数控加工中心常见刀具系统故障诊断与排除方案

1 加工中心机械手换刀故障诊断及处理方案

　　1.1 故障现象

　　①当执行换刀时,机械手发生卡刀,电源尚未切断或紧急停止按钮未被按下；②当执行换刀时，突然断电或紧急停止按钮被按下造成换刀中断时。

　　1.2 分析处理方案( 一)

　　①先按“RESET”键，将M06的状态解除。

　　②切换至MDI模式输入M95，此时屏幕上显示报警信息“2020ARMTR0uBLESHOOTING”。

　　③请先按“F0”键，以确认机械手目前处于下列那种状态。

　　④判断机械手目前的状态：(a)若机械手在60°~180°之间(不含600和180。的位置)且已经松刀，可直接按“F.”键，此时机械手则以寸动的方式往180。的位置转动，等到确实在1800的位置时。按键无效，接下来夹刀,待夹刀完成后继续按“F0”键。直到机械手转到t}。的位置时，按键无效且报警信息解除，此时表示故障排除。(b)若机械手在600的位置且未松刀，转到MDI模式输入M73，待松刀完成后可直接按“FD”键，此时机械手则以寸动的方式往180。的位置转动,等到确实在180°的位置时，按键无效，接下来转到MDl模式输入M75夹刀，待夹刀完成后继续按“R1”键，直到机械手转到Il。的位置时，按键无效且报警信息解除，此时表示故障排除。(C)若机械手在180°的位置且未夹刀,此时按“F0”键无效，必须先执行M75后按键才可继续以寸动的方式将机械手转到0°的位置，待机械手到0°的位置时，按键无效且报警信息解除，此时表示故障排除。(d)若机械手在180°直接按“F0”键，以寸动的方式将机械手转到0°的位置，待杪械手到0°的位置时，按键无效且报警信息解除，此时表示故障缸除。(e)若机械手在60°以前(不含60°)的位置且未松刀，直专按“F0”键，此时机械手则以寸动的方式往60。的位置转动，等：确实在60°的位置时，按键无效，输入M73松刀，完成后可继续t“F0”键，直到机械手到达180。的位置时按键无效，继续输入M75夹刀，待夹刀完成后继续按“F0”键，直到机械手转到0°的位置时，按键无效且报警信息解除，此时表示故障排除。

　　⑤当故障排除完成后，请检查主轴刀及预备刀是否正确，若有错误请自行更换刀具。

　　1.3 分析处理方案(二)

　　①重新开机后，请将PMC参数K0.2设定“1”，此参数若设定时，表示开机后进给轴不必回原点即可执行M代码。②其余处理方式同“方案一”中第2、3、4、5项。③当故障排除后，清将PMC参数K0,2设定“0”。

2 加工中心不执行换刀故障诊断及处理方案

　　在通常情况下，数控加工中心自动换刀功能出现故障的原因主要有：某个输入或输出信号不对，出现短路、断路，位置检测不到位,刀库乱刀,数刀计数器出错，继电器损坏；由于与之有联系的液压、气压系统、机械卡死、松脱等的影响。但是有些故障很少见,特别在资料不详无提示，故障点隐蔽，报警信息少，甚至无报警情况下，需要仔细认真的去观察分析。

　　2.1 输入数据不规范的故障现象

　　输入数据不规范造成停机机床开始加工出现报警“OVERTRAVLX”，即x轴负向超程启动循环加工后，未换刀便执行起刀点的语句，未按照正常路径走刀，X轴负向已经到硬限位。分析处理方案：①查看系统参数号1320和1321(存储行程检测)是正确的，说明软限位未改变。其他行程参数无异常。②有乱走刀、不换刀现象，怀疑位置环有问题。执行另一段G55与故障段G56基本相同的加工程序(即工件坐标系不同)，发现机床加工一切正常,，位置环损坏、机床参数发生改变或丢失的可能性排除。③怀疑机床数据处理中断或时序控制错误等，按下急停按钮，关断机床电源，重新启动机床,运行有问题的程序，情况依旧。④对照G55和G56的x、Y、A坐标值完全相同,唯有z坐标有不同。是否G56不能够使用了呢?决定将该程序段中的G56改成G54，在G54上设定G56的坐标值,再执行修改的程序，机床运行正常。⑤由此判定，或是G56功能支持软件的宏程序发生错误，或是G56确认的坐标值没有被系统所认可,而是记忆成为另外的数据,因为一旦运行程序其走刀的方I甸和位置都不对,显然后者是可能性较大。于是，将G56的x、Y、z和A的坐标值重新设置为“0”，按“REST”复位,再重新输入原来的坐标值，机床恢复了正常。由此看出,该故障是由于不规范的输入数据，使面板给NC的数据发生错误引起的。采取清除数据、重新输入的方法，故障得以排除。

　　2.2 系统参数受到干扰的故障现象

　　在自动加工方式下，每当执行换刀语句(M()6)时，突然跳到下面的插补语句，未换刀而直接以原来的刀具加工。同时，后面刀库中刀具仍然在旋转预选过程中。无任何报警信息。分析处理方案：①怀疑NC加工语句的正确性,仔细检查没有发现任何问题。②在通常情况下，不能换刀或者不能执行换刀语句的问题是很常见的，此例中，后面的自动刀库中刀具仍然在旋转预选过程中，而且已经在利用原来的刀具加工。在MDI方式下单独执行换刀语句(如：“T10；M06；”),刀具能够交换。由此确定不是执行机构本身的问题。③是否系统操作不规范、电源电压波动大或其它外界干扰因素，导致系统偶然出现紊乱?复位重新启动运行，故障依旧。④在MDI方式下,执行换刀和插补语句连贯时(如： “T10；M06；GIXl00,0Y50,0；M30；”)试运行的现象与自动方式下完全一样。决定进一步查看PMCPRM参数画面中的定时器(TIMER)、计数器(COUNTR)、数据表fDATA)、保持继电器(KEEPRL)，并与厂家提供标准参数进行对照，发现KEEPRL中K03#1=1；而正常的K03#1=0。该类数据通常作为定义或支持某个功能的实现。在确保能即时停机的情况下，修改该位为“0”，试运行。机床恢复正常。

3 加工中心掉刀故障诊断及处理方案

　　目前,加工中心的自动换刀装置(ATC)有两种常用类型的换刀方式，一是刀具从刀库中直接由主轴交换，二是依靠机械手完成主轴与刀库上刀具的交换。第一种换刀方式适用于小型加工中心，刀库较小，刀具较少，换刀动作简单，出现掉刀等故障时容易发现并能及时排除。第二种换刀方式，从结构上和动作上看均属于比较复杂的一种。

　　3.1 加工中心掉刀故障现象

　　据仔细观察，掉刀故障有两种情况：一种是由本工步加工完成后掉刀；一种是本工步根本没加工，刀具落在工作台上。由于加工过程中,换刀动作均执行，动作顺序正常,故出现掉刀、装刀(装到主轴上)不到位时均无任何报警现象，只有操作者在工件检查或听到掉刀异常声音时，才会发现故障,因而掉刀在学生实习过程中是非常危险的。

　　3.2 故障分析处理方案

　　①检查机诫手执行ATC换刀故障排除步骤,把机械手停止在垂直极限位置。检查机械手手臂上的两个卡爪及支持卡爪的弹簧等附件。均没有发现问题，说明机械手夹持刀具紧固，在机械手转动情况下不会出现掉刀现象。②检查刀具夹持情况根据刀具有主轴上装不位的现象分析，可能是主轴内孔中碟簧不能对刀具夹持紧固，从而出现刀装不到位，甚至装不上而掉刀现象。拆开主轴内部，发现碟簧完好。③检查换刀程序针对本故障仅出现在换刀动作过程中，与其他动作无关,编辑一个自动换刀反复执行程序,并运行此程序，以期找到掉刀的真正原因。编辑自动换刀程序如下：00001→S600→M3→G4x3.0→M06一M99→％。在程序运行中、发现如下情况：主轴刀具夹紧没有到位，甚至还没有夹紧动作的情况下，机械手转动，于是掉刀。根据换刀动作顺序分析主轴刀具夹紧到位行程开关误动作引起掉刀故障。打开PLc梯形图,监控该行程开关(输入为X2.5)，反复按压该行程开关，发现20多次压合中有3次

　　X2.5为“0”状态的现象出现两次，同时压合后X2,5不能由“1”状态转到“0状态”的现象出现两次，根据以上判定该行程开关损坏，更换后故障排除。

　　综上所述，加工中心刀具系统的发生故障的原因很多，我们要学会在诊断中要充分利用发散思维、多观察、多分析、多查资料、多动手、多试验，并要善于对已经发生并排除的故障进行总结,以后遇到类似故障情况就能做到胸有成竹了。