数控加工中心维护典型实例

魏 敏

（安徽合力股份有限公司，安徽合肥 230601）

0 引言

数控卧式加工中心是集高新技术于一体的机械加工设备，是现代机床发展的主流方向，公司上百台套加工中心广泛应用于产品制造、加工中。结合卧式加工中心日本新泻HN63C/D、SPN63/501、HN80D/W，大宇ACE-HM630，马扎克FMSHCN6800 柔性制造系统、FH8800，普什宁江THMC6350，海天HTM-63H 等设备的维修经验，针对托盘包括B 轴，APC（Automatic Pallet Change，托盘自动交换装置），主轴，刀库包括ATC（AUTO TOOL CHANGE，自动换刀装置）三大部位故障，根据维修经验从故障现象、原因及排除方法进行深入分析，找出故障排除方法。

1 托盘交换APC 典型故障及排除

1.1 托架上升不执行

（1）原因分析：MDI 方式或自动方式问题分析。MDI 方式没有进入手动测试状态，下降及旋转感应开关灯未亮，开关松动。托架感应开关如图1 所示。

图1 托架上升和下降感应开关

（2）排除方法：在MDI 方式下，执行单段托架升。执行M40进入手动测试方式，再执行M41（托盘放松），M43（托架上升）。重新将感应开关支架调整位置并固定紧，并将感应灯调亮。

1.2 当托盘架升起不旋转

（1）原因分析：托架旋转感应开关如图2 所示。

图2 托架旋转感应开关

（2）排除方法：检查升降到位和旋转到位两组感应开关是否各有一个开关灯亮，如不亮调整感应开关距离使其亮起即可恢复正常，按应答开关复位即可正常工作。

1.3 托架旋转到位后不下降

（1）原因分析：①上升及旋转感应开关未亮（图1 和图2）；②旋转电磁阀执行未到位。

（2）排除方法：先手动旋转电磁阀换向到位（图3），重新将感应开关支架调整位置并固定紧，直到将感应灯调亮。

图3 托架旋转电磁阀

1.4 托架下降到位时不能进行下一步

（1）原因分析：下降感应开关有松动，或感应开关位置没有调到下降到位的感应区，没有感应到信号。

（2）排除方法：①按下紧急停止按钮，用登高梯看托板旋转到位下降开关感应灯是否都亮。如果已下降到位，将其旋转感应开关灯调亮（图1）；②灯亮，人严禁进入机床。上述完成后松开紧急停止按钮，按[RESET]复位键和应答开关即可正常工作。

1.5 注意事项

注意事项1：托盘交换时托盘定位销必须到位（感应开关灯灭），托盘定位销感应开关如图4 所示。

图4 托盘定位销感应开关

注意事项2：托盘交换时附加工作台必须放在正确位置，并使托盘在位感应开关亮起。托盘到位感应开关如图5 所示。

图5 托盘到位感应开关

1.6 在MDI 方式下单段执行程序

在MDI 方式下按下列步骤执行单段托架升降、旋转，看是否正常。按以下步骤顺序执行指令：

M40（进入手动测试状态）

M41（工作台放松）

M43（交换架升起）

M45（交换架旋转）

M44（工作台下降）

M42（工作台夹紧）

M46（退出手动测试状态）

2 机械手ATC 常见换刀故障及排除

2.1 机械手换刀时，刀柄插入后机械手臂不能松开

NO：6938——X 轴换刀位置范围上限

NO：6939——Y 轴换刀位置范围上限

NO：6958——X 轴换刀位置范围下限

NO：6959——Y 轴换刀位置范围下限

检查主轴松刀电磁阀是否动作，主轴松刀检测开关是否正常；检查拉钉长度、型号是否符合要求及松动。

（2）排除方法：①先按紧急停止后再松开紧急停止，目的在于消除当前换刀程序（此时严禁按[RESET]复位键和[]应答开关）同时将倍率拨至0%。防止误动作；②拆开机械手电机罩壳，拨动电机制动器手柄，将电机制动器打开（图6）；③用17 mm 的套筒扳手或活动扳手顺时针摇动电机后端螺母，同时另外一人将操作面板上的[]主轴手动开关按下灯亮，再将[]主轴松刀开关一直按住。（目的是让主轴拉爪松开）另一人同时顺时针摇动机械手慢慢松开刀柄，先将一木板垫于主轴下，防止刀柄落下，以免砸坏防护罩或砸伤脚，严禁人站在主轴正前方及跨在刀库门上。当机械手完全脱开刀柄时，松开[]主轴松刀开关，此时主轴拉爪拉紧刀柄，再继续顺时针摇动电机轴。直至机械手臂摇到零位后，即3 个感应开关中处于两侧的两个开关灯亮后，再摇半圈感觉轻松后，同时机械手不再动作后，即表示机械手恢复到位；④此时人离开刀库，按[]主轴手动开关退出主轴手动方式；⑤在点动方式下将主轴移动到机床操作站附近，取下刀柄（按主轴手动，取下刀柄后一手抓住刀柄，另一手按松刀按钮，防止刀掉下来，然后将按钮恢复关闭并检查刀柄拉钉有否松动及长度型号不符；⑥看主轴松刀夹紧感应开关是否感应正常，应只有一个感应灯亮。动作完成后，人必须离开机床内，再按[RESET]复位键和[]应答开关。换刀机械装置如图6 所示。

图6 换刀机械装置

2.2 当机械手换刀不能拔刀时

（1）原因分析：MDI 方式或自动方式下问题分析。①检查刀柄槽宽与机械手槽宽是否一致。②检查主轴松刀电磁阀是否动作，主轴松刀检测开关是否正常。

（2）排除方法：①先按急停后再松开急停，目的在于消除当前换刀程序（此时严禁按[RESET]复位键和[]应答开关）同时将倍率拨至0%，防止误动作；②撤开机械手电机罩壳，拨动电机制动器手柄，将电机制动器打开见（图6）；③用17 mm的套筒扳手逆时针摇动电机后端螺母让机械手空刀原路返回，先将一木板垫于主轴下，防止刀柄落下，以免砸坏防护罩或砸伤脚，严禁人站在主轴正前方及跨在刀库门上，当机械手完全脱开刀柄时，此时主轴拉爪拉紧刀柄，再继续顺时针摇动电机轴。直至机械手摇到零位后，即3 个感应开关中处于两侧的两个开关灯亮后，再摇半圈感觉轻松后，同时机械手不在动作后，即表示机械手恢复到位；④此时人离开刀库；⑤在点动方式下将主轴移动到机床操作站附近，取下刀柄（按主轴手动，取下刀柄后一手抓住刀柄，另一手按主轴松刀开关，防止刀掉下来，然后将该开关关闭，并检查刀柄拉钉有否松动及长度型号不符；⑥看主轴松刀，夹紧感应开关是否感应正常，应只有一个感应灯亮。动作完成后，人必须离开机床内，再按[RESET]复位键和[]应答开关。

设计意图： 通过小结，完善知识体系、巩固所学知识，也为后续知识的学习埋下伏笔；并通过问题“是不是所有生物的细胞都要通过内环境发生物质交换呢？”，明确单细胞动物与多细胞动物进行物质交换的区别。

2.3 当机械手换刀掉刀

（1）原因分析：MDI 方式或自动方式下问题分析。①检查刀柄槽宽与机械手槽宽是否一致，主轴刀柄拉钉有否没有旋紧或规格不对；②检查主轴松刀电磁阀是否动作，主轴松刀检测开关是否正常；③检查换刀位置是否正确。

（2）排除方法：①单独试刀柄与拉钉能否拉紧；②主轴松刀与拉紧是否动作；③重新校验换刀点位置是否正确，并修改参数号：NO：1241 里设定的换刀点位置，修改NO：1241 参数之后，应相应修改以下参数：

NO：6938——X 轴换刀位置范围上限

NO：6939——Y 轴换刀位置范围上限

NO：6958——X 轴换刀位置范围下限

NO：6959——Y 轴换刀位置范围下限

当机械手将刀柄安全拔出后，在机械手水平状态时用扳手按住机械手插销同时用力将刀柄取下。

3 转台常见故障及排除

3.1 端齿盘工作台不能上升

（1）故障状态：MDI 方式或自动方式下问题分析。

M91——端齿盘夹紧（或端齿盘下降）

M92——端齿盘放松（或端齿盘上升）

托盘交换手动测试未退出；端齿盘下降感应开关未亮，感应开关支架有松动现象，或感应距离不对，端齿盘下降感应开关如图7 所示。

图7 端齿盘下降感应开关

（2）排除方法：MDI 方式下执行M46（退出托盘架交换手动测试）；按下机床“紧急停止按钮”将端齿盘下降感应开关调亮然后再按[RESET]复位键和[]应答开关。

注：此时端齿盘上升感应开关不能同时亮。

3.2 端齿盘工作台上升后不旋转

（1）原因分析：MDI 方式或自动方式下问题分析。端齿盘上升感应开关未亮，感应开关支架有松动现象，或感应距离不对，端齿牙盘各信号开关如图8 所示。

图8 端齿牙盘各信号开关

（2）排除方法：按下机床“紧急停止按钮”将端齿盘上升感应开关调亮，然后再按[RESET]复位键和[]应答开关。

注：此时端齿盘下降感应开关不能同时亮。

3.3 端齿盘工作台旋转后下降不到位

（1）故障状态：MDI 方式或自动方式下问题分析。①端齿盘旋转位置不对，出现上下齿盘顶齿现象；②回零感应开关出现松动，零位位置已出现偏移。

（2）排除方法：手动接通端齿盘上升电磁阀（要拔掉电磁阀上的线圈否侧不能换向），让端齿盘上升，上升感应开关灯亮后，重新执行B 轴回零，看回零位置上下齿盘是否对齐，不顶齿，否侧用参数“1850”号进行B 轴位置偏移。

4 主轴拉爪常见故障及排除

主轴换刀后不执行下一步动作。

（1）故障状态：MDI 方式或自动方式问题下分析。机械手换刀不正常出现[]应答开关灯亮，拉刀感应开关感应不正常（同时亮，或同时灭），主轴换刀感应开关如图9 所示。

图9 主轴换刀感应开关

注：正常情况下为一个感应开关亮，拉刀电磁阀不换向。

（2）排除方法：①按下机床[紧急停止]按钮，然后将拉刀感应开关其中一个调亮、另一个应调灭，再按[]应答开关；②观察拉刀电磁阀是否换向或阀芯卡住，清洗阀芯，主轴换刀液压装置如图10 所示。

图10 主轴换刀液压装置

5 结束语

数控卧式加工中心是集高新技术于一体的机械加工设备，是现代机床发展的主流方向，公司上百台套加工中心广泛应用于产品制造、加工中。其突出优点是：工序集中，对加工对象的适应性强，加工精度高，加工生产率高，操作者的劳动强度减轻，经济效益高，有利于MES（Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行管理系统）介入生产管理。但维修难度大，通过典型、常见卧加故障分析锻炼培训高技能维修人员。