)電氣故障診斷

（1）“AL062 CANNOT SELECT TOOL”（ 不 能 選 刀 ）報(bào)警。在對(duì)鋁合金缸蓋進(jìn)行加工時(shí)，通過(guò)反查換刀選刀程序可以知道，這個(gè)報(bào)警可能由三種情況引起：第一種情況，當(dāng)?shù)稁?kù)刀套命令指令的數(shù)據(jù)大于刀庫(kù)最大容量時(shí)，即CDMGPK＞MAXTNO.D2500。如果是這個(gè)原因引起報(bào)警，就應(yīng)該分別檢查CDMGPK與MAXTNO.D2500的值，當(dāng)檢查CDMGPK時(shí)，首先考慮程序是運(yùn)行在隨機(jī)換刀還是固定地址換刀狀態(tài)，因?yàn)檫@兩種情況下，CDMGPK數(shù)據(jù)的來(lái)源是不同的。如果是隨機(jī)換刀，如果是固定地址選刀狀態(tài)，數(shù)據(jù)的傳遞過(guò)程如下：T-CODE＞CDTN01＞CDTN03＞CDMGPK反查這條數(shù)據(jù)鏈可以知道數(shù)據(jù)出錯(cuò)原因。

第二種情況，是MAXTNO D2500出現(xiàn)了問(wèn)題，當(dāng)PMC參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)改變刀庫(kù)最大容量的設(shè)置，當(dāng)這種改變使刀庫(kù)容量變小時(shí)，現(xiàn)在是16把刀容量，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)CDMGPK＞MAXTNO D2500，出現(xiàn)報(bào)警。第三種情況，CDMGPK=0時(shí)也出現(xiàn)報(bào)警，因?yàn)榈稁?kù)的刀套中沒(méi)有0空刀套，所以如果出現(xiàn)這種情況，應(yīng)該分別按照第一種情況的隨機(jī)、固定兩種數(shù)據(jù)傳送途徑分別分析。

（2）A24.0“刀具搜索失敗”。在執(zhí)行鋁合金缸蓋加工時(shí)，在對(duì)選刀過(guò)程要具有隨機(jī)性，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)“A24.0”即“刀具搜索失敗”，通過(guò)對(duì)隨機(jī)選刀換刀程序的分析，發(fā)現(xiàn)A24.0報(bào)警與R219.6“NO DATA”中間繼電器有關(guān)，當(dāng)它變?yōu)?時(shí)，在其他輔助條件下（刀庫(kù)搜索新刀具命令），使A24.0變?yōu)?引發(fā)報(bào)警。R219.6是在執(zhí)行“DSCHB”即數(shù)據(jù)表搜索指令時(shí)產(chǎn)生的，進(jìn)一步的分析可以知道，當(dāng)?shù)稁?kù)選刀時(shí)會(huì)用到這個(gè)指令，在數(shù)據(jù)表中搜索目標(biāo)刀具，如果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)刀具，就把它在數(shù)據(jù)表中地址傳給D2508，再將D2508內(nèi)容傳給刀庫(kù)刀套指令即CDMGPK，使刀庫(kù)按照此命令進(jìn)行旋轉(zhuǎn)搜索目標(biāo)刀具，進(jìn)行選刀并定位。

（3）鋁合金缸蓋表面損傷及控制方法。鋁合金缸蓋損傷形式主要包括：缸蓋頂面損傷、缸蓋地面損傷、缸蓋前后端面損傷等等。根據(jù)鋁合金缸蓋表面損傷的形式不同，缸蓋的損傷措施分為一下幾種：①原因分析。鋁合金缸蓋頂面在加工中心精心加工之后，頂面的粗糙度要求要小于Ra1.6，如果表面存在輕微碰撞，將影響零件的表面粗糙度，嚴(yán)重的情況下竟會(huì)造成缸蓋頂面與缸蓋罩密封不嚴(yán)導(dǎo)致缸蓋泄露現(xiàn)象的發(fā)生。②控制方法。要每個(gè)月對(duì)鋁合金缸蓋清洗機(jī)滾到進(jìn)行檢查并調(diào)整，在輸送桿上包裹著塑料，防止輸送桿壓傷零件。

2.2 常見(jiàn)機(jī)械故障診斷

（1）第二參考點(diǎn)位置偏移引起的換刀故障。當(dāng)主軸與滑座交換刀具時(shí)，必須回到第二參考點(diǎn)的位置，第二參考點(diǎn)就是主軸的換刀點(diǎn)，但如果由于某種原因使第二參考點(diǎn)發(fā)生位置偏移時(shí)，就會(huì)使主軸還刀給ATC換刀臂時(shí)發(fā)生位置誤差，不能準(zhǔn)確的交接，刀具與ATC機(jī)械手抓刀部位不能準(zhǔn)確的吻合，發(fā)出大的聲響，嚴(yán)重的情況下，會(huì)發(fā)生掉刀的事故，這時(shí)就應(yīng)該重新調(diào)整換刀點(diǎn)。

（2）滑座與ATC換刀臂的位置偏差引起的換刀故障。使ATC換刀臂處于等待位置，手動(dòng)使滑座下降到位，此時(shí)處于交接刀的位置，用特制心軸測(cè)試滑座刀套的中心孔與ATC換刀臂中心孔是否重合，如果不重合，可以根據(jù)上下左右的偏差調(diào)整滑座的位置知道重合為止。調(diào)整完后還可以用抓取刀套柄來(lái)驗(yàn)證。

（3）刀庫(kù)刀套與滑座刀套在換刀位置處的位置偏差。首先在滑座刀套上安裝特制的刀柄，上升至刀庫(kù)側(cè)觀察與刀庫(kù)刀套的配合是否順暢，如果有較大且不正常的響聲，說(shuō)明二者的相對(duì)位置有偏差，這時(shí)可以進(jìn)行刀庫(kù)的零點(diǎn)補(bǔ)償，方法是根據(jù)偏差的角度進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，補(bǔ)償后用心軸檢查是否同心，再用特制刀柄進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果已經(jīng)達(dá)到了補(bǔ)償?shù)臉O限還不能調(diào)整好時(shí)，可以調(diào)整刀庫(kù)零點(diǎn)減速接近開(kāi)關(guān)，直到調(diào)整完成。