數控車床刀塔故障實例分（fèn）析及處理
2020-10-20 來（lái）源：中車株洲電（diàn）力（lì）機車有限公司 作（zuò）者： 羅斌 龍斌
摘要：本文針對數控（kòng）車床自動換刀刀（dāo）塔不能換刀至指定刀號的故障實例，結合結構及動作流程進行分析與（yǔ）處理，並提出故障處理總結，供同行參考交流。我公司用於軸類及盤類零件加工的某型ＦＡＮＵＣ０ｉ數控（kòng）車床在運行過程中，１２刀位自動換刀刀塔出現故障。具體故障現象為：加（jiā）工（gōng）過程自動換刀（dāo）時，本應由５＃刀換為３＃刀，但結果卻換至７＃刀，不（bú）能（néng）繼續（xù）加工，同時係統界麵出現“ＥＸ１１０１ＴＵＲＲＥＴ＃１ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬＡＲＭ”（刀（dāo）塔位置報警）和（hé）“ＥＸ１１０５ＴＵＲＲＥＴ＃１ＥＮＣＯＤＥＲＳＥＮ ＳＯＲＡＬＡＲＭ”（刀塔編碼傳（chuán）感器報警），按ＲＥＳＥＴ鍵複位消除報警後，切換到手動（dòng）模式，執行手動換刀，故障依舊（jiù），本文針（zhēn）對此故（gù）障進行分析及處理。
１．自動換刀刀塔結構（gòu）及動作流程
數（shù）控自動（dòng）換刀刀塔一般由動力源（電（diàn）動機或液壓（yā）馬達）、機械傳（chuán）動機構、定位機構、鎖緊（jǐn）機構、檢測裝置、接口電路、刀（dāo）盤（pán）及刀座等組成ｓ數控車床１２位自動換刀刀塔實物（wù）如圖１所示
圖１數控車床１２刀位自動（dòng）換刀刀塔
刀塔的自動換刀動（dòng）作流程主要由刀塔（tǎ）脫開、刀塔（tǎ）轉位和刀塔定位鎖緊三個子動作步驟組成。其中（zhōng）刀塔脫開和定位鎖緊（jǐn）由液壓（yā）控製實現（xiàn），刀塔轉位則由電動機驅動控製（１）刀塔脫開動作步驟如下：數控係統發出換刀指令，ＰＭＣ給出放鬆信號，電磁閥動作，鎖緊機構開始放鬆，動（dòng）、靜鼠牙盤脫離齧合，刀塔解除（chú）定位鎖緊而脫開（２）刀塔轉位（wèi）動作步驟如下：刀塔脫開後（hòu），ＰＭＣ檢測到放鬆到位信號後發出（chū）轉位指令（lìng），電動機啟動，通過傳動機構驅動刀塔轉位（wèi）。（３）刀塔定位鎖緊動作步驟如（rú）下（xià）：當指定換刀刀號後，數控（kòng）係統通過內部的（de）運算（suàn）和（hé）ＰＭＣ的控製，進（jìn）行定位、，鎖緊機（jī）構開始鎖緊，動、靜鼠牙盤齧合，刀塔定位鎖緊，ＰＭＣ檢測到鎖緊到（dào）位信號後（hòu）反饋給數控係統，完成（chéng）自動換刀。
２．故障分析
根據故障現象（xiàng）和翻閱係統報警說明進行故障原因分析：
（１）能換刀但沒有換為指定刀號，說明（míng）刀塔脫開和刀塔轉位動作正常，可初（chū）步（bù）排除相關線路和元器件出現故障的可（kě）能。
（２）係統報警ＥＸ１１０１意為刀塔位置報警。與刀塔鬆／鎖到位檢測傳感器故（gù）障及刀（dāo）塔轉位計數（shù）傳感器相關（guān），造成刀塔（tǎ）不能準確定位，出現（xiàn）ＥＸ１１０１報警。
（３）係統報警ＥＸ１１０５意為刀塔編碼傳感器報警。與由４個霍爾傳（chuán）感器組成的８４２１刀塔編碼器（qì）其中一個或多個霍（huò）爾傳感器故障相關，造成刀塔編（biān）碼錯誤，不（bú）能換刀至（zhì）指定刀號，出現ＥＸ１１０５報警。
３．故障處（chù）理過程
拆（chāi）開防護麵板，在手動方（fāng）式下任意換刀，目視觀察刀塔內鬆／鎖到位檢測（cè）傳感器、刀塔（tǎ）轉位計（jì）數傳感（gǎn）器及刀塔編（biān）碼傳感器等各個信號傳感器的工作狀（zhuàng）態，其自身信號指示燈都能點亮，傳感器工作正常（cháng），打開ＦＡＮＵＣ自帶ＰＭＣ監控界麵進一步查找故障。 （１）按“ＳＹＳＴＥＥＭ鍵”—按右方向“菜單擴展鍵”—選擇“ＰＭＣＭＮＴ” （ＰＭＣ信號狀態監控）－＞手動輸人“１１０１” －＞選（xuǎn）擇（zé）“搜索”，這樣 可以（yǐ）得到ＥＸ１１０１報警地址Ａ２．１，同樣的方式輸人１１０５可（kě）以（yǐ）得（dé）到ＥＸ１１０５報警地址Ａ２． ５。報警地址信號狀態監控界麵如圖２所示。
圖2 PMC報警地址（zhǐ）信號狀（zhuàng）態監控界麵
（２）接後退鍵—選擇“ＰＭＧＬＡｍ（梯形圖）—手動輸人（rén）“A2.1”.—選擇＂Ｗ－＂搜索 搜索到報警地址Ａ２．１。仔細（xì）查看和分析梯形圖，觸發 Ａ２．１ 原因（yīn）是軟繼電器：Ｒ２０１．５ＣＯＤＳＴＯＲＡ－ＬＡＲＭ（刀塔轉位計數報警）閉合；同樣的方式搜（sōu）索報警地址Ａ２．５，觸發Ａ２．５的原因（yīn）是（shì）軟繼電器Ｒ２０１．７ENCODER ALARM(刀塔碼器報警)閉合。報警地（dì）址2.1梯形圖界麵如圖3所示（shì）。
圖3 報警地址A2.1梯形圖界麵
（３）手動連續任意換刀，觀察梯形圈Ｘ7.４TCLS（鬆／鎖＿像信號）狀態（tài）,每換刀１次．Ｘ７．４能正常閉合、斷開；並觀察Ｘ７．６ＳＩＲＯＢＥ（：，刀塔每轉Ｉ位計數信號）狀態５刀（dāo）塔每轉１位Ｘ７．６能正（zhèng）常閉合、斷開，此時．故障報警依舊。ＰＭＣ輸人信號（hào）Ｘ７狀態監控界麵如圖４所示。
圖４ ＰＭＣ輸入信號狀態（tài）監控界麵
（４）翻（fān）閱電氣原理圖，查找8421刀塔編碼器 數據位，，分別是（shì）： Ｘ８.０、：Ｘ８.1、Ｘ８．２．和Ｘ８.３，選擇“PMCMNT”,任意搜索其中一位，出現界麵後，再次手（shǒu）動連續（xù）任意換刀，發行X8.0狀態始終未0，沒有信號輸入。8421刀（dāo）塔（tǎ）編（biān）碼器數據位輸入信號X8狀態監控界麵如圖4所示。
（５）經檢查發現（xiàn）X8.0信號電纜在刀塔接口（kǒu）電路接頭處出現鬆（sōng）動虛接，經處理（lǐ）後（hòu）複位係統，故障（zhàng）報警（jǐng）消除，執行換刀程序，機床正常工作。
4、故障處理總結
（1）了解故障報警機理有助於建立正確的故障處理思路，回顧此故障實例，造成故障的最終原因是8421刀塔編（biān）碼器其中一個數據（jù）位傳感器Ｘ8.0信號電纜接頭虛接，但時出現ＥＸ1101 和ＥＸ1105兩個報響，是由於當數控係統刀具“Ｔ”代碼選通信號發出後，由於刀塔編（biān）碼器（qì）數據位傳感器故障，換刀出（chū）現異常，預置換刀的３＃刀位編碼敎據沒有被（bèi）ＰＭＣ檢測到，檢測到時是誤轉動至７＃刀位的編碼數據，ＰＭＣ判別的當前位置刀號（hào）與選通信號不一（yī）致，同時刀塔（tǎ）轉位計數數據檢索也隨之（zhī）出現異常救據，與之關聯的內（nèi）部軟繼電（diàn）器Ｒ201.7和Ｒ201.5動（dòng）作、觸：發（fā）Ａ2.5和Ａ2.1 ，時出規上述兩（liǎng）個報警＿此（cǐ），在處理類似多個（gè）報警故障（zhàng）的過程中，應全麵綜合分析，避兔（tù）隻針對某一報警片麵分析而出現“鑽牛角尖（jiān）”的情況發生，影響故障處理思路。
（2）采用合（hé）適的故障檢查手段和處理方法，有助於提高故障處理效率，前述（shù）目視觀（guān）察刀塔鬆/鎖到位檢測、刀塔（tǎ）轉位計數及（jí）刀（dāo）塔編（biān）碼（mǎ）等各個信號傳感器能（néng）正常工作（zuò）、但．這（zhè）並不能說明這些信號就一定會輸人PMC ，有效參（cān）與控製，進一（yī）步通過FANUC自帶PMC監（jiān）控界麵檢查到（dào）Ｘ8.0．無信號輸入 ，故障才得以排除。若此時不利用ＰＭＣ監控界麵檢查．而（ér）繼續采用儀表（biǎo）測量、替換等常規方法或其他不合適的方法來處理故障，勢必舍出現＂走彎路”的低效率情況。因此，根據具體問題，采用（yòng）合適的故障檢查手段（duàn）和（hé）方法來處理故障，才是提高故障處理效率的蕞佳（jiā）選擇。
5、結語
掌握一定的維修技能（néng），熟知機床（chuáng）工作原理，對數控係統（tǒng）及PMC(PLC)程（chéng）序（xù）有較強的（de）認知和理解，同時注重維修經（jīng）驗總結積累，企業設備維修人員在日常維修時才可以做到有的放矢，提高維修效率。
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