數控加工中心掉刀故障分析

目前，加工中心的刀庫自動換刀(ATC)有兩種常用換刀方式，一是刀具從刀庫中直接與主軸交換，二是依靠機械手交換主軸與刀庫上的刀具第一種換刀方式適用於小型加工中心，刀庫較小，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方式，從結構上和動作上看均屬於比較復雜的一種。

1、加工中心換刀的動作分析
從PLC圖上看換刀程序達900多步，很難讀懂其工作原理。在此，略運去ATC數據交換傳遞存儲及刀號存儲等內容，把換刀動作概括如下:CNC換刀指令(M06)-刀套下降-下降到位-機械手轉動-轉動減速-轉動到位(X4CNC加工。7)-主軸刀松開-松開到位-機械手轉動-轉動減速轉動到位-主軸刀夾緊-夾緊到位(X2。5)-機械手逆轉機械原位，換刀完成。其中，機械手的快慢速由變頻器實現，電動機轉動時帶動機械凸輪傳動實現機械手的上升下降；

2、掉刀故障
掉刀故障現像出現時間較長，一開始，偶爾出現一次，一月一次，甚至兩三月一次，以為是偶然因素引起的，沒有引起足夠的重視，慢慢地一周出現一次，甚至兩次，同時伴隨著主軸上的刀裝不到位的情況，後來慢慢地演變為一個班次多次出現故障，嚴重地影響生產進度造成廢品產生仔細觀察，掉刀故障有兩種情況出現，一種是由本工步加工完成後掉刀，一種是本工步根本沒加工，刀具落在工作台上由於加工過程中，換刀動作均執行，動作順序正常，故出現掉刀裝刀(裝到主軸上)不到位時均無任何報警現像，只有操作者在工件檢查或聽到掉刀異常聲音時，才會發生故障，因而在自動加工生產線上有時會因掉刀而出現批量廢品的現像；

3、故障分析與處理
(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極限位置檢查機械手手臂上的兩個卡爪及支持卡爪的彈簧等附件均沒有發現問題，說明機械手夾持刀具緊固，在機械手轉動情況下不會出現掉刀現像

(2)檢查刀具夾持情況根據刀具有主軸上裝不位的現像分析，可能是主軸內孔中碟簧不能對刀具夾持緊固，從而出現刀裝不到位，甚至裝不上而掉刀現像?拆開主軸內部，發現有幾處對碟簧已碎於是更換了全部碟簧金屬加工試車時沒有出現任何問題運行一個班次後又出現掉刀現像?

(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，編輯一個自動換刀反復執行程序，並運行此程序，以期找到掉刀的真正原因?編輯自動換刀程序如下:O0200?S500?M03?G04X3。0?M06?M99?%在程序運行中，發現如下情況:主軸刀具夾緊沒有到位，甚至還沒有夾緊動作的情況下，機械手轉動，於是掉刀?依前文換刀動作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開關誤動作引起掉刀故障?打開PLC梯形圖，監控該行程開關(輸入為X2。5)，反復按壓該行程開關，發現20多次壓合中有3次X2。5為“0”狀態的現像出現兩次，同時壓合後X2。5不能由“1”狀態轉到“0狀態”的現像出現兩次，根據以上判定該行程開關損壞?此開關為OMRONZC—Q2255，用國產CXW5—11Q1替換，試車正常一周後，操作者仍反映有掉刀現像，當然出現的頻次小了，這說明掉刀故障仍未徹底排除

(4)故障處理反復運行兩個小時，自動換刀幾百次?終於發現一次故障:在機械手沒有到位的情況下，主軸上的刀具松開，機械手沒有抓住刀，從而出現掉刀現像，這說明機械手到位磁感應開關誤動作更換開關E2E—CR8C1，故障現像仍然存在?查看PLC梯形圖，此開關輸入點為X4。7梯形圖中X4。7為常開點，當此開關感應時狀態為“0”，不感應時狀態為“1”其邏輯狀態與常見的感應開關邏輯狀態相反?當X4。7斷線時，也會引起X4。7為“1”狀態，於是排查X4。7的聯線，發現電磁感應開關後方的接線端子處X4。7松動，每當自動換刀時，機械手凸輪一系列動作引起的輕微震動，使X4。7線處於斷開狀態，這樣在機械手未到位時，松開刀具的感應開關雖仍感應，但因處於斷線狀態，X4。7伯為“1”狀態，於是在機械未到位時，刀具松開而出現掉刀故障這種情況的掉刀故障，是刀具已作加工工步而後掉的刀，在上文提到的則是刀具未作任何加工工步就掉刀的故障