閆麗娟

（常德紡織機械有限公司，湖南常德 415004）

0 引言

數(shù)控機床在企業(yè)生產(chǎn)中擔當著重要的角色，數(shù)控機床的故障停機，往往牽動著企業(yè)生產(chǎn)進度。及時準確解決數(shù)控機床故障，快速恢復(fù)生產(chǎn)是企業(yè)發(fā)展所需。由于在數(shù)控機床操作中，頻繁使用機械手ATC（Automatic Tool Change，自動刀具交換）裝置，機械手磨損嚴重，工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致ATC換刀故障是數(shù)控機床中比較常見的故障之一，其占數(shù)控機床故障的50%以上。

1 數(shù)控機床換刀流程

1.1 機械手ATC位置固定的數(shù)控機床換刀流程

換刀順序為：主軸定向→Z軸運行至換刀點→刀庫旋轉(zhuǎn)，找到相應(yīng)刀號→刀套擺動90°→機械手旋轉(zhuǎn)60°→主軸松刀吹氣→機械手向下取刀→機械手旋轉(zhuǎn)180°→機械手向上→主軸夾刀→機械手旋轉(zhuǎn)至零點→刀套擺動回位，換刀完成。

1.2 機械手ATC位置移動的數(shù)控機床換刀流程

機械手ATC位置移動的換刀機構(gòu)如圖1所示：機械手有3個位置：刀庫側(cè)、原點、主軸側(cè)。機械手有5種動作：上升、下降、左移、右移、旋轉(zhuǎn)。機械手初始位置在原點，手臂處于上升狀態(tài)。主軸處于抓刀狀態(tài)，換刀順序為：刀庫旋轉(zhuǎn)→找到相應(yīng)刀號→主軸定向→Z軸運行至換刀點→機械手左移至刀庫側(cè)→機械手下降→拔刀→機械手右移至原點→機械手上升→門打開→機械手右移至主軸側(cè)→主軸松刀→機械手下降→機械手旋轉(zhuǎn)180°→機械手上升→主軸夾刀→機械手左移至原點→門關(guān)閉→刀庫旋轉(zhuǎn)找到空刀號→機械手下降→機械手左移至刀庫側(cè)→機械手上移→刀套抓刀→機械手右移至原點，換刀完成。

1.3 不帶機械手（ATC）的數(shù)控機床換刀流程

不帶機械手的圓盤式刀庫，換刀動作順序為：主軸定向→Z軸運行至換刀點→刀庫旋轉(zhuǎn)→找到相應(yīng)刀號→Z軸向下取刀，換刀完成。

2 數(shù)控機床換刀常見故障

2.1 刀庫故障

刀庫故障一般有以下3種現(xiàn)象和原因：

（1）刀庫找不到刀號，一直旋轉(zhuǎn)不停。原因可能是：刀號計數(shù)開關(guān)故障，導(dǎo)致記不到刀號或者刀號錯亂；刀套有刀檢測開關(guān)故障，導(dǎo)致找不到空刀號。

（2）刀庫不轉(zhuǎn)。原因可能是：刀庫馬達故障；傳動機構(gòu)松動。

圖1 機械手ATC位置移動的換刀機構(gòu)

（3）刀套擺動故障。原因可能是：刀套氣缸故障；刀套擺動位置檢測開關(guān)故障。

2.2 主軸故障

主軸故障一般有以下3種現(xiàn)象和原因：

（1）主軸刀具不能夾緊到位。原因可能是：主軸換刀壓力太低；主軸碟簧損壞，刀具送入主軸時不能安全進入夾爪；夾緊到位檢測開關(guān)損壞。

（2）主軸刀具松刀故障。原因可能是：主軸錐孔臟，導(dǎo)致刀具卡死；主軸抓刀碟簧損壞，松刀不到位；松開到位檢測開關(guān)損壞。

（3）主軸定向不準。原因可能是：主軸定向不準。主軸的定向通常采用3種方式，分別為磁傳感器、編碼器和機械定向。檢查定向裝置，主軸在定向后發(fā)生位置偏移，主軸定向傳動機構(gòu)故障。

2.3 機械手故障

機械手故障一般有以下2種現(xiàn)象和原因：

（1）機械手旋轉(zhuǎn)角度不到位。原因可能是：機械手旋轉(zhuǎn)檢測裝置異常，編碼器或者角度檢測開關(guān)故障；機械手旋轉(zhuǎn)裝置機械損壞，傳動機械卡死或者打滑。

（2）機械手位置錯誤。原因可能是：機械手位置檢測開關(guān)損壞；控制機械手運動的缸損壞。

3 數(shù)控機床換刀故障實例

例1：臺灣高明加工中心FANUC 0i-MD系統(tǒng)，換刀過程中機械手旋轉(zhuǎn)后停在主軸側(cè)位置不動。經(jīng)過診斷，本次換刀運行至第13步機械手上升，機械手一直沒有上升。首先，查看機械是否到位，確認機械手狀態(tài)，是否旋轉(zhuǎn)了180°，是否處于下降狀態(tài)。經(jīng)過檢查機械手已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了180°，也處于下降位置，并且機械到位。排除了機械不到位情況，其次，檢查位置檢測信號是否準確。機械手刀臂位置1檢測信號對應(yīng)X5.2，機械手刀臂位置2對應(yīng)檢測信號X5.3，機械手上升到位檢測信號對應(yīng)X6.5，機械手下降到位檢測信號對應(yīng)X6.6。機床出現(xiàn)換刀故障時，打開機床診斷畫面，發(fā)現(xiàn)機械手下降到位X6.6點亮，機械手上升到位X6.5熄滅，而機械手刀臂位置檢測信號X5.2和X5.3均為熄滅。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)機械手刀臂位置2檢測開關(guān)損壞。處理方法：第一步，強制完成換刀流程，通過強制操作PLC輸出，此操作時要注意強制輸出的動作不能存在干涉，否則會出現(xiàn)撞擊。按照換刀流程，一步一步手動完成換刀步驟。第二步，更換刀臂位置2檢測開關(guān)，故障解除。

例2：北一大隈臥式加工中心型號MAR-630H采用系統(tǒng)OSP-P200M，換刀卡刀?，F(xiàn)場查看，換刀停留在第10步即主軸松刀。由于液壓油缺少，壓力變小，導(dǎo)致主軸松刀不到位。處理方法：第一步，添加液壓油。第二步，強制操作換刀步驟，完成換刀流程。具體操作如下：按參數(shù)模式→打開畫面切換總頁面→打開機床用戶參數(shù)（系統(tǒng)檢查模式）→按“設(shè)定”鍵→輸入“72”→手輪模式→打開機械軸參數(shù)→手搖機械手，觀察“TS”坐標，直到坐標顯示“0”為止→打開機床用戶參數(shù)（系統(tǒng)檢查模式）→按“設(shè)定”鍵→輸入“0”→將換刀步數(shù)修改為第一步→強制換刀完成。OSP系統(tǒng)如果在換刀故障后，機床關(guān)機會導(dǎo)致ATC和刀庫原點不準，強制換刀完成后，還需要進行原點設(shè)定。

4 結(jié)束語

換刀故障是數(shù)控機床常見故障之一。根據(jù)故障現(xiàn)象，本著由簡到難、由外到內(nèi)、由機械部分到電氣部分的原則進行排查。只要掌握數(shù)控機床換刀的相關(guān)工作原理和設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)，了解其操作方法、動作順序并對故障現(xiàn)象作充分調(diào)查和分析，就一定能找到故障的原因所在，檢查修理，排除故障，最終使機床恢復(fù)正常。