數控加工中心維護典型實例

魏 敏

（安徽合力股份有限公司，安徽合肥 230601）

0 引言

數控臥式加工中心是集高新技術于一體的機械加工設備，是現代機床發展的主流方向，公司上百臺套加工中心廣泛應用于產品制造、加工中。結合臥式加工中心日本新瀉HN63C/D、SPN63/501、HN80D/W，大宇ACE-HM630，馬扎克FMSHCN6800 柔性制造系統、FH8800，普什寧江THMC6350，海天HTM-63H 等設備的維修經驗，針對托盤包括B 軸，APC（Automatic Pallet Change，托盤自動交換裝置），主軸，刀庫包括ATC（AUTO TOOL CHANGE，自動換刀裝置）三大部位故障，根據維修經驗從故障現象、原因及排除方法進行深入分析，找出故障排除方法。

1 托盤交換APC 典型故障及排除

1.1 托架上升不執行

（1）原因分析：MDI 方式或自動方式問題分析。MDI 方式沒有進入手動測試狀態，下降及旋轉感應開關燈未亮，開關松動。托架感應開關如圖1 所示。

圖1 托架上升和下降感應開關

（2）排除方法：在MDI 方式下，執行單段托架升。執行M40進入手動測試方式，再執行M41（托盤放松），M43（托架上升）。重新將感應開關支架調整位置并固定緊，并將感應燈調亮。

1.2 當托盤架升起不旋轉

（1）原因分析：托架旋轉感應開關如圖2 所示。

圖2 托架旋轉感應開關

（2）排除方法：檢查升降到位和旋轉到位兩組感應開關是否各有一個開關燈亮，如不亮調整感應開關距離使其亮起即可恢復正常，按應答開關復位即可正常工作。

1.3 托架旋轉到位后不下降

（1）原因分析：①上升及旋轉感應開關未亮（圖1 和圖2）；②旋轉電磁閥執行未到位。

（2）排除方法：先手動旋轉電磁閥換向到位（圖3），重新將感應開關支架調整位置并固定緊，直到將感應燈調亮。

圖3 托架旋轉電磁閥

1.4 托架下降到位時不能進行下一步

（1）原因分析：下降感應開關有松動，或感應開關位置沒有調到下降到位的感應區，沒有感應到信號。

（2）排除方法：①按下緊急停止按鈕，用登高梯看托板旋轉到位下降開關感應燈是否都亮。如果已下降到位，將其旋轉感應開關燈調亮（圖1）；②燈亮，人嚴禁進入機床。上述完成后松開緊急停止按鈕，按[RESET]復位鍵和應答開關即可正常工作。

1.5 注意事項

注意事項1：托盤交換時托盤定位銷必須到位（感應開關燈滅），托盤定位銷感應開關如圖4 所示。

圖4 托盤定位銷感應開關

注意事項2：托盤交換時附加工作臺必須放在正確位置，并使托盤在位感應開關亮起。托盤到位感應開關如圖5 所示。

圖5 托盤到位感應開關

1.6 在MDI 方式下單段執行程序

在MDI 方式下按下列步驟執行單段托架升降、旋轉，看是否正常。按以下步驟順序執行指令：

M40（進入手動測試狀態）

M41（工作臺放松）

M43（交換架升起）

M45（交換架旋轉）

M44（工作臺下降）

M42（工作臺夾緊）

M46（退出手動測試狀態）

2 機械手ATC 常見換刀故障及排除

2.1 機械手換刀時，刀柄插入后機械手臂不能松開

NO：6938——X 軸換刀位置范圍上限

NO：6939——Y 軸換刀位置范圍上限

NO：6958——X 軸換刀位置范圍下限

NO：6959——Y 軸換刀位置范圍下限

檢查主軸松刀電磁閥是否動作，主軸松刀檢測開關是否正常；檢查拉釘長度、型號是否符合要求及松動。

（2）排除方法：①先按緊急停止后再松開緊急停止，目的在于消除當前換刀程序（此時嚴禁按[RESET]復位鍵和[]應答開關）同時將倍率撥至0%。防止誤動作；②拆開機械手電機罩殼，撥動電機制動器手柄，將電機制動器打開（圖6）；③用17 mm 的套筒扳手或活動扳手順時針搖動電機后端螺母，同時另外一人將操作面板上的[]主軸手動開關按下燈亮，再將[]主軸松刀開關一直按住。（目的是讓主軸拉爪松開）另一人同時順時針搖動機械手慢慢松開刀柄，先將一木板墊于主軸下，防止刀柄落下，以免砸壞防護罩或砸傷腳，嚴禁人站在主軸正前方及跨在刀庫門上。當機械手完全脫開刀柄時，松開[]主軸松刀開關，此時主軸拉爪拉緊刀柄，再繼續順時針搖動電機軸。直至機械手臂搖到零位后，即3 個感應開關中處于兩側的兩個開關燈亮后，再搖半圈感覺輕松后，同時機械手不再動作后，即表示機械手恢復到位；④此時人離開刀庫，按[]主軸手動開關退出主軸手動方式；⑤在點動方式下將主軸移動到機床操作站附近，取下刀柄（按主軸手動，取下刀柄后一手抓住刀柄，另一手按松刀按鈕，防止刀掉下來，然后將按鈕恢復關閉并檢查刀柄拉釘有否松動及長度型號不符；⑥看主軸松刀夾緊感應開關是否感應正常，應只有一個感應燈亮。動作完成后，人必須離開機床內，再按[RESET]復位鍵和[]應答開關。換刀機械裝置如圖6 所示。

圖6 換刀機械裝置

2.2 當機械手換刀不能拔刀時

（1）原因分析：MDI 方式或自動方式下問題分析。①檢查刀柄槽寬與機械手槽寬是否一致。②檢查主軸松刀電磁閥是否動作，主軸松刀檢測開關是否正常。

（2）排除方法：①先按急停后再松開急停，目的在于消除當前換刀程序（此時嚴禁按[RESET]復位鍵和[]應答開關）同時將倍率撥至0%，防止誤動作；②撤開機械手電機罩殼，撥動電機制動器手柄，將電機制動器打開見（圖6）；③用17 mm的套筒扳手逆時針搖動電機后端螺母讓機械手空刀原路返回，先將一木板墊于主軸下，防止刀柄落下，以免砸壞防護罩或砸傷腳，嚴禁人站在主軸正前方及跨在刀庫門上，當機械手完全脫開刀柄時，此時主軸拉爪拉緊刀柄，再繼續順時針搖動電機軸。直至機械手搖到零位后，即3 個感應開關中處于兩側的兩個開關燈亮后，再搖半圈感覺輕松后，同時機械手不在動作后，即表示機械手恢復到位；④此時人離開刀庫；⑤在點動方式下將主軸移動到機床操作站附近，取下刀柄（按主軸手動，取下刀柄后一手抓住刀柄，另一手按主軸松刀開關，防止刀掉下來，然后將該開關關閉，并檢查刀柄拉釘有否松動及長度型號不符；⑥看主軸松刀，夾緊感應開關是否感應正常，應只有一個感應燈亮。動作完成后，人必須離開機床內，再按[RESET]復位鍵和[]應答開關。

設計意圖： 通過小結，完善知識體系、鞏固所學知識，也為后續知識的學習埋下伏筆；并通過問題“是不是所有生物的細胞都要通過內環境發生物質交換呢？”，明確單細胞動物與多細胞動物進行物質交換的區別。

2.3 當機械手換刀掉刀

（1）原因分析：MDI 方式或自動方式下問題分析。①檢查刀柄槽寬與機械手槽寬是否一致，主軸刀柄拉釘有否沒有旋緊或規格不對；②檢查主軸松刀電磁閥是否動作，主軸松刀檢測開關是否正常；③檢查換刀位置是否正確。

（2）排除方法：①單獨試刀柄與拉釘能否拉緊；②主軸松刀與拉緊是否動作；③重新校驗換刀點位置是否正確，并修改參數號：NO：1241 里設定的換刀點位置，修改NO：1241 參數之后，應相應修改以下參數：

NO：6938——X 軸換刀位置范圍上限

NO：6939——Y 軸換刀位置范圍上限

NO：6958——X 軸換刀位置范圍下限

NO：6959——Y 軸換刀位置范圍下限

當機械手將刀柄安全拔出后，在機械手水平狀態時用扳手按住機械手插銷同時用力將刀柄取下。

3 轉臺常見故障及排除

3.1 端齒盤工作臺不能上升

（1）故障狀態：MDI 方式或自動方式下問題分析。

M91——端齒盤夾緊（或端齒盤下降）

M92——端齒盤放松（或端齒盤上升）

托盤交換手動測試未退出；端齒盤下降感應開關未亮，感應開關支架有松動現象，或感應距離不對，端齒盤下降感應開關如圖7 所示。

圖7 端齒盤下降感應開關

（2）排除方法：MDI 方式下執行M46（退出托盤架交換手動測試）；按下機床“緊急停止按鈕”將端齒盤下降感應開關調亮然后再按[RESET]復位鍵和[]應答開關。

注：此時端齒盤上升感應開關不能同時亮。

3.2 端齒盤工作臺上升后不旋轉

（1）原因分析：MDI 方式或自動方式下問題分析。端齒盤上升感應開關未亮，感應開關支架有松動現象，或感應距離不對，端齒牙盤各信號開關如圖8 所示。

圖8 端齒牙盤各信號開關

（2）排除方法：按下機床“緊急停止按鈕”將端齒盤上升感應開關調亮，然后再按[RESET]復位鍵和[]應答開關。

注：此時端齒盤下降感應開關不能同時亮。

3.3 端齒盤工作臺旋轉后下降不到位

（1）故障狀態：MDI 方式或自動方式下問題分析。①端齒盤旋轉位置不對，出現上下齒盤頂齒現象；②回零感應開關出現松動，零位位置已出現偏移。

（2）排除方法：手動接通端齒盤上升電磁閥（要拔掉電磁閥上的線圈否側不能換向），讓端齒盤上升，上升感應開關燈亮后，重新執行B 軸回零，看回零位置上下齒盤是否對齊，不頂齒，否側用參數“1850”號進行B 軸位置偏移。

4 主軸拉爪常見故障及排除

主軸換刀后不執行下一步動作。

（1）故障狀態：MDI 方式或自動方式問題下分析。機械手換刀不正常出現[]應答開關燈亮，拉刀感應開關感應不正常（同時亮，或同時滅），主軸換刀感應開關如圖9 所示。

圖9 主軸換刀感應開關

注：正常情況下為一個感應開關亮，拉刀電磁閥不換向。

（2）排除方法：①按下機床[緊急停止]按鈕，然后將拉刀感應開關其中一個調亮、另一個應調滅，再按[]應答開關；②觀察拉刀電磁閥是否換向或閥芯卡住，清洗閥芯，主軸換刀液壓裝置如圖10 所示。

圖10 主軸換刀液壓裝置

5 結束語

數控臥式加工中心是集高新技術于一體的機械加工設備，是現代機床發展的主流方向，公司上百臺套加工中心廣泛應用于產品制造、加工中。其突出優點是：工序集中，對加工對象的適應性強，加工精度高，加工生產率高，操作者的勞動強度減輕，經濟效益高，有利于MES（Manufacturing Execution System，制造企業生產過程執行管理系統）介入生產管理。但維修難度大，通過典型、常見臥加故障分析鍛煉培訓高技能維修人員。