第6章数控机床维修实例分析

6.3 加工中心自动换刀装置控制及常见故障分析
BT50-24TOOL 圆盘式刀库自动换刀装置的特点：
（1）刀库的旋转为电动机拖动(具有电磁制动装置)，靠电气 实现刀库旋转方向（具有就近选刀功能）、换刀位置检测及定 位控制，结构简单，工作可靠。
（2）机械手换刀采用先进的凸轮换刀结构，实现电气和机械 联合控制。
6.1 数控机床返回参考点控制及常见故障分析
1.数控机床返回参考点的必要性
大多数数控机床采用增量编码器作为位置检测装置，系统断 电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，机械坐标值尽管靠 电池维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而 不是机床的实际位置，所以机床首次启动系统或在执行了系 统“急停”或“复位”操作后，要进行返回参考点操作，使 系统的位置记数与脉冲编码器的零位脉冲同步。
（1）机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因 为减速开关及接线故障。
（2）机床回零动作正常，为系统得不到一转信号。原因可能 是电动机编码器及接线或系统轴板故障。
（3）减速开关偏移
找不准参考点（即回参考点有偏差）
（1）减速挡块偏移
（2）栅格偏移量参数设定不当
（3）参考计数器容量参数设定不当
（4）位置环增益设定过大
SSCK-20数控车床参考点
2、机床回参考点的操作过程
影响回参考点动作的因素 1）数控系统的操作方式必须选择回参考点(Ref)方式。 2）“参考点减速”信号必须按要求输入。 3）位置检测装置“零脉冲”必须正确。 4）机床参数的参数设置必须正确。
2.数控机床返回参考点控制原理
(1)数控机床返回参考点控制原理(有档块)
机床执行返回参考点操作具有以下优点：
(1) 系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机 床坐标系。
(2)可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加 工的影响。
相对坐标值是指以机床原点为坐标原点的坐标系下，机床参 考点从机床的原点移动到机床参考点的增量坐标值（各轴坐 标偏移值为0）； 绝对坐标值是指以机床原点为坐标原点的坐标系下，机床参 考点在该坐标系的绝对值（各轴坐标偏移值为0 ）。 机械坐标值是指以机床参考点为坐标原点的坐标系下，机床 参考点在该坐标系的绝对坐标值
6.2 数பைடு நூலகம்车床自动换刀装置控制及常见故障分析
2.意大利BARUFFALDI TS200/12 电动转塔结构和动作原理
该系列电动刀塔的特点：
（1）该刀架采用行星轮系传动的减速机构，结构紧凑、传 动效率高。 （2）刀盘无需抬起实现转位刹紧控制。这样可以防止机床 切削过程中切屑、灰尘、切削液等影响精定位端齿盘，从 而保证刀架的高定位精度。 （3）可双向回转和任意刀位就近选刀，最大限度地减少刀 架转位的辅助时间。 （4）机电配合控制合理，故障率低。
5-2、某一数控车床进行钻孔时（利用机床建立的坐标 系），发现孔中心偏差了一个进给丝杠的螺距误差。
5-3、日本进口加工中心SH5000/40的数控系统采用 FANUC-18i系列，该加工中心采用光栅尺作为位置检测 装置而且为绝对编码器，系统连接如图5-5所示。该加 工中心经过节假日休息后，首次开机时出现#300报警 （绝对位置丢失）的故障。
（3）倒刀控制采用气动控制，通过气缸的磁环开关检测控制。
(2)数控机床返回参考点的PMC控制 (SSCK-20数控车床)
X、Z正反方向硬件 行程限位开关地址
X20.6:+X按钮开关
X20.7:-X按钮开关
X21.0: +Z按钮开关
X21.1:-Z按钮开关
G120.7:系统回零
F148.0:X轴回零结束
F148.1:Z轴回零结束
F149.1:系统复位
3.数控机床返回参考点常见故障分析 找不到参考点（通常会导致机床超程报警）
3.电动刀塔的电气控制线路
4．电动刀塔的PMC控制
（1）系统PMC输入/输出信号地址分配
4.电动刀塔常见故障及维修
（1）正常工作中，出现刀塔未锁紧报警
通过系统梯形图（如图6—15）查看到是由于锁紧到位信号X21.2未 接通产生的报警（信息继电器A0.1为1）。故障原因可能是接近开 关损坏、接近开关调整位置不当、刀塔机械传动故障。
（2）换刀时出现乱刀现象
出现该故障的原因是角度编码器不良，此时需要更换编码器。
（3）换刀过程中出现断路器跳闸现象
产生故障的主要原因是电动机短路、刀塔内部机械传动卡死及断路 器本身不良。
（4）换刀过程中，系统发出电动机过热报警
产生故障主要原因有预分度电磁铁插销不能准确动作、电动机缺相 或匝间短路、角度编码器位置调整有偏差及电动机内装热偶开关不 良。
5-1、某一数控车床（系统为FANUC-TD）回零时，X轴 回零动作正常（先正方向快速运动，碰到减速开关后， 能以慢速运动），但机床出现系统因X轴硬件超程而急 停报警。此时Z轴回零控制正常。
分析：跟据故障现象和返回参考点控制原理，可以判定减速信号 正常，位置检测装置的零标志脉冲信号不正常。产生该故障的原 因可能是来自X轴进给电动机的编码器故障（包括连接的电缆线） 或系统轴板故障。因为此时Z轴回零动作正常，所以可以通过采 取交换方法来判断故障部位。交换后，发现X轴回零操作正常而Z 轴回零报警。则判定故障在系统轴板，最后更换轴板，机床恢复 正常工作。
第6章 数控机床维修实例分析
• 6.1 数控系统回参考点类故障诊断与维修 • 6.2－ 6.３ 自动换刀装置控制及故障分析 • 6.4 数控机床操作类故障诊断与维修 • 6.5 数控机床超程故障及处理方法 • 6.8 数控系统电源类故障诊断与维修 • 项目1 数控机床PLC类故障诊断与维修 • 项目2 数控系统参数设定类故障诊断与维修 • 项目3 数控系统故障诊断与维修
（5）编码器或轴板不良
5、机床回参考点故障维修示例
• 例1 机床轴开始减速时位置距离光栅尺或脉冲编 码器的零点太近引发故障
• 例2 机械误差导致回参考点故障 • 例3 编码器导致回参考点故障 • 例4 行程开关故障导致回参考点故障 • 例5 伺服板卡故障引发回零故障 • 例6 回参考点后机床无法继续操作的故障维修 • 例7 参考点位置不稳定的故障维修