加（jiā）工（gōng）中加工中心掉刀故障分析與處理

　目前，加工（gōng）中（zhōng）心（xīn）的自動換刀裝置（ATC）有兩（liǎng）種常用類型的換刀方式（shì），一是刀（dāo）具從刀庫中直（zhí）接由主軸交換（huàn），二是依靠機械手完成主軸與刀庫上刀具的交換。第一種換（huàn）刀方式適用於小型加工中心，刀庫（kù）較小，刀具較少，換刀動作簡單，出現掉刀等故障時容易發現並能及時排除。第二種換刀（dāo）方（fāng）式，從結構上和動作上看均屬於比較複雜的一種。本文以Vcenter-80型加工中心（xīn）為例分析掉刀（dāo）故障現（xiàn）象（xiàng）並加以處理（lǐ）。
　　1、加工中心換刀（dāo）動作分析
　　從PLC圖上看此（cǐ）機床換刀程序達900多步，很難讀懂其工作原（yuán）理。在此，略運去ATC數據交換（huàn）、傳遞（dì）、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（wèi）→機械手轉動→轉動減速→轉動到位（X4.7）→主軸刀鬆開→鬆開到位→機械手轉動→轉動減速→轉動到位→主軸刀夾緊→夾緊到位（X2.5）→機（jī）械手逆轉（zhuǎn）→機械原位，換刀完成。其中，機械手的（de）快、慢速由變頻器實現，電動機轉動時帶動（dòng）機械凸輪傳（chuán）動實現機械手的上升、下降。
　　2、加工中心掉（diào）刀故障
　　掉刀故障現象（xiàng）出（chū）現（xiàn）時間較（jiào）長，一開始，偶爾出現一次（cì），一月（yuè）一次（cì），甚至兩（liǎng）三月一次，以為是偶然因素引起的，沒有引起足（zú）夠的重視，慢慢地一周出現一次，甚至兩次，同時伴隨著主軸（zhóu）上的刀裝不（bú）到位的情況。後來慢慢地演變為一個班次多次出現故障，嚴重地影響生（shēng）產進度（dù）、造成廢（fèi）品產生。仔細觀察，掉刀故障有兩種（zhǒng）情況出現，一種是由本工步加工完（wán）成後掉刀，一種是本工（gōng）步根本沒加工，刀具落在工作台上。由於加工過程中，換刀動作均執（zhí）行，動作順序正常，故出現掉刀、裝刀（裝到主軸上（shàng））不到位時均無任何報警現象，隻有操（cāo）作者在工件檢查或聽到掉刀異常聲音時，才會發（fā）生故（gù）障，因而在自動加工生（shēng）產線上有時會（huì）因掉刀而出現批量廢品的現象。
　　3、加工（gōng）中心掉刀故障（zhàng）分（fèn）析與處理
　　（1）檢查機械手執行ATC換刀故障排除步驟，把機械手停止在垂直（zhí）極限位置。檢查機械手手臂上的兩個（gè）卡爪及支持（chí）卡爪的彈簧等附件（jiàn）。均沒有發現問題，說明機械手夾持刀具緊固，在機械手轉動情況下不會出（chū）現掉刀現象。
　　（2）檢查刀具夾（jiá）持情況根據刀具有主軸上裝不位的現象分析，可能是主軸內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象。拆開主軸內部，發現有幾處對碟簧已碎。於是更換（huàn）了全部碟簧。試車時沒有（yǒu）出現（xiàn）任何問題。運行一個班（bān）次後又出現掉刀現象。
　　（3）檢查換刀程序針對本故障僅出現在換刀動作過程中，與其他動作無關，編輯一（yī）個自動換刀反複執行程序，並（bìng）運（yùn）行此程序，以期找到掉刀的（de）真正原因。編輯自動換刀程（chéng）序（xù）如下： O0200→S500→M03→G04X3.0→M06→M99→%
　　在程序（xù）運行中，發現如（rú）下情況：主軸刀具夾緊沒有到位，甚至還沒有夾緊（jǐn）動作的情況下，機械手（shǒu）轉動，於是掉刀。依前文換刀動（dòng）作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開關誤（wù）動作引起掉刀故障。打開PLC梯形（xíng）圖，監控該行程開關（guān）（輸入為X2.5)，反複按壓（yā）該行程開關，發現20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態的現象出現兩次，同（tóng）時壓合後X2.5不能由“1”狀態轉到“0狀態”的現（xiàn）象出現兩次，根據以上判（pàn）定該行程開關損（sǔn）壞。此開關為OMRONZC—Q2255，用國產CXW5—11Q1替換，試車正常。一（yī）周後，操作者仍反映有掉刀現象，當（dāng）然出現的頻次小了，這說明掉刀故障仍未徹底排除。
　　（4）故障處理反複運行兩個小（xiǎo）時，自動換刀幾百（bǎi）次。終於發現一次故障：在機械手（shǒu）沒有到（dào）位的情況下，主軸上的刀（dāo）具鬆開，機械手沒有抓住（zhù）刀，從而出現掉刀現象（xiàng），這說明機械手到位磁感應開（kāi）關誤動作。更換（huàn）開關E2E—CR8C1，故障現象仍然存在。查看PLC梯形（xíng）圖，此開（kāi）關輸入點為X4.7。梯形（xíng）圖中（zhōng）X4.7為常開點，當此開關感應時狀態為“0”，不感應時狀態（tài）為“1”。其邏輯狀態與常見（jiàn）的感應開關邏輯狀態（tài）相反。當（dāng）X4.7斷線時，也會引（yǐn）起X4.7為“1”狀態，於是排查X4.7的聯線，發現電磁感應開關後（hòu）方的接線端子處X4.7鬆動，每當（dāng）自動換刀時，機械手凸輪一係列動作引起（qǐ）的（de）輕微震（zhèn）動，使X4.7線處於斷開狀態，這樣在機械手未到（dào）位時，鬆開刀具的感應開關雖仍感應，但（dàn）因處於斷線狀態，X4.7伯為“1”狀態，於是（shì）在機械未到（dào）位時，刀具鬆開而出現掉刀故障（zhàng）。這種情況的掉刀故障，是刀具已（yǐ）作加工工步而後掉的刀，在上文提到的則（zé）是刀具未作任何加工工步就（jiù）掉刀的故障。
　　4、　　vmc850加工中（zhōng）心掉刀（dāo）故障，從開始的兩月、一月一（yī）次故障，到每個（gè）班次多次出現故障，前前後後曆經半（bàn）年有餘，後終於（yú）得到徹底解決。簡單地說，此故障包括兩種情況：一是機械手沒有把刀（dāo）裝上，二是機械手沒有（yǒu）接住鬆開的刀具。雖然從處理終結果來看，是一係列小故障引起的，但通過以上維修過程可能看出（chū），加工中心（xīn）出現故障時，需先易後難（nán），先簡後鰵，有步驟的一個故障一個故障的排除，切莫因發現一處故障。