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0 引言
數(shù)控機床中出現(xiàn)的大多數(shù)故障都能夠通過 PLC 程序檢查出來的,或者在屏幕顯示報警信息,或者不產(chǎn)生報警信息。因此使用 PLC 功能進行處理解決數(shù)控機床的故障在處理國內(nèi)外的研究也比較多,但是研究資料表明大多是 Fanuc 系統(tǒng)和西門子系統(tǒng),對華中的高端系統(tǒng),如 818 系統(tǒng)的研究甚少。
本文就 PLC 功能的靈活與便捷性為切入點,將V8L 加工中心的機械手換刀時出現(xiàn)的故障問題方面,在進一步分析818 型數(shù)控機床PLC 功能的基礎上, 實現(xiàn)準確有效的消除故障,恢復機床的功能。
1 V8L 加工中心 PLC 結(jié)構(gòu)
V8L 型數(shù)控系統(tǒng) PMC,采用了內(nèi)置式軟 PLC實現(xiàn)對數(shù)控機床的順序控制,根據(jù)用戶對機床實際控制需要,采用 PLC 程序語言梯形圖進行編制的。HNC- 818 型數(shù)控系統(tǒng) PLC 用戶程序是通過梯形圖的編輯界面,進行在線的編輯,或者通過電腦裝載華中梯形圖專用軟件 LADDER 進行編輯。
華中梯形圖采用循環(huán)掃描的方式。程序開始執(zhí)行時會運行一次初始化,以后就把所有輸入的狀態(tài)發(fā)送到輸入映象寄存器,然后開始順序調(diào)用用戶程序。當一個掃描周期完成的時候,就把所有的結(jié)果都傳送到輸出映象寄存器,用以控制 PLC 的實際輸出,如此循環(huán)往復。其系統(tǒng)的 PLC 規(guī)格如表 1 所示。
2 斗笠式刀庫的 PLC 控制換刀過程
V8L 型數(shù)控機床的刀庫形式如圖 1 所示,是斗笠式刀庫。
圖 1 機床的刀庫形式
該刀庫在換刀時,開始向主軸方向平行移動。
首先,取下主軸上面的原有刀具。使主軸上的刀具進入到刀庫的卡槽里,此時主軸向上移動開始脫離刀具。
其次,對主軸安裝新的刀具。刀庫開始轉(zhuǎn)動尋找新的刀具號位置,當新的刀具正對主軸正下方時,主軸開始下移,使新的刀具進入到主軸錐孔內(nèi)并夾緊。
最后,待裝完新刀具,刀庫開始退回到原來的位置,此時刀庫換刀結(jié)束。
其刀庫選刀的流程圖如圖 2 所示。
圖 2 華中 8 型刀庫選刀的流程圖
3 斗笠式刀庫換刀時刀庫不動的故障及處理
V8L 加工中心具有 24 刀位的刀庫。在換刀時,數(shù)控 CNC 報警提示 ATC NOT READY 。針對該問題對機器的線路及 PLC 控制部分進行檢查,以便于消除故障。
根據(jù)圖 2 所示的選刀流程圖可知,當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令,如 M06 T3 時,刀庫不動作并發(fā)出報警信息, 此時,對機床的操作模式、氣泵及刀庫的狀態(tài)進行檢查。
( 1) 對機床的操作模式進行檢查
確保機床的操作模式在自動狀態(tài)下,機床也沒有處于被鎖住的狀態(tài),其換刀指令輸入正確,所更換的刀具也安裝在刀庫中并且位置正確,此項目檢查無誤,不存在故障。
( 2) 對數(shù)控機床的氣泵進行檢查
查看數(shù)控機床氣泵的壓縮空氣氣壓數(shù)值,經(jīng)過查看說明書,其氣壓值在要求范圍內(nèi)是 0. 55 MPa。符合數(shù)控機床的壓縮空氣壓力在 0. 5MPa ~ 0. 6MPa 之間的范圍值。因為提供的壓縮空氣壓力值低于范圍值時, 刀庫會因在換刀過程中壓力不夠而造成不動作,而此時的壓力是滿足的,該項目檢查無誤,也不存在故障。
( 3) 對刀庫的初始狀態(tài)進行檢查
檢查刀庫的初始狀態(tài)以及傳感器的狀態(tài),通過數(shù)控機床系統(tǒng)提供的 PLC 地址診斷功能幫助檢查,查看輸送到數(shù)控機床系統(tǒng) PLC 的入口信號正確與否。進入“診斷”下的梯形圖“監(jiān)控”界面,查看是否有輸出信號,其梯形圖診斷界面如圖 3 所示。
圖 3 梯形圖診斷界面
根據(jù)如圖 4 所示輸出模塊 HIO-1021N,Y1. 6 和
Y1. 7 的刀庫旋轉(zhuǎn)信號輸出正常,檢查刀庫進退信號
Y1. 4 和 Y1. 5 的輸出信號正常,系統(tǒng)的 PLC 邏輯順序滿足條件。
于是根據(jù)表 1 所示輸入輸出接口,對刀庫進到位信號 X3. 0、刀庫退到位信號 X3. 1、主軸緊刀到位信號
X3. 2、主軸松刀到位信號 X3. 3 進行檢查,發(fā)現(xiàn)其控制信號線路及元器件都沒有問題。
圖 4 所示輸出模塊 HIO-1021N
最后,檢查刀庫的刀位計數(shù)信號及中間繼電器。查看 X1. 7 的信號,等于 1 則沒有問題,排除了線路和刀庫計數(shù)開關(guān)的問題,其刀庫計數(shù)的 PLC 如圖 5 所示。此時,按下刀庫正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時,刀盤卻不能轉(zhuǎn)動并且出現(xiàn)了刀庫計數(shù)報警的信息,再按下正轉(zhuǎn)的繼電器
KA25 和反轉(zhuǎn)的繼電器 KA26,并查看正轉(zhuǎn)的接觸器
KM5 或反轉(zhuǎn)的接觸器 KM6,發(fā)現(xiàn)接觸器 KM5 和 KM6的吸力不好,不能正常吸合。仔細檢查發(fā)現(xiàn)短路環(huán)斷路,于是更換了兩個接觸器,刀庫運轉(zhuǎn)正常了。
圖 5 刀庫計數(shù)的 PLC
4 常見的其它換刀問題及解決對策
( 1) 刀庫進出不正常
刀庫進出不正常時與刀庫相關(guān)的元器件有電機、繼電器、換刀接近開關(guān)等有關(guān)系。
首先,檢查電機的電源是否正常工作,電機能否轉(zhuǎn)動,繼電器的線路有無虛接現(xiàn)象,檢測觸電有無熔接或熔化現(xiàn)象;
其次,還可以根據(jù)機床的接口信號和 PLC 控制, 進入機床數(shù)控系統(tǒng)調(diào)用PLC,查看 PLC 的運行狀況,以判定有無故障點;
最后,檢查換刀的接近開關(guān)工作是否正常、刀庫準備信號與換刀信號有無線路虛接的現(xiàn)象,信號是否正常工作等以及傳動機構(gòu)及刀庫的轉(zhuǎn)盤是否靈活,有無卡死的故障現(xiàn)象。
( 2) 數(shù)控機床撞刀故障
數(shù)控機床在換刀時出現(xiàn)撞刀故障,需要對機床的電磁閥和主軸的緊刀信號進行檢查。
首先,在排除用戶程序無誤的情況下,要檢查緊刀電磁閥是否正常工作。
其次,根據(jù)輸入輸出接口和機床 PLC 控制,進入系統(tǒng)調(diào)用 PLC,以觀察此循環(huán)是否正常,不正常則說明電磁閥的工作有問題,對電磁閥進行檢查與更換。
最后,檢查主軸的緊刀信號丟失會導致主軸停止轉(zhuǎn)動,但是 X 與 Y 坐標依然走動。此時可進行修改PLC 的控制程序或者調(diào)整緊刀開關(guān)使其壓合正常。
5 結(jié)論
作者在熟練掌握 V8L 加工中心換刀的原理與過程的基礎上,快速、準確的實現(xiàn)了維修機床換刀故障。尤其對刀庫不動時所產(chǎn)生的故障,采用了調(diào)用PLC 梯形圖,分析梯形圖的運行狀況,快速的發(fā)現(xiàn)故障的所在位置,仔細的分析故障發(fā)生的原因,很好的消除了機床換刀時故障,為安全生產(chǎn)提供可靠的保障。
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