加工中心电气回路的连接及故障处理方法

一台加工中心可完成由几台普通数控机床才能完成的工作。加工中心配置了刀库和自动换刀装置，在加工过程中能自动地进行刀具更换工作，以满足不同工序加工的需要。数控加工中心电气控制回路主要由控制器（CNC），机床控制电器，主轴无级调速，X、Y、Z轴进给驱动，刀库旋转，排屑、冷却及其他控制电路等组成，如图5-9所示。

图5-9　加工中心机床控制框图

一、加工中心电气回路连接

本节以VMC600加工中心的电气回路连接为例，其数控系统配置FANUC 0i-MD系统，刀库类型为斗笠式刀库，主要介绍加工中心主电路和刀库控制电路，以及加工中心电气控制线路中CNC系统、驱动、I/O接口与电气控制线路之间的关系。

1.主电路

加工中心主电路原理如图5-10所示，电源空气开关QF1控制机床总电源的通断。机床通电后，操作面板上机床电源指示灯亮。

（1）主电路中QS1开关为伺服变压器TC1以及直接使用三相380 V交流电源的电气部件供电。TC1输出三相200 V通过QF2开关、KM1接触器给伺服电源单元SVSP供电。

（2）主电路还为主轴电动机、冷却电动机、风扇、冲屑电动机等供电。

（3）QS3开关为刀库电动机供电，通过正转接触器KM2、反转接触器KM3实现刀库正、反转。

图5-10　加工中心主电路原理

2.交流控制电路

交流控制原理如图5-10和图5-11所示。

（1）KM1接触器控制伺服电源通断。

（2）KM2接触器线圈得电，刀库正转。

（3）KM3接触器线圈得电，刀库反转。

二、加工中心刀库电气控制电路

（1）加工中心刀库电气控制电路电源如图5-12所示，主要包括电源变压器TC2、开关电源等。

图5-11　交流控制原理

①控制电路由TC2电源变压器供电。TC2变压器的输出电压分别为交流220 V、110 V、22 V（或24 V）的三组电源。220 V为24 V直流稳压电源以及部分220 V用电器供电。110 V为自动润滑、热交换器、电磁阀等电气部件提供电源，并作为交流控制回路的控制电源。(www.xing528.com)

图5-12　加工中心刀库电气控制电路电源

②开关电源给CNC系统提供直流24 V，直流电源直接影响系统的稳定运行。开关电源的220 V从变压器TC2的输出端取得，DC24V电压经继电器KA0的常开触点送给CNC系统。

（2）加工中心刀库交流控制原理如图5-11所示。当继电器KA12线圈得电时，KA12常开触点闭合，KM3得电，刀库反转，KM3常闭辅助触点断开；当继电器KA13线圈得电时，KA13常开触点闭合，KM2得电，刀库正转，KM2常闭辅助触点断开；KM2和KM3保证正转和反转不同时工作，实现互锁。

（3）加工中心刀库PMC输入原理如图5-13所示。加工中心刀库PMC输出I/O板如图5-14所示。PMC输入原理图中SB26为刀具放松按钮，SB44为刀库正转按钮，SB45为刀库反转按钮，SQ11为刀库计数行程开关，SQ12为空刀座到位确认开关，SQ5为刀具放松确认开关，SQ6为刀具夹紧确认开关，SQ7为刀库退出到位开关，SQ8为刀库进入到位开关。PMC输出原理图中Y6.6为刀库正转信号，其得电后使继电器KA13线圈得电；Y6.7为刀库反转信号，其得电后使继电器KA12线圈得电；Y6.4为刀库进入信号，其得电后使继电器KA15线圈得电；Y6.5为刀具放松信号，其得电后使继电器KA14线圈得电。

图5-13　加工中心刀库PMC输入原理

图5-14　加工中心刀库PMC输出I/O板

（4）系统信号控制。CNC系统接收到换刀指令后，CNC系统将信号指令通过信号传输线送达I/O板、操作面板、伺服器等控制器，如图5-15所示。I/O板接收到信号后进行分配，触发刀库PMC输入信号，从而控制继电器动作，最终实现加工中心自动换刀。

图5-15　I/O Link连接示意

三、加工中心斗笠式刀库常见故障处理

斗笠式刀库属无机械手臂类自动换刀装置，依靠进给轴（Z轴）和刀库运动（平移与转动）的组合，实现自动换刀操作。该类刀库中刀具存放位置是固定的，从刀库中取出的刀具，使用后仍回到原来刀座，刀具号与刀座号始终一致，操作者可随时了解刀库中的装刀情况，根据刀具在刀库中的分布直接编写加工程序中的T指令。斗笠式刀库的故障概率比机械手臂刀库高，下面列举几种加工中心换刀常见故障以及处理方法。

1.换刀过程中出现气压报警的处理方法

换刀过程中供气压力低于设定值，机床操作面板上气压警报灯会点亮，屏幕上也会出现空气压力低报警提示：AIR PRESSURE ALARM。此时系统自动转为单段执行方式，执行当前程序段。机床配有储气罐，气压刚报警时，储存气压如能维持本步动作执行，则当前程序段执行结束程序暂停在单步状态；储存气压如不能维持单步程序段执行，则此步的动作不能完成，单步程序段执行不能结束，程序启动灯继续点亮，屏幕上会再次出现未完成的动作报警。遇到上述情况时，不需要采取任何操作，只需要保留当前状态不变，等待气源恢复供气压力。

供气压力超过设定值后，气压报警灯自动熄灭。此时，必须按报警复位键使气压报警复位以消除屏幕报警信息，再按程序启动键，程序即单段执行：消除单段执行方式后，再按程序启动键，程序就可以自动连续执行，气压报警引起的换刀过程中断可完全得以恢复。

2.加工中心换刀操作注意事项

（1）供气压力不低于6 kg/cm。

（2）机床已执行过回零操作。

（3）换刀子程序中需要使用增量移动G91指令。每次换刀后所执行的程序应考虑是采用绝对制还是增量制。需要重新设定G90/G91模式指令。

（4）保存好刀库供应商的操作说明书，在机床使用前和日常维护保养过程中，必须仔细阅读注意事项，参照执行。