數控立車自動換刀常見問題分析處理

陳裕軍 周彬彬

摘 要：針對數控立車常見的自動換刀故障，通過對換刀程序以及換刀結構、原理的分析和解讀，提出數控立車自動換刀問題的原因分析和解決方法。

關鍵詞：數控立車;自動換刀;常見問題

一、換刀常見故障及分析

（一）執行換刀動作在執行到某一動作后突然停止故障現象及原因分析

1.故障現象及影響

數控立車在執行正常的換刀程序時，主軸側刀具號與刀庫側刀座號一致，機床能執行自動換刀程序，刀庫側門與Z軸側門都已經打開，Z軸已經入庫并執行到原有刀具位置向下走，此時換刀動作停止并報警。該故障Z軸下放刀具后，Z軸上刀具與刀盤之間存在間隙，Z軸未能及時抬起導致換刀動作停止，此時若對系統執行復位，由于換刀程序未完成即便強制終止，將導致機床出現報警。

2.原因分析

從程序分析可得出如下動作流程圖：

從動作流程來看，Z軸移動需經過第一、二、四參考點，Z軸下放刀具準停點為第四參考點，當下放完成后動作停止，無下一步動作。若Z軸刀具與刀盤直接存在間隙或者發生卡壓，其直接原因為Z軸下方位置不對導致，而Z 軸下放量從宏程序來看為相對于第二參考點距離6mm的一個相對值，并不存在下放量不對的問題，因此參考點位置不對導致了Z軸在下放刀具時位置錯誤。

導致參考點位置發生錯誤可能的原因存在軟件故障和硬件故障兩種，可能導致的原因如下：

a.立車X、Z軸都為光柵尺絕對位置檢測，其絕對位置記憶由伺服模塊中的記憶電池保障，當記憶電池欠壓或者不正當拆卸未及時裝回將導致該故障現象。

b.系統的重裝或者對參考點參數的改動將導致參考點在NC系統中所對應得參數值發生變化，系統重裝將導致參數值丟失，而參數值的改變將導致參考點位置發生變化，進而導致該故障發生。

c.機床在自動換刀時其X、Z軸的移動由本身的機械結構體現，該機床X、Z軸機械結構形式為絲杠，其具有高精密的特點，若Z軸絲杠軸向跳動過大將會導致實際移動量超差進而導致參考點位置的錯誤。

3.故障處理

從該故障的原因分析來看，該故障發生的本質原因為參考點位置發生錯誤導致。而參考點錯誤可能導致的原因有三種，首先對其硬件進行檢查和排除，其故障處理步驟如下：

a.用鋼珠及百分表檢查X、Z軸的軸向跳動。軸向跳動在0.02-0.05mm范圍內為合格。若超差，調整X、Z軸絲桿鎖緊螺帽直至在范圍內。

完成上述硬件檢查后，若故障依舊，則可判斷該故障由軟件原因造成。通過上述故障原因分析可知，參考點位置錯誤是故障發生的本質原因。處理原則：找回機床正確的參考點位置，為此執行如下處理步驟：

b.檢查模塊電池電壓。若有電壓低或者損壞情況，更換記憶電池。

c.系統重裝或者參考點參數值誤改動，都將導致正確的參考點位置丟失，無法恢復。

執行完上述步驟后，機床內部已經具備了參考點，但由于該故障造成參考點位置參數錯誤，無法恢復，機床仍舊無法自動換刀，需通過其他方法找回正確的參考點位置。

數控機床都有一個機械原點稱之為機床原點M，作用為使機床與控制系統同步，建立測量機床運動坐標的起始，與機床原點相對應的還有一個機床參考點R，R參考點到機床原點M的距離通過精確測量來確定且為定值。

參考點找回的原理是利用R和M之間固定的關系，通過打表檢測的方式確兩者之間的差值，再修改對應的參數，即可找回正確的參考點。具體處理方法：

a.在MDI模式下，點按DFS/SET按鈕，出現SETING界面，將可寫入參數項0改為1，按INPUT輸入。

b.修改系統參數1815#5為“0”，機床測量變為增量編碼器方式，系統斷電再重新上電。

c.在JOG或者手輪模式下，將滑枕移至原始第一參考點附近，記此位置為R1。

d.把系統參數1815#5設定為“1”，1815#4自動為1（若沒跳變，則手動設為1），系統斷電再重新上電。

e.在MDI模式下，輸入指令“G28 U0 W0;”，機床回歸到錯誤的第一參考點R1。記錄此時坐標系中X、Z方向的坐標值為X1、Z1，記原始的第一參考點坐標位置為R（X0、Z0）。

f.在MDI模式下，輸入指令“G0 XO ZO;”，機床回歸到機床坐標系原點（機床工作臺回轉中心），此時由于參考點錯誤，機床回歸到錯誤的機床原點，記錄此時X、Z方向的坐標值為X2、Z2，記此點為M1。

g.在手輪模式下，將滑枕移動至工作臺中心附近，打表檢測X軸的坐標與工作臺的中心偏離值，手輪移動使Z軸中心線與工作臺中心線重合。并記錄此時在坐標系中X、Z方向的坐標值為X、Z，記此點為M。

通過以上處理步驟成功找回正確參考點位置坐標，此時主軸處于機床原點M，按如下步驟重新設置原始參考點位置：

a.在手動模式下，沿X方向移動XO距離，沿Z方向移動Z0距離。

b.修改系統參數1815#5為“0”，機床測量變為增量編碼器方式，系統斷電再重新上電。

c.把系統參數1815#5設定為“1”，1815#4自動為1（若沒跳變，則手動設為1），系統斷電再重新上電。

d.在MDI模式下，按DFS/SET出現SETING將可寫入參數1改為0，按INPUT輸入。

e.參考點沿X、Z軸方向原始第一參考點位置找回成功。設定好參考點后，單步執行自動換刀程序，換刀正常。

二、認識與總結

本次針對自動執行換刀，對其故障現象進行描述，分析了機床換刀邏輯流程和換刀宏程序的原理，通過原理與實際的結合，便可判斷故障可能指向的部位和過程，再結合機械及電氣原理，即可快速完成對刀庫故障的維修和保養，對于以后該類故障的維修上具有廣泛指導作用，同時該類維修思維和方法也具備一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]周蘭.FANUC 系統數控機床回參考點方式及其故障排除[J].機床電器，2012.3.

[2]BEIJIN-FANUC 0i-TD參數說明書.

作者簡介：第一作者陳裕軍（1987-），男，漢族，湖南衡陽人，本科，技師，研究方向：數控機床維修;第二作者周彬彬（1989-），男，漢族，湖南常德安鄉縣人，本科，助理工程師，研究方向：數控機床維修。