描述了五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置的結構組成,結合FANUC宏程序和PMC梯形圖,采用“順藤摸瓜”的方法來分析排除附件銑頭交換故障。對提升進口大型高精尖設備的維修技能和快速、高效排除故障有一定的借鑒作用。
1 序言
HF-5M五面體加工中心是三一汽車起重機公司的關鍵、重點設備,主要用于汽車起重機回轉臺、吊臂及車架等大型工件的加工,外形如圖1所示。該機床是由日本進口的一臺高精尖設備,是一種集機械、電氣、液壓氣動及數(shù)控系統(tǒng)于一體的大型龍門加工中心。該機床功能強大、精度高、運行可靠,但在生產過程仍然會出現(xiàn)各種各樣的故障,由于其結構復雜,維修難度大,所以一般情況下都是聯(lián)系生產廠家來處理,但這種方式費工、費時、費錢,且耽誤生產。因此我公司對機床的結構及工作原理開展深入研究,自行維修,及時排除故障,可做到省工、省時、省錢,且高效生產。本文主要對附件銑頭交換故障進行分析和研究。
圖1 HF-5M五面體加工中心外觀
2 附件銑頭自動交換裝置介紹
五面體加工中心最大的特點是配備了附件銑頭自動交換裝置,工件一次裝夾后,能完成除安裝底面外的五面加工。機床本體采用雙立柱門式結構,主要由床身、工作臺、立柱、頂梁和橫梁等部分組成。數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC 16i-MB系統(tǒng),機床共有4個坐標軸,在床身上有可以前后移動的工作臺(X軸),在左右立柱上有可以上下移動的橫梁(W軸),在橫梁上有可以左右移動的滑枕主軸頭滑座(Y軸),滑座上有可以上下移動的滑枕主軸頭(Z軸)。
附件銑頭自動交換裝置(AAC裝置)分為兩大部分,如圖1所示。一部分是附件銑頭,位于滑枕主軸頭部位,通過液壓系統(tǒng)自動裝夾在滑枕主軸頭端部;另一部分是銑頭庫,用于存放附件銑頭,位于右立柱的前方。
銑頭庫有1個防塵蓋和3個附件銑頭,如圖2所示,有90°直角附件銑頭、小型直角附件銑頭和伸長附件銑頭。當不使用附件銑頭時,滑枕主軸頭端部會自動裝夾防塵蓋。
圖2 附件銑頭庫示意
1—托架 2—銑頭庫門 3—滑枕主軸頭 4—銑頭庫外罩 5—銑頭庫底座 6—防塵蓋(A31) 7—銑頭位置檢測探頭 8—銑頭位置傳感器信號輸出端 9—伸長附件銑頭(A34) 10—小型直角附件銑頭(A33) 11—90°直角附件銑頭(A32)
銑頭庫中4個托架用于承載附件銑頭及防塵蓋,托架上的接近傳感器用于檢測附件銑頭及防塵蓋的在庫狀況。伺服電動機通過同步齒形帶與減速齒輪驅動頭庫底座旋轉,附件銑頭與防塵蓋板在托架上隨之旋轉。
AAC裝置通過NC指令來進行附件銑頭的自動交換。銑頭交換指令為M56,運行宏程序取出銑頭庫中的附件銑頭(或防塵蓋),與安裝在滑枕主軸頭上的附件銑頭(或防塵蓋)進行交換。附件銑頭的裝卸位置在銑頭庫的原點位置(見圖2)。
3 附件銑頭交換故障分析及處理
HF-5M五面體加工中心設計了完善的故障報警系統(tǒng),大部分故障都有報警信息提示,給維修工作帶來了極大的方便。五面體加工中心附件銑頭自動交換裝置結構復雜,故障排除難度大。但只要充分利用加工中心的報警信息,采用一定的方法,就能快速高效排除故障。下面對附件銑頭自動交換裝置的一例故障進行分析,并對故障排除方法進行詳細描述。
3.1 故障現(xiàn)象
執(zhí)行程序M56A32,從銑頭庫中抓取A32附件銑頭,并將A32附件銑頭裝載到滑枕主軸頭上,A32附件銑頭與滑枕主軸頭上的附件銑頭交換正常。執(zhí)行程序M56A31,附件銑頭A32放回銑頭庫,滑枕主軸頭(Z軸)向上移動,Z軸移動到約80mm時突然停下,附件銑頭交換程序中斷運行,同時FANUC數(shù)控系統(tǒng)顯示屏出現(xiàn)故障報警:“3119 ATTACHMENT UN-DEMOUNT”,中文意思是“附件銑頭未拆卸”。
3.2 故障分析
根據(jù)故障現(xiàn)象描述,被交換的附件銑頭A32已經放入銑頭庫,滑枕主軸頭離開附件銑頭庫后中斷運行,此時的報警號是3119。針對該故障,采用“順藤摸瓜”的方法來一步一步地查找故障點。具體診斷步驟如下。
(1)在FANUC系統(tǒng)中查找相應宏程序[1] 報警號3119是一個由FANUC宏程序產生的報警,從這個報警信息開始分析。由報警可知,系統(tǒng)變量#3000中對應的值為119,根據(jù)這一線索,在FANUC系統(tǒng)中查找到對應的宏程序為O9301,這是一個附件銑頭自動交換的宏程序。具體宏程序內容如下。
(2)在宏程序中查找對應的系統(tǒng)變量 從宏程序中可以找到報警程序段②,程序內容為“N3001#3000=119(ATTACHMENT UN-DEMOUNT)”,執(zhí)行這條程序就會出現(xiàn)3119報警。根據(jù)程序段號3001查找到對應的程序段①,程序內容為“IF[#1003NE1]GOTO3001”。這條程序的含義是,如果系統(tǒng)變量#1003不等于1,就執(zhí)行N3001程序段。由此找到了引起報警的系統(tǒng)變量為#1003。接下來需要進入PMC梯形圖查找系統(tǒng)變量#1003對應的PMC地址。
(3)在PMC梯形圖中查找故障點[2] 步驟如下。
1)由系統(tǒng)變量#1003可知PMC中對應的地址為G54.3(線圈)。
2)在梯形圖界面搜索G54.3會自動跳躍到目標出現(xiàn)的位置,如圖3所示,查找到中間寄存器R572.2(觸點)。
圖3 線圈G54.3梯形圖
3)繼續(xù)搜索R572.2(線圈),找到輸入地址X70.7,如圖4所示。
圖4 線圈R572.2梯形圖
輸入地址X70.7就是我們要找的故障點,也是引起附件銑頭交換故障的原因。找到原因后,接下來就是如何進行故障處理。
3.3 故障處理
利用宏程序和梯形圖對故障進行分析,找到了故障點PMC輸入端X70.7。查閱廠家的技術資料,PMC輸入端X70.7接入的元件是一種分離式接近傳感器,這種分離式感應接近傳感器分為兩部分,一部分為檢測探頭,另一部分為檢測信號的輸出部分。銑頭庫中每個托架上裝有一個檢測探頭,檢測信號的輸出部分裝在銑頭庫原點位置(見圖2)。檢測信號通過電纜傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。找到了故障點,并不代表找到了具體的故障部位??赡艿墓收喜课挥?/FONT>IO單元、傳輸電纜、檢測信號的輸出部分及檢測探頭。進一步確定故障部位的方法如下。
1)根據(jù)報警信息,故障是在完成A32附件銑頭更換后出現(xiàn)的,先檢查A32托架的檢測探頭是否能檢測到信號,用一塊鋼板接近A32托架的檢測探頭,觀察到PMC輸入端X70.7一直為0,確認A32托架檢測探頭沒有信號傳送到數(shù)控系統(tǒng)的IO單元。
2)用手動方式旋轉銑頭庫,使A31托架轉到原點位置,用一塊鋼板接近A31托架的檢測探頭,PMC輸入端X70.7由0變?yōu)?/FONT>1。由此可以判斷出,A31托架的檢測探頭正常,公共部分IO單元、傳輸電纜及檢測信號的輸出部分均正常。
根據(jù)前面的測試,可以最終確認,A32托架的檢測探頭損壞。更換檢測探頭,五面體加工中心恢復正常[3]。
4 結束語
在檢測故障的過程中,充分利用數(shù)控系統(tǒng)的報警信息,同時靈活應用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法,從故障現(xiàn)象開始,從一個點位依次查下去,一個接一個的關聯(lián)點被搜索出來,再經過逐一分析排除,最后定位到關鍵點。
附件銑頭的交換是利用PMC梯形圖,并結合宏程序來實現(xiàn)的。要想高效排除故障,必須非常熟悉PMC梯形圖和宏程序。
總之,在數(shù)控機床出現(xiàn)故障后,要根據(jù)故障的難易程度及故障的性質,合理采用不同的分析問題和解決問題的方法。
參考文獻:
[1] 劉江,盧鵬程,許朝山. FANUC數(shù)控系統(tǒng)PMC編程[M]. 北京:高等教育出版社,2011.
[2] 北京發(fā)那科機電有限公司. FANUC B-63525CM-02 16i 18i 21i MODEL-B維修說明書[Z]. 2013.
[3] 宋松. FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)維修診斷與實踐[M]. 沈陽:遼寧科學技術出版社,2008.
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