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V8L 加工中心換刀故障的如何運用PLC

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0   引言
 數控機床中出現的大多數故障都能夠通過 PLC 程序檢查出來的，或者在屏幕顯示報警信息，或者不產生報警信息。因此使用 PLC 功能進行處理解決數控機床的故障在處理國內外的研究也比較多，但是研究資料表明大多是 Fanuc 系統和西門子系統，對華中的高端系統，如 818 系統的研究甚少。
本文就 PLC 功能的靈活與便捷性為切入點，將V8L 加工中心的機械手換刀時出現的故障問題方面，在進一步分析818 型數控機床PLC 功能的基礎上，實現準確有效的消除故障，恢復機床的功能。
1   V8L 加工中心 PLC 結構
V8L 型數控系統 PMC，采用了內置式軟 PLC實現對數控機床的順序控制，根據用戶對機床實際控制需要，采用 PLC 程序語言梯形圖進行編制的。HNC- 818 型數控系統 PLC 用戶程序是通過梯形圖的編輯界面，進行在線的編輯，或者通過電腦裝載華中梯形圖專用軟件 LADDER 進行編輯。
華中梯形圖采用循環掃描的方式。程序開始執行時會運行一次初始化，以后就把所有輸入的狀態發送到輸入映象寄存器，然后開始順序調用用戶程序。當一個掃描周期完成的時候，就把所有的結果都傳送到輸出映象寄存器，用以控制 PLC 的實際輸出，如此循環往復。其系統的 PLC 規格如表 1 所示。
2   斗笠式刀庫的 PLC 控制換刀過程
V8L 型數控機床的刀庫形式如圖 1 所示，是斗笠式刀庫。

圖 1    機床的刀庫形式
該刀庫在換刀時，開始向主軸方向平行移動。
首先，取下主軸上面的原有刀具。使主軸上的刀具進入到刀庫的卡槽里，此時主軸向上移動開始脫離刀具。
其次，對主軸安裝新的刀具。刀庫開始轉動尋找新的刀具號位置，當新的刀具正對主軸正下方時，主軸開始下移，使新的刀具進入到主軸錐孔內并夾緊。
最后，待裝完新刀具，刀庫開始退回到原來的位置，此時刀庫換刀結束。
其刀庫選刀的流程圖如圖 2 所示。

圖 2    華中 8 型刀庫選刀的流程圖
3   斗笠式刀庫換刀時刀庫不動的故障及處理
V8L 加工中心具有 24 刀位的刀庫。在換刀時，數控 CNC 報警提示 ATC NOT READY 。針對該問題對機器的線路及 PLC 控制部分進行檢查，以便于消除故障。
根據圖 2 所示的選刀流程圖可知，當數控系統發出換刀指令，如 M06 T3 時，刀庫不動作并發出報警信息，此時，對機床的操作模式、氣泵及刀庫的狀態進行檢查。
( 1) 對機床的操作模式進行檢查
確保機床的操作模式在自動狀態下，機床也沒有處于被鎖住的狀態，其換刀指令輸入正確，所更換的刀具也安裝在刀庫中并且位置正確，此項目檢查無誤，不存在故障。
( 2) 對數控機床的氣泵進行檢查
查看數控機床氣泵的壓縮空氣氣壓數值，經過查看說明書，其氣壓值在要求范圍內是 0． 55 MPa。符合數控機床的壓縮空氣壓力在 0． 5MPa ～ 0． 6MPa 之間的范圍值。因為提供的壓縮空氣壓力值低于范圍值時，刀庫會因在換刀過程中壓力不夠而造成不動作，而此時的壓力是滿足的，該項目檢查無誤，也不存在故障。
( 3) 對刀庫的初始狀態進行檢查
檢查刀庫的初始狀態以及傳感器的狀態，通過數控機床系統提供的 PLC 地址診斷功能幫助檢查，查看輸送到數控機床系統 PLC 的入口信號正確與否。進入“診斷”下的梯形圖“監控”界面，查看是否有輸出信號，其梯形圖診斷界面如圖 3 所示。

圖 3    梯形圖診斷界面
根據如圖 4 所示輸出模塊 HIO-1021N，Y1． 6 和
Y1． 7 的刀庫旋轉信號輸出正常，檢查刀庫進退信號
Y1． 4 和 Y1． 5 的輸出信號正常，系統的 PLC 邏輯順序滿足條件。
于是根據表 1 所示輸入輸出接口，對刀庫進到位信號 X3． 0、刀庫退到位信號 X3． 1、主軸緊刀到位信號
X3． 2、主軸松刀到位信號 X3． 3 進行檢查，發現其控制信號線路及元器件都沒有問題。

圖 4    所示輸出模塊 HIO-1021N
最后，檢查刀庫的刀位計數信號及中間繼電器。查看 X1． 7 的信號，等于 1 則沒有問題，排除了線路和刀庫計數開關的問題，其刀庫計數的 PLC 如圖 5 所示。此時，按下刀庫正轉或反轉時，刀盤卻不能轉動并且出現了刀庫計數報警的信息，再按下正轉的繼電器
KA25 和反轉的繼電器 KA26，并查看正轉的接觸器
KM5 或反轉的接觸器 KM6，發現接觸器 KM5 和 KM6的吸力不好，不能正常吸合。仔細檢查發現短路環斷路，于是更換了兩個接觸器，刀庫運轉正常了。

圖 5   刀庫計數的 PLC
4   常見的其它換刀問題及解決對策
( 1) 刀庫進出不正常
刀庫進出不正常時與刀庫相關的元器件有電機、繼電器、換刀接近開關等有關系。
首先，檢查電機的電源是否正常工作，電機能否轉動，繼電器的線路有無虛接現象，檢測觸電有無熔接或熔化現象;
其次，還可以根據機床的接口信號和 PLC 控制，進入機床數控系統調用PLC，查看 PLC 的運行狀況，以判定有無故障點;
最后，檢查換刀的接近開關工作是否正常、刀庫準備信號與換刀信號有無線路虛接的現象，信號是否正常工作等以及傳動機構及刀庫的轉盤是否靈活，有無卡死的故障現象。
( 2) 數控機床撞刀故障
數控機床在換刀時出現撞刀故障，需要對機床的電磁閥和主軸的緊刀信號進行檢查。
首先，在排除用戶程序無誤的情況下，要檢查緊刀電磁閥是否正常工作。
其次，根據輸入輸出接口和機床 PLC 控制，進入系統調用 PLC，以觀察此循環是否正常，不正常則說明電磁閥的工作有問題，對電磁閥進行檢查與更換。
最后，檢查主軸的緊刀信號丟失會導致主軸停止轉動，但是 X 與 Y 坐標依然走動。此時可進行修改PLC 的控制程序或者調整緊刀開關使其壓合正常。
5   結論
作者在熟練掌握 V8L 加工中心換刀的原理與過程的基礎上，快速、準確的實現了維修機床換刀故障。尤其對刀庫不動時所產生的故障，采用了調用PLC 梯形圖，分析梯形圖的運行狀況，快速的發現故障的所在位置，仔細的分析故障發生的原因，很好的消除了機床換刀時故障，為安全生產提供可靠的保障。

標簽：加工中心

分類：加工中心

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