海科特加工中心自动刀具交换(ATC)的故障分析及解决方案

海科特加工中心自动刀具交换（ATC）故障分析及解决方案作者:庄晨
单位: 扬州柴油机有限公司金加工分厂
职务:电器工艺师
职称:工程师
导言:通过时自动刀具交换（ATC）动作步骤分折,来对进行故障析, 提出解决方案.
本厂于2004年度引进具有世界先进水平的德国CWK（海科特）卧式加工中心五台，德国CWK（海科特）是属于瑞士一家公司的德国分厂，位于美丽的德国乡镇开米利斯，其前身为东欧集团专门生产加工中心的工厂，全盛时期，仅工人就有7000多人，她的生产水平在世界处于中上水平。

本厂引进CWK-500加工中心适合于加工所有复杂箱体形状的工件，我厂以五台CWK（海科特）卧式加工中心为主组成了一条箱体类柔性生产线,按工艺节拍分为OP40,OP50,OP60A,OP60B,OP90.它们有工件交换装置 (托盘交换装置) ，采用链式刀库，可装刀60把。

OP90采用 HSK 100刀具.其余采用SK 50刀具.其中OP50,OP60A,OP60B,有激光刀具折断检测装置, OP60A,OP60B是数控回转工作台(B轴)分度精度为0．001°,其余为
分度工作台, 分度精度为1°. 主轴中心内冷压力由编程控制可调.OP90.是精加工机库采用液压保持夹具,,配有雷利速探头,可动态加工补偿.本人有幸参加了到德培训、验收的全过程。

在德国Training engineer们的理论与实践互相交替、高效率、强节奏的培训下，我们在开米利斯，度过了紧张而充实的28天。

设备从安装、调试、试生产、生产至今有两年许，其由也发生了不少故障。

根据我的维修记录，故障主要出在自动刀具交换（ATC）部分，请看下图：
（图1）
注:1故障统计不包括操作故障.
2:下面所提元件皆为设备号,不是PLC输入编号.
3: 正反转是人正对设备而言.
4：由于种种原因S7程序一直未能跟机床相互通信,没有获得梯形图,海科特提供资料是语句表,德文的.所以未能附上图,
对此深表遗憾。

5：关于ATC部分图纸见图附后.
有此可见，机床的前期故障主要出在ATC部分，竟占自总故障的80%，我认为在机床的使用期内主要故障是在ATC部分，因为它是整个机床中活动最为频繁的，其他部件则相对要好得多。

因此，我们必须对它进行分析并提出解决方法，以减少维修时间，保证机床的正常运行。

以下是我结合实际故障,对故障诊断提出自己的看法, 由于水平有限，一定有不少谬误，望大家斧正。

ATC部分有三个活动部分刀库、换刀装置，挟持器组成。

共有20个接近开关，10个液压阀，6个气阀，3个液压马达（刀库、换刀装置、挟持器的动力）、三个汽缸（一个在刀库后手动换刀，两个刀库链定位）组成的复杂系统。

它们的具体位置请看附图(14BL Blatt7、blatt5).其作用请看下图：（由于英语水平不够，译的不够准，请原谅）
接近开关：（图2）
液压阀：（图3）
气阀（图4）
以上所见，自动刀具交换部分比较复杂，这还不包括，X轴，Y轴、Z轴在刀具交换时相互位置的确定，主轴刀具夹持、松开，刀具在主轴上换刀时的吹气清洁，ATC开关门的器件。

在这里不作讨论，但任何事物都有它的规律，只要对刀具交换每个步骤进行分析，就能找到它的规律，就找到解决问题的钥匙。

现在我们来分析它的动作原理。

我为了便于理解,特意作了刀具交换的步骤图和接近开关动作的示意图如下:
当程序执行到L300 T**（海科特机床的自动刀具交换指令，T**是刀具号）时，首先X 轴，Y 轴、Z 轴和B 轴回到刀具交换参考点的位置，如果是当天或重新启动后的第一次换刀，接近开关位置正确，则刀库链条快速移动，当离刀库链原位还有两个刀座位时，减速趋向刀库链原位接近开关E30B01，完成刀库定位，刀库续快速移动, 当离所指定刀座距刀库换刀确定位置还有两个刀座位时, 减速趋向换刀确定位置, E30B13(换刀位置有刀)接通, 挟持器移向刀库
,
E70B01(挟持器在刀库链方向位置) 接通, 挟持器拨出刀具, 挟持器移向中间位置,它的中间位置有二个,一个是换刀装置在刀库这边( E70B12),还有一个在主轴这边(E70B11),主要是防止换刀时干涉. 换刀装置转向主轴方向, 挟持器移向主轴,进行换刀.在主轴的动作就不谈了. 在这里注意三个问题: 1:刀库链是根据预选刀具距换刀位置远近来决定正反转的,就是说正转近就正转,反转近就反转.它由PLC程序来控制的.2: E70B04挟持器移动减速位置也很重要,它保证了挟持器能够准确停中间位置3:关于E30B02刀库旋转计数校对、E30B11刀库旋转准停、E30B10刀库旋转计数、两个刀库链定位汽缸的说明。

正常工件状态，刀库旋转停止，准备换刀时，E30B02、E30B10、E30B11应为1、0、0。

先E30B02为1，后E30B11为0，再E30B10为0。

E30B10为0时则定位汽缸动作。

其动作的原则是先一个是卡到两个刀具座中间、后一个卡刀具座中间孔来完成对刀库链定位，它俩的位置一上一下，E30S05,E30S06为上(定位汽缸无设备代码,只好用接近开关代替)E30S15，E30S16在下。

具体说如果刀库链正转,则E30S15，E30S16(下面的定位汽缸)先动作, E30S05,E30S06(上面的定位汽缸)后动作, 如果刀库链反转,则E30S05,E30S06(上面的定位汽缸)先动作, E30S15，E30S16(下面的定位汽缸)后动作.间隔约为２秒,可以清楚听到二声汽缸动作的声音.以上是对动作原理的分析，下面结合实际故障分析及提出解决方案。

1：报警号为700252 刀库不在其定义的位置和700259 由于没有
定义位置，刀库不能分度定位，刀库运动被终止,刀具交换循环中被禁止，是比较常见的故障,还常常伴有刀库异常: 刀库链异响, 爬行,打顿..检查E30B02、E30B10、E30B11不为1、0、0.这个问题主要是链条松或紧了造成的,调整刀库链应以上下两面右左两边的刀座滚轮用手用力可动,换刀停止时,张力臂有明显振幅为宜. 调整刀库链千万要有耐心,不要把它调成喇叭口, 右左两边的刀座滚轮磨损不同,则调整就很费劲了.别外还有可能是装载E30B02、E30B10、E30B11的发讯盘有污物,信号发的时间上有异,造成两个刀库链定位汽缸动作不对,也有可能造成此故障.用砂子清除即可.
2: 报警号为510104换刀接近开关出错 510103刀具夹持机构传感器
出错 700003 换刀机构的极限开关出错
700006 刀库分度的接近开关出错的故障,按提示处理即可.
3: 报警号为700134换刀机构未处于原始位置. 700138
定位刀具运送器至换刀抓手等.解决方法:打开刀具转换服务方式,手动操作,即可发现问题. 刀具转换服务方式有三种状态:灰色行不能执行,
红色行可执行,绿色行正在执行, 如果出现相互盾红色行, 红色行执行
后绿色行一直不变成灰色行,则检查相关接近开关的位置是否有误, 开
关的好坏.注意:仔细观察E70B04挟持器移动减速位置,它往往是挟持器
不在中间位置的原因,己发生多次此类故障.
4:无报警故障1）刀库链慢转不停，检查接近开关E30B02， E30B10
是否一个或二个都坏了,计数脉冲没有了,机床在一直找刀,就慢转不
停.
2）刀库后手动换刀不执行，观察后发现, 定位汽缸虽动作,但汽缸动作的声音不正常，声音的间隔时间不对.检查定位汽缸的气阀，发
现一个气阀动作慢，更换。

由于进口加工中心有完善的自诊断系统,纯电气故障比故容易解决，但常常是结合操作故障几个报警号一起出现，解决起来
比较烦。

这就要精验的积累，才能最快地抓住主耍问题，解决
之。

我写这篇文章目的在于不要因为进口进设备全是洋文就恐
惧，它的动作步骤是死的，只要把它按动作分成几个部分，耕
于观察，了解了动作步骤，故障还比故容易解决的。

要修好进
口进设备，心须提高自身素质，尽快提高外语水平，要扩大自
己的知识面，进口进设备所迁涉东西都要知道，包括刀具知识，
这样才能最快地抓住主耍问题，解决之。

由于水平有限，请大家多多批评指教！
参考资料：
1：CWK中文资料2：CWK随机光盘
作者:庄晨
2006-5-10。