数控机床加工中心刀库故障维修课件.ppt

1、学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作加工中心刀库故障维修加工中心刀库故障维修 任务描述任务描述 加工中心采用802D数控系统，配置容量为12把刀的斗笠式刀库，在换刀过程中，主轴抓刀后，刀库不移回初始位置，以至不能正常加工。维修人员根据故障现象进行现场调查，查阅相关资料，分析故障可能原因，拟定维修工作计划，向客户描述维修方案，使用通用工具及万用表，检测、更换刀架相关部件，在机床现场快速排除故障，填写维修记录并交接验收。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作任务分析：任务分析：加工中心采用斗笠式刀库换刀，一般刀库的平移过程通过汽缸动作来实现

2、，所以在刀库动作过程中，保证气压的充足与稳定非常重要，操作者开机前首先要检查机床的压缩空气压力，保证压力稳定在要求范围内。在通常情况下，数控加工中心自动换刀功能出现故障的原因原因除了与之有联系的液压、气压系统，机械卡死、松脱等机械方面外；也有某个输入或输出信号不对，出现短路、断路，位置检测不到位，数刀计数器出错，继电器损坏等电气方面的原因。对于刀库出现的问题，要及时快速排除故障，维修人员要熟悉刀库的动作过程和结构，要熟练掌握厂方提供的系统说明书，诊断参数或梯形图、电路图等，利用系统的PLC状态显示功能分析判断故障点。所以我们先阅读相关资料掌握刀库组成及动作过程，熟悉刀库的电气原理图，最后再对故

3、障现象进行分析诊断并处理故障。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作学习任务加工中心刀不能正常换刀故障维修知识目标掌握自动换刀装置的种类、换刀方式、换刀过程掌握斗苙式、圆盘式刀库的结构及工作原理掌握机械手的工作原理与过程掌握与自动换刀相关的系统参数及报警能力目标会正确操作刀库能够读懂刀架控制PLC程序及相关电路会熟练利用PLC诊断端口判别故障点会对刀库的各类故障进行分析诊断与排除学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作12.1 数控加工中心带刀库换刀装置的的种类 加工中心自动换刀装置是怎么样的？带刀库刀库的自动换刀系统主要由刀库和刀具刀具交

4、换机构交换机构组成。首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放人刀库中去。换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外，并由搬运装置运送刀具。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作圆盘式刀库 刀库有什么作用？有哪些？刀库的功能是存储刀具并把下一把将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机构完成新旧刀具的交换。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与

5、操作数控系统基本连接与操作斗笠式刀库 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 链式刀库 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作直线式刀库 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作12.2 12.2 斗苙式刀库斗苙式刀库 1 1、刀库结构及组成、刀库结构及组成序号 项目及描述 规格1刀具最大直径满刀60mm相邻空刀80mm2刀具最大允许重量4KG3刀具容许数12T 4刀库重量45KG 5相邻空刀运送时间0.5Sec6 选刀方式正逆转任意选刀刀库规格刀库规格学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接

6、与操作刀库部件配置图刀库部件配置图 符号控制元件功能规格数据数量S1刀盘原点刀盘定原点号N12-PNP-2mm1S2刀盘位刀盘定位讯号N12-PNP-2mm1C1刀具侦测刀盘侦测讯号DR-40 PNP/ON1L1刀盘待位极限开关气压缸缩回定位讯号MN-53111L2刀盘取刀极限开关气压缸伸出定位讯号MN-53111驱动马达控制刀盘正/反转110V、220V、380V1气压缸往复取刀/待位50*200L1学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作序号零件名称数量规格1倒刀气压缸150*200L 2调速阀23/8排气节流阀3电磁阀1五口二位双激磁电磁阀4气压管径10LV斗苙

7、式气动回路控制图斗苙式气动回路控制图 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作配线盒示意图 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作2、刀具装入刀库的方法及操作、刀具装入刀库的方法及操作 1）将需用的刀具在刀柄上装夹好，并调整到准确尺寸；2）根据工艺和程序的设计将刀具和刀具号一一对应；3）主轴回 Z 轴零点；4）手动输入并执行“T01 M06”；5）手动将 1 号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为 1 号刀具；6）手动输入并执行“T02 M06”；7）手动将 2 号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为 2 号刀具；8）其它刀具按照以上步骤依次放入刀

8、库。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作3 3、斗苙式刀库、斗苙式刀库工作过程工作过程（1）主轴移至换刀点，刀盘移至主轴准备取刀）主轴移至换刀点，刀盘移至主轴准备取刀 执行MO6T02,主轴以G00速度沿Z方向移动到安全位置。一般安全位置定义为Z轴的第一参考点位置，同时主轴完成定位动作，并保持定位状态完成定位动作，并保持定位状态；主轴定位常常通过检测主轴所带的位置编码器一转信号来完成。主轴向下移动到刀具交换位置（换刀位置）。主轴向下移动到刀具交换位置（换刀位置）。一般刀具交换位置定义为轴的第二参考点，在此位置将当前主轴上的刀具还回到刀库中。刀库平行向主轴位置移动。

9、刀库刀具中心和主轴中心线在一条直线上时为换刀位置，位置到达通过信号传感器L1反馈信号到数控系统PLC进行确认。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作主轴定位什么意思？加工中心主轴和刀具之间联接需要用键来定位，所以机床在换刀时需要保证主轴上的键每次都停留在一定的位置，从而保证刀库上刀具的键槽的位置与主轴上键的位置一致，使机床换刀能够顺利进行。因此机床在换刀时必须要对主轴进行定向，也称为主轴准停。V42加工中心是通过伺服主轴来实现主轴定位的。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作蒙德伺服主轴定位 123 注：1点为电机Z相的零位，2点为定位点

10、P7.013、U206P7.01主轴怎么定位？主轴定位：单向定位、分度定位、往复定位、脉冲定位学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作主轴定向调试：1）首先回参考点，再手动将刀盘移动到主轴下方。2）在手轮方式下将主轴缓慢移动，主轴卡爪是否与刀盘卡槽对准，若不准则需要调整主轴驱动器上的角度参数P7.01，使定位准确。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作主轴换刀位置怎么设定？主轴定向调试：1）主轴定向完成后，手轮方式下将主轴缓慢移向刀盘，使主轴卡爪进入刀盘卡爪内3mm左右，主轴卡爪不能碰到卡盘外沿。2）读取系统上显示的Z轴的坐标值，将这个坐标

11、值填入第二参考点的参数MD145142内，这样多次优化该参数后就完成了换刀点的设定。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（2）刀库移动到主轴位，进行夹取刀动作）刀库移动到主轴位，进行夹取刀动作 刀库移动到主轴取刀位，刀库抓刀，到位后，有位置开关L2动作，主轴松松刀刀，机床在主轴部分安装松刀确认传感器L3，数控机床PLC接收到传感器L3发送的反馈信号后，确认本步动作执行完成，允许下一步动作开始。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作主轴松刀夹刀怎么实现？刀具自动夹紧、放松机构刀具的自动夹紧机构安装在主轴的内部，图6-13所示为刀具的夹紧状

12、态刀柄1由主轴抓刀爪2 夹持，碟形弹簧5通过拉杆4、抓刀爪 2，在内套 3 的作用下将刀栖的拉钉拉紧，当换刀时，要求松开刀柄此时将主轴上端气缸的上腔通压缩空气，活塞7带动压杆8及拉杆4向下移动同时压缩碟形弹簧5，当拉杆4下移到使抓刀爪2的下端移出内套3时卡爪张开同时拉杆4将刀柄顶松，刀其即可由机械手或刀库拔出。待新刀装入后，气缸6的下腔通压缩空气在碟形弹簧的作用下活塞带动抓刀爪上移抓刀爪拉杆重新进人内套3，将刀柄拉紧。活塞7移动的两个极限位置分别设有行程开关10，作为刀具夹紧和松开的信号学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（3）主轴向上移动）主轴向上移动85mm至

13、待刀点至待刀点 主轴抬起以G00速度上升至Z=85第一参考点位置。此操作目的是防止刀库转动时，刀库和主轴发生干涉。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（4）刀盘旋转至欲更换刀具之位置）刀盘旋转至欲更换刀具之位置学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（5）主轴下降）主轴下降85mm至取刀位置至取刀位置主轴箱以G00速度下降85mm至Z=0处，主轴拉刀，刀具被夹紧，夹紧传感器S2发出确认信号。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（6）刀库退回原位）刀库退回原位 刀库向远离主轴中心位置侧平移，直到PLC接收到传感

14、器L1发出的反馈确认刀库退回原位信号。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作（7）主轴定位解除，换刀操作完成。准备加工。）主轴定位解除，换刀操作完成。准备加工。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 带机械手圆盘式刀库换刀过程带机械手圆盘式刀库换刀过程 带机械手换刀的圆盘式刀库知识扩展知识扩展 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 控制元件位置图学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作编号 控制元件功能备注MU分度机构马达控制刀盘正反转AU换刀机构马达换刀机构动力源1接近开关1 刀仓

15、计数讯号2接近开关2 刀仓定位讯号3磁簧开关1 倒刀定位讯号4磁簧开关2 回到定位讯号5接近开关3 换刀机构马达停止讯号6接近开关4 换刀机构扣刀确认讯号7接近开关5 换刀机构原点确认信号8电磁阀倒刀9COM电磁阀公共点10电磁阀回刀11接近开关6 Ccacancangcancac刀仓原点第一支刀学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作A 刀库定位 B 倒刀 C抓刀学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 G 插刀到位 H 复位 I 换刀完成 D 拨刀 E换刀 F 插刀学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作行动一下

16、行动一下1、仔细观察刀库，写出刀库型号及刀库各组成部件名称作用等。2、把刀装入刀库。3、仔细观察刀库的换刀动作过程，并进行解说。4、刀库定位、刀库换刀点调试。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作12.3 自动换刀装置的电气控制及自动换刀装置的电气控制及PLC 一、刀库的选刀方式一、刀库的选刀方式1、顺序选择方式2、任意选择方式 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 二、刀库二、刀库PLC程序控制程序控制 SINUMRIK 802D系统的换刀必须依靠NC换刀固定循环和PLC程序的配合,Z轴动作由NC换刀固定循环实现,刀库和打刀缸的动作由

17、PLC程序实现。调用NC换刀固定循环的M06功能和循环文件名等应事先在参数N10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE 0 和N10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME 0 里设定。当NC程序段中出现此M功能时,系统将自动激活换刀固定循环。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作PROC TOOL SAVE DISPLOF SBLOFN10 IF$P_ISTEST GOTOF _ENDN12 IF$P_SEARCH0 GOTOF _ENDN14 IF$P_TOOLP$MN_USER_

18、DATA_INT0 GOTOF _ENDN16 IF$P_TOOLNO=$P_TOOLP GOTOF _END1N18 IF$P_TOOLNO=0 GOTOF _END3N20 IF$P_TOOLP=0 GOTOF _END2N162 MSG(开始换刀 TOOL CHANGE START)N164 D0 G500N170 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT2F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N172 M5N174 M12N182 STOPREG4F2N184 MSG(刀库进 MAGAZINE MOVE TO SPINDLE)N186 M91N188 STO

19、PREN190 G4F1N192 MSG(刀具松开 TOOL UNCLAMP)N194 M92N196 STOPREG4F0.5N200 MSG(Z AXIS MOVE TO UP POSITION)N202 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT1F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N204 MSG(刀库寻找新刀 MAGAZINE SEARCH NEW TOOL)N206 M13N208 STOPREN210 G4F0.5N212 MSG(Z AXIS MOVE TO DOWN POSITION)西门子西门子802D NC换刀固定循环程序换刀固定循环程序学习情

20、境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作)N54 M91N56 STOPREN58 G4F1N60 MSG(刀具松开 TOOL UNCLAMP)N62 M92N64 STOPREN66 G4F0.5N68 MSG(Z AXIS MOVE TO UP POSITION)N70 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT1F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N72 MSG(刀具夹紧 TOOL CLAMP)N74 M94N76 STOPREN78 MSG(刀库退回 MAGAZINE MOVE BACK TO HOME)N80 M95N82 MSG(还刀

21、完成)N86 STOPREN88 G4F1N90 MSG()N92 GOTOF _END_END3:N96 MSG(开始取刀 )N98 D0 G500N102 G153 G90G0Z=$MN_USER_DATA_FLOAT1N104 M5N106 M12G4F3N108 MSG(刀具松开 TOOL UNCLAMP)N110 M92N112 STOPREN114 G4F0.5N116 MSG(Z AXIS MOVE TO UP POSITION)N118 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT1F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N216 G153 G90G1Z=

22、$MN_USER_DATA_FLOAT1F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N218 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT2F=$MN_USER_DATA_FLOAT3G4F0.5N220 MSG(刀具夹紧 TOOL CLAMP)N222 M94STOPREN226 MSG(刀库退回 MAGAZINE MOVE BACK TO HOME)N228 M95STOPREG4F1N232 MSG(换刀完成)M78N234 STOPREN236 G4F1N238 MSG()N240 GOTOF _END_END2:N30 MSG(开始还刀 )N32 D0 G500N3

23、6 G153 G90G0Z=$MN_USER_DATA_FLOAT1N38 G153 G90G1Z=$MN_USER_DATA_FLOAT2F=$MN_USER_DATA_FLOAT4N42 M5N44 M12 STOPREG4F2N52 MSG(刀库进 MAGAZINE MOVE TO SPINDLE西门子西门子802D NC换刀固定循环程序换刀固定循环程序学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作%_N_TXY_SPF;$PATH=/_N_CST_DIRN10 M05 T=R10N20 IF$P_ISTEST GOTOF _ENDN32 IF$P_TOOLNO=0

24、GOTOF _NPN36 IF R10=R11 GOTOF _NP N37 M19N38 G04 F2.N40 G500 D0N43 G90N45 G153 G01 Z=$MN_USER_DATA_FLOAT0 F=$MN_USER_DATA_FLOAT1N46 G04 F0.5N50 M16 N70 G153 G04 F1N90 MSG(换刀开始)N120 MSG(刀库前推)N130 M52N140 G04 F2N150 G153 G01 Z10N160 M53N170 G153 G01 Z=$MN_USER_DATA_FLOAT0+4N180 G153 G01 Z=$MN_USER_DAT

25、A_FLOAT0 F500N190 G04 F0.5N200 MSG(紧刀开始)N210 M54N220 G04 F1N230 M206N240 STOPREN250 MSG(新刀具号T:$P_TOOLP)N260 GOTOF _ENDN270 _NO:N280 MSG(新刀具号=原刀具号)N290 G04 F1N292 GOTOF _ENDN293 _NP:N294 STOPREN295 G04 F1N300 _END:N301 M18N302 R11=R10N303 G04 F0.5N310 M03S100N320 MSG()N330 G04 F1N340 M05N350 M250 M17

26、FANUC NC换刀固定循环程序换刀固定循环程序学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作 刀库判断放置方向刀库判断放置方向PLC程序程序学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作刀具号计数的刀具号计数的PLC程序程序 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作三、硬件控制线路三、硬件控制线路I2.2210I2.0 I2.1X1006543I2.3 I2.4 I2.5 I2.67MI2.7+24V0VSQ1SQ2SQ3SQ4KA15SQ5SQ6SB5刀库原点 刀库定位 回刀定位准停到位进刀定位刀库复位松刀到位拉刀到位0V刀

27、库正转Q0.4802C BL DI/O+24VL+Q0.7Q0.6Q0.50123刀库反转Q1.3Q1.245z轴抱闸主轴准停MKA9KA11KA7KA6刀库进退阀松刀阀KA8KA10M加工中心斗苙式刀库部分PLC输入学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作主轴松刀YV1YV2KA8刀库进退阀4KA93刀库正转 刀库反转12KM3KM5KA713KM4KM4KA6220V学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作行动一下行动一下1、识读加工中心刀库相关电路。2、识读刀库固定循环程序，识读刀库相关PLC程序。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接

28、与操作数控系统基本连接与操作任务实施任务实施12.4 12.4 刀架故障分析与排除刀架故障分析与排除 1、观察故障现象并描述 2、列出故障可能原因 3、作出维修方案（诊断流程）4、排故检查 学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作一、故障现象一、故障现象斗苙式刀库在加工过程中，主轴抓刀后，刀库不移回初始位置。二、故障可能原因二、故障可能原因原因分析：气源压力是否在要求范围？刀库驱动进退电磁阀电路是否正常？主轴刀具末抓紧，主轴刀具抓紧通过夹紧传感器发出回馈信号到数控系统，如果数控系统接受不到传感器发送的加紧确认信号，刀库不执行下面的动作；刀库部分是否存在机械干涉现象。学习情境一学习情境一 数控系统基本连接与操作数控系统基本连接与操作三、制订诊断流程三、制订诊断流程 四、排故四、排故