斗山ACE-V950立式加工中心刀具交换控制及卡刀故障的处理

李鑫，王会玲

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心刀具交换控制及卡刀故障的处理

李鑫，王会玲

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

斗山ACE-V950立式加工中心在我公司主要用于桥壳的加工，由于其换刀装置的动作控制比较复杂，包含机械、电气与PMC、液压和检测等技术，所以自动换刀装置的故障率比较高。本文以主要介绍斗山ACE-V950立式加工中心自动换刀装置刀具交换的控制，列举了一些常见卡刀故障的分析与处理。

加工中心；刀具交换；卡刀；PMC 诊断

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-118-03

引言

斗山ACE-V950立式加工中心是由韩国斗山机床株式会社制造的高速加工中心，其刀库为链式刀库，换刀装置为带机械手的自动换刀装置。由于其自动换刀装置结构比较复杂、控制为机、电、液联合控制，复杂系数高等原因。所以其自动换刀装置的故障维修比较困难。本文结合我们近几年的维修经验，简要叙述了斗山ACE-V950立式加工中心自动换刀装置刀具交换动作的控制及常见卡刀故障的分析与处理。

1、自动刀具交换动作步骤

（1）程序执行到选刀指令 T 码时，系统通过方向判别后，控制刀库电动机正转或反转，刀库中刀位计数开关X5.1开始计数（计算出到达换刀点的步数），当刀库上所选的刀具转到换刀位置后，旋转刀库电动机立即停转，完成选刀定位控制。

（2）T 码执行后，倒刀气阀线圈获电，气缸推动选刀的刀杯向下翻转90°，刀套主轴侧检测信号开关X5.6（行程开关）发出信号，完成倒刀控制，同时这个信号还是交换刀具的开始信号。

（3）执行到交换刀具指令，交换刀具指令一般为 M06（实际是调用O9001号程序），首先各轴自动返回换刀点（机床的第二参考点），且实现主轴定向，然后换刀电动机起动运行， 通过锥齿轮、凸轮滚子、十字轴带动机械手从原位逆时针旋转60°， 进行机械手抓刀控制， 当刀具松开指令开关X6.2发出到位信号后，换刀电动机立即停止，打刀油缸打刀。

（4）主轴刀具松开到位检测开关X3.2发出信号后，换刀电动机起动运行，通过圆柱凸轮、杠杆使机械手下降，进行拔刀控制。

（5）当机械手完成拔刀控制后，换刀电动机继续运转，通过锥齿轮、凸轮滚子、十字轴带动机械手逆时针旋转180°，使主轴刀具与刀库刀具交换。然后通过圆柱凸轮、杠杆、拉刀弹簧使机械手上升，把交换后的刀具分别插入主轴锥孔和刀库的刀套中。机械手完成插刀后，刀具夹紧指令开关X5.4（接近开关）发出信号使电动机立即停止。刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具。

（6）当主轴刀具夹紧到位检测开关 X3.2（接近开关）发出信号后，换刀电动机起动运行，通过锥齿轮、凸轮滚子、十字轴带动机械手顺时针转动 60°，回到机械手的原点位置。机械手原位开关X6.1（接近开关）接通后，换刀电动机立即停止。

（7）机械手原位到位开关X6.1（接近开关）接通后, 回刀气阀线圈获电，气缸推动刀杯向上翻转90°，为下一次选刀做准备。刀套刀库侧检测开关X5.7（行程开关）接通，完成整个换刀控制。

2、自动换刀装置故障诊断的方法

自动换刀装置的工作基本上都是顺序工作，所以只要熟悉换刀动作的过程和掌握PMC的控制对维修是很重要的。

ACE-V950立式加工中心采用FANUC 18i系统，FANUC 18i 系统的PMC 诊断方法。

2.1 利用梯形图在线进行诊断

按系统功能键SYSTEM，再按系统操作软件[ PMC] 就会显示PMC 功能画面，按软件PMCLAD，梯形图就会出现在显示器上，梯形图显示画面中，信号接通为黑色显示，信号断开为白色显示，在梯形图下面对应有如下软键功能如下：

[TOP] 返回梯形图开始位置；

[BOT TOM] 返回梯形图结束位置；

[SRCH] 搜索梯形图中信号触点的操作软键；

[W- SRCH] 搜索梯形图中信号线圈的操作软键；

[F- SRCH] 为搜索系统中功能指令的操作软件，先按[ FSRCH]，然后在按相应的功能指令号，就显示对应的功能指令。

要根据机床的程序和动作过程，熟悉PMC 控制原理，查找对应的传感器和限位开关等电器元件的位置和动作原理是非常重要的。

2.2 利用PMC 的状态诊断机床的故障

按系统功能键SYSTEM，再按系统操作软键[ PMC] 就会显示PMC 功能画面，按软件[ PM CDGN] 出现PMC 诊断画面，再按软件[ STATUS]显示器将会显示PMC 中存储器对应地址单元的数据信息，可以按相应的X、Y、G、F 和R、D 等地址单元就可以观察其内容，我们可以根据数控机床电气控制原理图中提供的X、Y 信息观察机床侧的开关、按钮和传感器等状态，并可利用观察Y 的信息状态分析故障在机床侧还是数控系统内部，当然可以通过FANUC 18i 系统提供的F、G 信号的意义，确定数控机床的故障在CNC 侧还是在机床侧等。

3、自动换刀装置常见的卡刀故障的分析与处理

3.1 机械手拔刀时卡刀

原因：（1）刀具松开指令开关（X6.2）故障

（2）刀具松开到位检测开关（X3.2）故障

（3）刀具松开电磁阀故障

（4）松刀液压缸漏油

（5）主轴系统故障导致的不能松刀

排除方法：

（1）在换刀过程中，各动作的完成信号均由感应开关发出，只有上一动作完成后才能进行下一动作。当刀具松开指令开关X6.2发出到位信号后，打刀油缸才开始打刀。如果感应开关未发信号，则打刀油缸就不会打刀。卡刀时观察主轴刀具是否松开，如果没有松开，利用梯形图在线进行诊断，查看刀具松开指令开关X6.2的状态情况，如果X6.2没有接通，则需要检查刀具松开指令开关。

（2）卡刀时如果主轴上的刀具已经松开，就需要检查刀具松开到位检测开关X3.2的状态情况。利用PMC 的状态诊断查看刀具松开到位开关X3.2的状态情况，如果开关没有接通，则需要检查刀具松开到位开关。

（3）主轴的松刀是由电磁阀接通液压缸来完成的。如电磁阀失灵，则液压缸未进油，刀具就松不了。检查主轴的松刀电磁阀动作是否正常。

（4）松刀液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作，或行程不到位，打开主轴箱后罩，检查主轴松刀液压缸，检查液压缸是否到达松刀位置以及是否有漏油现象。

（5）主轴系统故障时，在手动状态下也不能松刀。刀具是靠碟簧通过拉杆和弹簧卡头而将刀具柄尾端的拉钉拉紧的。松刀时，液压缸的活塞杆顶压顶杆，顶杆通过空心螺钉推动拉杆，一方面使弹簧卡头松开刀具的拉钉，另一方面又顶动拉钉，使刀具下移而在主轴锥孔中变松。主轴系统不松刀的原因主要有以下4点：①刀具尾部拉钉松；②顶杆出了问题，已变形或磨损；③弹簧卡头出故障，不能张开；④叠簧坏。

3.2 机械手装刀时卡刀

原因：（1）机械手回位弹簧坏

（2）刀具夹紧指令开关X5.4故障

（3）刀具夹紧到位检测开关X3.1故障

（4）电机摩擦片打滑

排除方法：

（1）装刀时卡刀首先检查刀具是否已经装到位，如果刀具没有装刀位，检查机械手回位弹簧，如果弹簧断，更换弹簧。

（2）装刀时刀具已经装到位，但是没有夹紧。利用PMC的状态诊断或梯形图在线查看刀具夹紧指令开关的状态，如果没有接通，检查刀具夹紧指令开关。

（3）装刀时刀具已经装到位，且已经夹紧。利用PMC 的状态诊断或梯形图在线查看刀具夹紧到位检测开关的状态，如果没有接通，检查刀具夹紧到位检测开关。

（4）装刀时刀具已经装到位，且已经夹紧，刀具夹紧到位检测开关也接通。利用PMC的跟踪功能跟踪X6.2、X3.2、X5.4、X3.1、Y38.1（机械手电机）信号，发现各开关动作正常，且Y38.1有输出，说明机械手电机转动但机械手没动，故怀疑机械手电机摩擦片打滑。检查机械手电机摩擦片是否松动或损坏。

3.3 主轴定向位置存在偏差

排除方法：机械手在扣刀和回位时声音较大，手动扣刀会发现主轴卡口和刀具的卡口对不齐。此时需要修改 4077号参数（主轴定向停止位置偏移量）来改变主轴定向的角度。

3.4 主轴换刀位置异常

排除方法：机械手在扣刀时声音较大，仔细观察机械手与主轴刀具，发现机械手扣刀时没有在主轴刀具T型槽的中间位置。因为该机床换刀时各轴都要回到换刀点即第二参考点，所以只需要通过修改1241号参数中Z的值即可调整换刀时Z轴的位置。

3.5 机械手轴承坏

排除方法：用手沿轴向拉动机械手，会发现机械手轴向有窜动，且窜动量较大。检查机械手轴承并对损坏的轴承进行更换。

4、结论

自动换刀装置的工作基本上都是顺序工作,我们熟悉换刀动作的过程和掌握 PMC的控制后，在自动换刀装置出现卡刀故障时，结合上面所列举的一些常见卡刀故障的分析与处理方法，从机械、电气、液压各方面入手，很快就会解决问题，从而减少加工中心的故障停机时间。

[1] 张爱红．FANUC数控系统连接调试与维护〔M〕．北京：人民邮电出版社，2010．7.

[2] 熊军．数控机床维修与调整〔M〕．北京：人民邮电出版社，2007．10.

[3] 余仲裕．数控机床维修（高职类）〔M〕．北京：机械工业出版社，2011．1.

Doosan ACE - V950 vertical machining center tool exchange control and deal with the card knife fault

Li Xin, Wang Huiling
(Shaanxi han DE axle co., ltd. Shaanxi Xi’an 710201)

Doosan ACE-V950 vertical machining center in our company is mainly used for axle housing, owing to the complicated motion controlling in it, which involves technologies of mechanical, electrical and PMC, hydraulic pressure and detecting, flaw occurrence tend to be higher in the automatic tool charger. The essay mainly introduced controlling in the device of automatic tool charger of ACE-V950 vertical machining centre produced by Doosan, and some common swaging clamps’fault analysis and processing.

Processing Center; Tool Exchanging; Swaging Clamp; PMC Diagnosis

U463.5

A

1671-7988(2015)05-118-03

李鑫，就职于陕西汉德车桥有限公司。