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卧式加工中心自动换刀刀库的故障分析与排除
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随着现代科技的飞速发展，数控日益成 为现代制造业的加工设备主体。自动换刀系统 (ATC)包括刀库机构、换刀机构以及控制系统等部 分，是加工中心的重要组件。JE60S配 备FANUC48iMB数控系统，主轴系统采用了电主轴 结构，进给系统为伺服电机、滚珠丝杆螺母副组合， 性能稳定可靠，配备了 ATC (自动交换刀具）、APC (自动交换工作台）装置，有着很高的自动加工能 力，一次装夹就能完成铣、钻、攻丝等多种加工。正 是如此，它产生的故障很多时候都是机电一体的复合 性故障，其中机床的ATC故障是主要故障之一，据 统计占总故障的35%?40%之多。因此，如何快速、 准确地排除JE60S ATC故障对于生产来说具有明显的 现实意义，文中结合实际案例来说明ATC故障的维 修技巧。
1加工中心自动换刀的原理及过程
JE60S卧式加工中心的ATC机构由链式刀库、选 刀机构、刀具交换机构和刀具在主轴上的自动装卸机 构4个部分组成。ATC的辅助M指令主要有：M6换 刀，M19主轴定位，M86刀库初始化等。
其换刀的过程为：首先将所用刀具***在合乎标 准的刀柄上，装刀入库；换刀时根据选刀指令先在刀 库选刀，选刀过程如图1所示；辅助M指令通过系统译码到PLC中R点（内部继电器），由刀具交换装 置从刀库和主轴上取出刀具，进行刀具交换，然后将 新刀具装入主轴并将用过的刀具放回刀库。
2故障维修案例
利用刀库（MAG)实现自动换刀是目前加工中 心大量使用的换刀方式，独立的刀库大大增加了刀具 的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔 离各种影响加工精度因素的干扰。加工中心常用的刀 库类型有盘式刀库和链式刀库。
JE60S的刀库容量为40把刀具，通过一伺服电 机进行驱动。伺服电机经联轴器带动一蜗杆旋转，蜗 杆带动蜗轮再经过两个齿轮减速，传递到链轮，最后 带动链条作旋转运动。刀库的夹紧和放松动作是由设 置在刀库中间的一液压油缸进行控制的。
故障1: JE60S加工中心在执行换刀指令时，机 床无动作。屏幕上显示&PT3023. POT SET IS NOT COMP&。
分析及处理过程&& &PT3023. POT SET IS NOT
COMP&含义为选刀未完成。检查系统PMC信号，界 面如图3所示，X1.0为&0&，表明刀套没有在主轴 侧换刀位置。进入ATC手动操作界面解锁后开始手 动操作，打开刀库防护门后，仔细观察刀库，发现刀套夹在了刀库和选刀位置间的狭小位置。
对刀库进行手动操作，先将卡住的刀套手动返回 刀库。刀库放松后按下刀库正转键，发现刀库转动不 到位。正常情况下应该每按一下刀库就转过一个刀套 的位置。而现在每次转动刀套位置总会有1mm左右 的偏差，而且偏差时大时小，从而导致了刀套无法运 动到换刀位置。结合刀库的转动原理，刀库的转位是 由伺服电机带动蜗轮蜗杆进行运动的，转不到位应该 是伺服电机编码器故障或者是蜗轮蜗杆间隙大引起 的。本着先机后电维修原则，决定先检查机械间隙。 打开盖板发现收紧蜗杆的盖端有松动的现象，导致了 蜗轮副轴面间隙的增大。在调整好轴面间隙后重新进 行手动刀库转位，刀库已能准确地转过一个刀套位 置，但由于刀库的零点位置已有偏差，所以还需要对 刀库零点进行微调。由于刀库伺服电机对应的伺服放 大器是FANUCp系列放大器，所以利用FANUC系统 中的PMM功能，修改其参数。JE60S提供了一个特 殊的功能能使刀库作点动旋转，同时按下&RESET& 键和手动操作ATC键，屏幕下方会出现&HND & 标志。此时先将刀库回零再将刀库慢慢地旋转到正 确的位置，保证刀套可以顺畅地移动到换刀位置。 然后进入PMM界面，按下POS软键，记录偏差值， 再将偏差值输入181#参数，如图4所示。关机后 开机再将刀库回零，发现刀套已在正确位置，问题 得到解决！
故障2: JE60S加工中心在自动交换刀具时发生 卡刀现象。屏幕显示&TL2003. SPUNCLAMPISNOT- COMP&主轴松刀未完成。
分析及处理过程。该故障属于自动装卸机构故 障。JE60S的刀具夹紧机构采用了蝶型弹簧夹紧、液 压油缸松刀的方式。因此首先检查松刀的液压机构。 采用捅阀作业，发现手动能进行松刀动作，但在松刀 同时主轴内部有一连串异常响声，判断是电磁换向阀 存在故障。更换电磁阀后，机床恢复正常工作。但在 正常工作几次后还是会不定期地出现&松刀未完成& 的警报。检查PMC信号，发现松刀X7. 3状态不稳 定。为此检查接近开关，发现其固定螺母有松动现 象。重新微调了接近开关的位置，直至信号每次都能 稳定输出后，固定螺母，故障即排除。
通过以上实例，发现加工中心ATC故障的内容 比较丰富，机械、电气、液压每一个环节的问题都能 引起ATC故障，导致无法换刀。有时故障现象一样， 报警内容一样，但引起故障的原因却不一样，这就需 要维修人员透过现象看本质。发生故障后先&看& 看报警内容，看故障现象，检查PMC信号，熟练掌 握PMC信号的含义，快速准确地找到故障点；其次， 要掌握_定的机床实际操作能力，特别是一些手动操 作功能，在维修ATC故障时经常需要进行_些手动 操作。要清晰地掌握整个刀具交换的过程，每_个环 节都不放过，这样在遇到问题时才能抽丝剥茧，最后 找到故障原因。
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加工中心常见报警及解决方法
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官方公共微信排除三菱数控系统故障七案例(二）
5．案例五：“手动绝对功能”的影响调试C70 CNC时出现下列现象：走MDI时， 轴没有走到程序指定位置。程序指令是“G90 G0X一700．”；但在显示屏上观察，“X一650．”就停止了，而且其数值还会随机变化。在坐标值画面观察各坐标系的坐标值时，发现系统是以G54坐标系为基准运动，不是以机床基本坐标系运动，而显示屏上显示的数值是机床基本坐标系的数据。
但G54坐标系没有设定偏置值，即G54坐标系与机床基本坐标系等价。而在调试中观察到，G54的偏置值总在变化。为什么G54的偏置值每次都有变化呢?三菱CNC系统中有一“ABSN” 功能。中文译为“手动绝对值” 功能。其接口为Y728，这一功能也会影响到坐标系。改变这个功能，即在PLC程序中使Y728=ON，运行中G54坐标值就和基本机床坐标系坐标值完全一样。如何解释这一现象呢?“手动绝对ABSN” 的含义是ABSN=ON，则手动移动量计入“绝对位置寄存器”。ABS=OFF，则手动移动量不计入“绝对位置寄存器”。即手动状态下使轴移动一段距离，NC系统并不使其计入“绝对位置寄存器”。这个“绝对位置寄存器”反映的是基本机床坐标系数值。如果ABS=OFF，手动移动量不计人“绝对位置寄存器”。当手动移动某一轴离开原位置一段距离后，“绝对位置寄存器” 的值没有变化。调试中，先用手轮移动 轴=50mm。在坐标值画面可以观察到：基本机床坐标系：O；G54坐标系=50；当前坐标系=0。基本坐标系并没有计人“手轮移动的值”，但移动的值被计入了“G54坐标系”。在MDI下走程序“G90 GO X一700．”，行走完毕后显示值为：基本机床坐标系=一650；G54坐标系=一700；当前坐标系=一650。NC系统是默认G54坐标系的，所以关键是当ABS功能=OFF时，手动移动量被计入G54坐标系，而未被计入基本坐标系。所以程序以G54坐标系移动。G54坐标系反映了实际值，而基本坐标系未反映实际值。当ABS功能=ON时，手动移动量被计入G54坐标系，也被计人基本坐标系，这样G54坐标系就与基本坐标系相同。所移动的数值在两个坐标系中就相同了。这样就解释了上述现象。总结：① “绝对位置寄存器”仅仅表示基本机床坐标系的数值。②手动移动的数值被计入了“G54坐标系”。③程序默认“G54坐标系”。④在PLC程序中应该使预先ABS：ON，程序是以G54坐标系运行的。6．案例六：伺服电动机运行出现闷响某配用三菱M64系统的加工中心经过搬迁后重新安
目前，大多数数控机床采用增量编码器作为位置检测元件。系统断电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，所以机床开机后要进行返回坐标系操作。1．数控机床返回参考点的作用对于数控机床，一旦参考点建立后，下面三个功能方可生效。以FANUC 0i数控系统为例说明如下：(1)机械零点(1240中设置的值)、坐标系零点(G54)均是建立在机床参考点基础上的。(2)可使螺距补偿功能生效，用于消除丝杠间隙的累积误差及丝杠螺距误差对加工的影响。(3)可使数控机床行程软限位功能生效(注：此功能可以通过修改行程检测的参数#1300来实现。当第6位LZN置“0” 时，给数控机床通电进行存储式行程检测，不返回参考点，软限位即可生效。置“1”时数控机床上电不进行检测，不返回参考点，软限位功能无效)。2．数控机床参考点和机械原点的区分机械原点是机床厂家在装配时就已确定好，操作者装。客户报告，开机运行时 轴工作台运行出现极大的闷响声，而在原厂运行时一切正常。分析：伺服电动机运行出现闷响是振动的一种，一般是伺服电动机的运行频率区域与机床的固有频率区重合，形成共振而表现成剧烈的振动。由于该加工中心经过搬迁后重装，其固有频率可能发生改变，故形成了共振。处理：建议客户修改参数#2238。该参数的作用是设定“共振频率”，如果机床的***发生比以前更紧固，则降低该参数值，反之升高。客户照此修改参数后，振动消除。
7．案例七：GOT与CNC的通信故障在调试三菱C64 CNC和C70 CNC时都遇到控制器
是无法改变的。不同的机床，机械原点位置是不一样的。为了使数控系统识别机床原点，我们把机床所使用的位置检测元件所发出的栅格信号或一转脉冲信号通过参数偏移确立的点称为电气零点。所谓返回参考点，严格意义上是回到电气栅格零点，而这个电气栅格零点是可以通过参数改变的。每台机床可以有一个或几个参考点(分别称之为第一参考点、第二参考点、第三参考点等)，如加工中心自动换刀(ATC)、自动交换工作台(APC)等。而每台机床只有一个机械原点。3．数控机床回参考点的几种方式配置FANUC数控系统的机床可以实现增量式编码返回参考点、绝对式编码返回参考点和距离编码式编码返回参考点等方式。目前，大多数数控机床采用增量式编码器返回参考点。采用增量式编码器返回参考点的回零工作方式是：工作台快速接近减速开关，当碰到减速开关开始低速寻找栅格作为机床参考点。CNC与触摸屏GOT的连接问题。在三菱数控系统中的C64 CNC和C70 CNC可以与触摸屏相连接，连接方式都是以太网。初次连接时触摸屏总是显示“COMMUNICA~ON ERROR”，即“通信错误”。经过多次连接试验，得出操作要领如下：①必须首先对CNC系统进行格式化。这样在CNC一侧，其IP地址就确定了。② 在GOT一侧设定的IP地址前3位，必须与CNC一侧相同，第4位必须不同。经过以上设置后，能够实现CNC与GOT的通信。MW (收
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