加工中心换刀故障典型实例分析

加工中心在一次装夹中，能够实现自动铣削、钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹等多种工序，其中自动换刀系统则是加工中心的关键环节，是加工中心的象征。由于其结构复杂，故障的诊断和排除难度都比较大，加之出现故障的频率较高，常常是维修人员所遇的难题。本文通过3例加工中心自动换刀系统故障修复的典型实例，总结出一些处理过程中的解决方法，以备维修人员参考。

1. 典型实例1

台湾地区产型号为BMC—110T2的加工中心（见图1），系统为FANUC—21i—M，刀库采用的是链条型式。该加工中心在自动换刀过程中，走到第17步时，停止不能动作，机床报警。维修发现，第17步动作为机械手由等待位置平移至刀库。分析认为，17步不执行的原因一般为前一步动作未完成，或者机械已到位，但反馈信号没有给系统，造成中途停止。第16步动作为刀链旋转至该刀对应刀套。目测，从机械位置看，第16步已经完成，下一步并未执行。由于16步动作完成的检测感应开关位置不明确，所以本故障通过梯形图来查找故障点较为方便。查找电气资料，17步机械手由等待位置平移至刀库的输出信号为Y4.4（ARM RIGHTTRAVEL）。打开梯形图，搜索，找到表示输出信号Y4.4的输出线圈，该线圈未亮，说明动作条件不满足。通过递推法向前寻找不满足的原因，即寻找输入信号，最终查到输入信号X13.5不亮，该信号是引起第17不动作的原因。再次查找电路图，输入信号X13.5代表的含义是刀库锁，线号为326，感应开关为LS26，由此可知，刀库锁信号没有反馈给系统是导致故障的原因。通过位置图样寻找到该感应开关，最终发现感应开关损坏，更换后故障排除。

图1 BMC—110T2加工中心

2. 典型实例2

齐齐哈尔第一机床厂生产的型号为SVT—125单柱立车加工中心，系统为西门子802D，刀库采用的是圆盘刀库。该加工中心自动换刀过程中，在X轴移向刀库门附近的换刀点，准备进行抓刀动作时，刀库门不打开，换刀过程停止，恢复原始状态后再次换刀，故障依旧。

以经验来分析，造成该故障的原因有：①X轴并未移到换刀点位置。②位置到了，但是反馈信号没有返回系统。③刀库门故障。④换刀程序或者系统故障。

首先，检查X换刀点机械位置与设定位置， 经检查， 相符合。再检查换刀点处的感应开关信号，信号正常，所以也不是该原因引起。接着检查刀库门，该刀库门的打开闭合是靠气动系统驱动的，所以检查气动系统的压力，未发现问题，手动操作控制刀库门开关的气动开关，刀库门能正常打开，闭合。另外，打开到位、闭合到位的感应信号也都正常，也未发现问题。

至此， 外围故障基本排查完毕，下一步进行系统故障的查找。同时按下【ALT+N】，进入西门子系统画面，输入口令，由普通模式进入专家模式，该换刀程序是由厂家自己设计，储存在机床制造商程序当中，专家模式下可以查看，遂检查该换刀程序。

点击进入【机床制造商程序】，打开【子程序SPF】目录下的Tool change文档，该文档为厂家设定的换刀程序。检查该换刀程序发现，与之前备份的换刀程序相比，该程序中M31、M32两个指令码丢失，所以，换刀程序丢失是导致该换刀中途停止的原因之一，重新输入保存后，再次进行自动换刀，该故障消失。

3. 典型实例3

日本进口，型号为MVR—30的三菱龙门式五面体加工中心（见图2），系统为FANUC 31i，刀库为链条型式。该加工中心为公司2013年新购置设备，一般ATC换刀故障可通过画面操作自主恢复，方便快速。该设备故障为ATC变换器在自动换刀过程中突然停电，再开机时，换刀停止不执行。该故障恢复首先采取两种方法：

图2 MVR－30五面体加工中心

（1）方法一：自动恢复，即打开ATC复位画面（见图3），通过软件操作来恢复。

图3 ATC复位画面

（2）方法二：手动恢复，主要用ATC的M指令代码来操作。

方法一不能恢复时，采用方法二；两种方法都不能恢复时，那么就有可能出现电气元件或者机械部件损坏，这时则需再采用前面实例所说的方法找到故障点，然后进行修复。

本故障恢复过程首先采用方法一：点击按钮【Custom1】，显示出页面后， 选择【主菜单】，再选择【机械菜单】，再打开【ATC复位】，这样换刀过程状态就会显示在画面中。本次故障停止在第4步，即换刀器回旋刀库侧。手轮模式下，通过操作软键【步骤】→【+方向】→【执行】，这样换刀就会自动执行复位动作到下一步；继续按软键【执行】，ATC就会完成复位动作，自动换刀过程完成。也可通过操作按键【连续】→【+方向】→【执行】，这样只需操作一次，机械手就会连续执行复位动作的全部步骤。

按方法一操作， 故障并未消除。接着采用方法二，松开急停， 按下运行准备按钮， 按方法一中的介绍，找到ATC复位画面。换刀过程在第4步停止，即换刀器回旋刀库侧。将模式切换到MDI模式，输入指令M235（ATC周期复位）运行，即取消了原换刀指令；再通过资料找到换刀器回旋刀库侧的动作指令为M107，输入M107→INPUT→【自动启动】按钮运行，这样机械手开始工作，进行到下一步动作；接着再按方法一来恢复，这样ATC换刀完成，故障修复。

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