加工中心刀库零位检测故障分析两例

加工中心刀库零位检测故障分析两例 2004年6月2日

加工中心刀库零位检测是换刀过程中一个不可忽视的动作。往往会因为零位检测不准而出现刀库定位不准、刀号混乱等故障，导致机床无法正常工作。以下就两例特殊零点检测故障进行分析说明。 （1）维修实例1

英国桥堡立式加工中心VMC800XP刀库回参考点故障。（配GE—FANUC18i数控系统）

故障现象：①开机时，机床出现“2065Machinr not reference”报警；执行手动回参考点随即出现“2043 Reference switch fault(x9.0/x9.2)”报警，同时刀库不停地旋转。当1号刀套接近刀位时，刀库停止转动（此时1号刀套离换刀位置还差一段距离），同时出现“2031 Tool - magazine count fault(x5.5)”报警；执行复位、重新回参考点，故障依旧。②刚开机时不出现①中的故障，但是执行几次换刀后又出现①中的故障。

从以上故障现象分析，可将故障范围归结到刀库出故障。但究竟上面的报警号中哪个是最关键的？我们对刀库的结构进行了分析。该刀库由变频器（分中速、低速）驱动电动机→蜗杆→蜗轮→齿轮机构拖动刀库旋转。1个三角形盘片跟随转动，盘片与计数传感器（X5.5)实现刀库计数；盘片与两个刀套到位检测接近开关（X4.1/X6.3)配合实现刀库减速、准确停止到位；同时在刀库旋转装置上，设定1个机械挡块与零点检测接近开关（X5.4）实现刀库机械零点检测，当1号刀套停在换刀位置时正好为刀库零点。各传感器大致位置如图1。

注：图1 传感器位置图 见《制造技术与机床》2004年第3期第85页

开机出现报警后，我们板开电动机抱闸手柄，盘动电动机使刀库中的1个刀套准确地停在换刀位置，且此时不出现报警。执行几次换刀后有时又出现②中的现象。经反复试验发现：选刀时只要1号刀套不经过换刀位置（即刀库零点）就不会出现报警。开机时只要1号刀套不停在换刀位置也还会出现报警。由此分析报警与1号刀套的位置有关（刀库零点）。我们通过查看诊断参数X4.1、X6.3、X5.5、X5.4状态，在刀库转动时其信号均有明显变化，也就是说接近开关性能良好。为什么在接近1号刀套时停？指令从哪来？用手盘动电动机让1号刀套慢速经过换刀位置，发现刀库零位传感器X5.4经过零位挡块时，只在挡块的前半位置有信号（理论上应与挡块接近的整个过程中都有信号X5.4为1），而此时1号刀套没有到位（当任意刀套在换刀位置时，X4.1、X6.3都应同时为1）。根据换刀结构分析，在1号刀套过换刀位置时，X4.1、X6.3、X5.4应同时为1。其信号示意如图2。

┌────────┐ │ 挡 块 │ └────────┘ X5.4 ┌────────┐

───┘ └───── X4.1 ┌─────┐

1、刀库顺时 ────┘X4.1=1时 └────── 针旋转时 X6.3 刀库减速┌┐

─────────┘└────── X6.3=1时

X6.3 ┌─────┐刀库停止转动

2、刀库逆时 ────┘X6.3=1时 └────── 针旋转时 X4.1 刀库减速┌┐

─────────┘└────── X4.1=1时 刀库停止转动

图2 信号示意图

根据以上分析，人为地再次将除1号刀套以外的任意刀套盘到换刀位置（此时没有报警），执行“M06 T01；”指令，出现报警；然后执行手动回参考点，仔细观察X4.1、X6.3、X5.4的变化情况，发现X5.4为1时间过短，而导致刀库没有旋转到位就停止转动。通过调整，减小X5.4接近开关与机械零位挡块的距离，再次运行，故障排除。此次报警内容不固定，但实际都是因为刀库零位信号不对引起的。 （2）维修实例2

JCS—018A立式加工中心由北京精密机床厂生产，配FANUC 6M系统，刀库采用直流伺服电动机驱动，采用旋转变压器检测的栅点回零方式。在一次维修中，维修人员将刀库伺服电动机取下修理（因绝缘性能不好），再次装上以后换刀时，刀库中要换的刀总是离取刀位置差一点，我们执行刀库回零，也总是离机械原点差一点。我们不得不从电气方面来分析。图3是刀库回零有关信号的示意图。

注：图3 回零信号示意图 见《制造技术与机床》2004年第3期第87页

在刀库回零时，以快速进给速度FH向零点靠近。当开关撞到撞块时，发出减速信号B.DECY,NC控制电动机自动减速，以FL速度趋近零点。当开关脱离挡块时，B.DECY信号变1，控制刀库停在所检测到的旋转变压器的第三者1 个波距零点上（即刀库零点）。 但是根据实际情况来看，该波距零点与实际刀库机械零点不一致。机床的刀库零点由于机械位置已定，无法作改动，唯一的办法是调波距零点。由此可分析——在拆装电动机时旋转变压器已发生转动。由于该位置控制系统没有相关调整资料（采用FANUC简易位置控制器），我们只得从调旋转变压器的旋转角度来调整。具体方法如下：

① 执行刀库回零动作，使其回到旋转变压器的第1个波距零点上。

② 轻轻脱开旋转变压器与电动机相连的齿轮，人为地盘动电动机轴，使刀库旋转到机械零点，然后保持旋转变压器脱开前的角度，现将其装在电动机轴上。 ③ 执行刀库回零，故障排除。

从上述两例看似特殊的回零故障分析情况来看，实际上都符合一个原理：机械零点与电气零点重合实现精确回零。在例1中实际上就是机械零点信号X5.4故障（X4.3/X6.3同为1时的位置就是电气零点），例2中是电气零点位置不准。在维修中只要能灵活运用该原理，遇到刀库回零等类似问题就会迎刃而解。

…… 摘自《制造技术与机床》 2004年第 3 期 ……