刀架系统故障实例与诊断

【例1-74】 德国PITTLER公司的双工位专用数控车床，其数控系统采用西门子SIN810/T。刀架转动不到位故障修理。

检查整个伺服系统，在最初发生这个故障时是在机床工作了2～3h之后，在自动加工换刀时，刀架转动不到位，这时手动找刀，也不到位。后来在开机确定零号刀时，就出现故障，找不到零刀位，确定不了刀号。

故障检查与分析：刀架计数检测开关、卡紧检测开关、定位检测开关出现问题都可引起

这个故障，但检查这些开关，并没有发现问题，调整这些开关的位置也没能消除故障。刀架控制器出现问题也会引起这个故障，但更换刀架控制器并没有排除故障，这个可能也被排除了。仔细观察发生故障的过程，发现在出现故障时，NC系统产生6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，该报警指示伺服电源没有准备好。分析刀架的管理原理，刀架的转动是由伺服电动机驱动的，而刀架转动不到位就停止并显示6016伺服电源不能工作的报警，显然是伺服系统出现了问题。西门子810系统的6016号报警为PLC报警，通过分析PLC的梯形图，利用NC系统DIAGNOSIS功能，发现PLC输入E3.6为0，使F102.0变1，从而产生了601.6号报警，如图1-41所示。

PLC的输入E3.6接的是伺服系统GO板的“READY FOR OPERATION”信号，即伺服系统准备操作信号，该输入信号变为0，表示伺服系统有问题，不能工作。检查伺服系统，在出现故障时，N2板上[Imax]t报警灯亮，指示过载。引起伺服系统过载的第一种可能为机械装置出现问题，但检查机械部分并没有发现问题；第二种可能为伺服功率板出现问题，但更换伺服功率板，也未能消除故障，这种可能也被排除了；第三种可能为伺服电动机出现问题，对伺服电动机进行测量，并没有发现明显问题，但与另一工位刀架的伺服电动机交换，这个工位的刀架故障消除，故障转移到另一工位上。为此确认伺服电动机的问题是导致刀架不到位的根本原因。

故障处理：用备用伺服电动机更换，使机床恢复正常使用。

【例1-75】 德国DMG生产的MD51T车削中心，西门子810T系统。刀架故障，编码器损坏。

故障现象：一号刀架出现了偶尔找不到刀的故障。刀架处在自由转动状态，有时输入换刀指令时，出现刀架没有动，而且发生刀架锁死现象，CRT显示刀号编码错误信息；刀架锁死后，更换任何刀都没动作。不管断电还是带电，都无法转动刀架，只有在拆除刀架到位信号线后再送电才能转动刀架。

图1-41 PLC接口分析图

故障检查与分析：从上述现象看，可能由两种情况所致，一种是编码器接线接触不良；另一种是编码器损坏。通过检查编码器连线，未发现接线松动现象，接线良好。排除接触不良因素，再结合刀架卡死现象分析：由于刀架夹紧之后，编码器出现故障，发出了错误的二进制编码，即计算机不能识别的代码，所以，计算机处在等待换刀指令状态，而且刀架到位信号一直有效，刀架被锁死，到此可以认为是编码器损坏。

故障处理：在刀架卡锁死的情况下，必须把刀架到位信号线断开（注：在机床断电以后）。然后机床再通电，任意选一刀号，输入换刀指令，让刀架松开，此时刀架处在自由转动状态。断电，拆下原来的编码器，按原来的接法把新编码器与机床的连线接好，刀架与编码器轴连接好，不要固定编码器。然后机床送电，一边观察CRT显示的编码器编码，即PLC的输入刀号信息，一边用手转动刀架，需要说明一下，此机床上有2个刀架，每个刀架有12个刀位。对应的编码由4位二进制组成，由一个8位PLC输入口显示其状态，如下所示：

第7位：刀架旋转准备好信号；第6位：刀架锁位信号；第5位：在位信号；第3、2、1、0四位：为12个刀号编码；10号编码为0001，2号编码为0010，依次类推。

在转动刀架时，手握住编码器，只让刀架带动编码器轴转动，使1号刀对准工作位置。然后用手旋转编码器，直到CRT显示刀号编码为0001；按同样方式再转动刀架，让2号刀对准工作位置，使CRT显示编码为0010；至此，其余10把刀与其编码一一对应，最后固定编码器，更换编码器工作结束。试车，故障排除。

【例1-76】 数控车床，刀塔不转。

数控系统：西门子810T系统。

故障现象：加工过程中，换刀时刀塔不转。

故障检查与分析：这台机床的刀塔的旋转是伺服电动机带动的，在启动刀塔旋转时，测量伺服控制器的给定信号，没有问题，伺服放大器也输出驱动电流。将刀塔保护罩拆开，发现伺服电动机通过同步齿带带动刀塔旋转，而同步齿带已经断裂，不能带动刀塔旋转。

故障处理：更换同步齿带，刀塔恢复正常。(www.xing528.com)

【例1-77】 数控车床，出现报警6027 Turret limit switch（刀塔限位开关）。

数控系统：西门子810T系统。

故障现象：机床在加工过程中，出现6027报警，加工程序中断。

故障检查与分析：因为报警指示刀塔有问题，对刀塔进行检查，发现刀塔没有落下。根据刀塔工作原理，刀塔旋转时，首先由液压控制使刀塔浮起，然后伺服电动机带动旋转，到位后，刀塔落下，完成找刀过程。因为刀塔没有落下，所以程序不能进行。根据机床控制原理，如图1-42所示，刀塔落下是受电磁阀Y41控制的，而电磁阀又是由PLC输出Q4.1通过直流继电器K41控制的。利用西门子810系统DIAGNOSIS功能，检查PLC输出Q4.1的状态为1，已经发出落下指令，但电磁阀上并没有电压，可能是直流继电器K41损坏。对这个继电器进行检查，发现确实是触点损坏。

图1-42 刀塔落下电气控制原理图

故障处理：更换新的继电器后，机床恢复正常。

【例1-78】 数控车床，出现报警9177 Tool collision（刀具碰撞）。

数控系统：西门子840C系统。

故障现象：在刀塔运转时出现9177报警，无法进行自动加工。

故障检查与分析：为了防止机床意外损坏，这台机床安装了传感器，监视刀塔的运行，如果发生碰撞，立即停机，防止进一步的损坏。如图1-43所示，U415为声波传感器，检测碰撞的噪声信号，U45为反馈信号处理电路，碰撞信号输入到PLC的I9.0，手动旋转刀塔就出现这个报警，根本就没有碰撞的可能。在刀塔旋转时，利用系统DIAGNOSIS功能，检查PLC输入I9.0的状态，确实变为1，说明检测反馈回路有问题。利用互换法与另一台机床的反馈信号处理板对换，这台机床恢复正常，而另一台机床出现报警，说明是反馈信号处理板损坏。

故障处理：更换备件后，机床恢复正常。

图1-43 刀塔碰撞信号检测连接图

【例1-79】 一台数控车床刀塔旋转不停。

数控系统：西门子840D系统。

故障现象：这台机床在工作过程中，刀塔先是偶尔发生不能准确换刀，不论手动还是自动，刀具定位与给定的换刀指令不符。后来故障逐渐加重，在执行换刀指令时，刀塔旋转不停。

故障检查与分析：这台机床的刀塔采用意大利Duplomatic编码器检测刀号，刀塔有8个刀位。根据机床工作原理，刀塔编码器采用8421码编码，接入相应PLC输入I36.4、I36.5、I36.6和I36.7。手动转动刀塔时，利用系统DIAGNOSIS功能观察IB36的状态，发现I36.7、I36.6、I36.5和I36.4的状态一直为0101，没有随刀塔的转动而变化，说明刀塔编码器或者连接电缆出现问题，检查刀塔编码器的连接电缆没有发现问题，因此，怀疑刀塔编码器故障。

故障处理：更换刀塔编码器后，机床刀塔恢复正常工作。