加工中心不执行换刀故障诊断

加工中心不执行换刀故障诊断□杜江华在通常情况下，数控加工中心自动换刀功能出现故障的原因主要有：某个输入或输出信号不对，出现短路、断路，位置检测不到位，刀库乱刀，数刀计数器出错，继电器损坏；由于与之有联系的液压、气压系统，机械卡死、松脱等的影响。

但是有那么一些故障很少遇见，特别在资料不祥无提示，故障点隐蔽，报警信息少，甚至无报警情况下，需要仔细认真的去观察分析。

以下介绍几例供参考。

1、输入数据不规范造成停机机床配置：北京机电研究院制造的VMC1000C立式加工中心，数控系统为FANUC 0i-MA，带一刀套编码选刀方式的自动刀库。

故障现象：机床开始加工出现报警“OVERTRAVL -Y”，即Y轴负向超程启动循环加工后，未换刀便执行起刀点的语句，未按照正常路径走刀，Y轴负向已经硬限位。

分析处理：（1）查看系统参数号1320和1321（存储式行程检测）是正确的，说明软限位未改变。

有关行程的参数也无异常。

（2）有乱走刀、不换刀现象，怀疑位置环有问题。

执行另一段G56与故障段G58基本相同的加工程序（即工件坐标系不同），发现机床加工一切正常。

位置环损坏、机床参数发生改变或丢失的可能性排除。

（3）怀疑机床数据处理中断或时序控制错误等，按下急停按钮，关断机床电源，重新启动机床，运行有问题的程序，情况依旧。

（4）对照G56和G58的X、Y、A坐标值完全相同，唯有Z坐标有不同。

是否G58不能够使用了呢？决定将该程序段中的G58改成G54，在G54上设定G58的坐标值，再执行修改的程序，机床运行正常。

（5）由此判定，或是G58功能支持软件的宏程序发生错误，或是G58确认的坐标值没有被系统所认可（即NC给机床‘MT’的执行数据不同于设置的数据），而是记忆成为另外的数据，因为一旦运行程序其走刀的方向和位置都不对，显然后者是可能性较大。

于是，将G58的X、Y、Z和A的坐标值重新设置为“0”，按“REST”复位，再重新输入原来的坐标值，机床恢复了正常。

加工中心机械手换刀故障的处理一：故障现象我们公司使用的是韩国大宇生产的数控加工中心，发那科操作系统，工人在加工产品的过程中，由于装夹产品的错误，导致撞机，机械原点下移，机械手不能正常换刀。

二：处理方法：1.首先使用M39令，使机床处于维修状态，让机床后面机械手处理方式开关变成手动方式，让机械手回到原点状态。

2.如果机床不能做回原点操作，修改K12号参数。

3.回原点后经观察，机械原点不在机械手换刀位置，我们知道，主轴过低，机械手在换刀时会因为换刀位置过低而碰伤机床，完不成换刀工作；过高，机械手虽然能完成换刀工作，但机械手送到主轴后，因没有到达位置而卡刀不紧，造成掉刀现象。

4.我们知道，大宇数控加工中心执行换刀命令时，首先会执行零号程序，而零号程序中有G28 Z0指令，也就是说，Z轴不管停在任何位置，如果程序中有换刀指令，主轴先回机械原点，再执行换刀命令，就与台中精机生产的数控加工中心类似，一旦执行换刀指令，就会执行G30 Z0一样，机床先回第二机械原点，再执行换刀指令，从而完成换刀工作。

如果台中精机生产的数控加工中心主轴换刀位置无意中被破坏，可以通过调整1241号参数进行Z轴的上下定位，通过4031号参数的调整可以进行主轴定位角度的定位，因此，我们试图进行1240参数的调整，没有达到理想目的。

5.我们想办法调整机械原点限位块，使机械原点向上或向下移动，以便使机床停在最佳机械手换刀位置，但没有成功，我们不管怎么调整机械原点，机床都在一定的数值内变化着，就是没达到换刀位置，最后，我们采用调整伺服电机编码器的方法，让编码器旋转一个角度，通过这样的方法，我们才把主轴定位在最佳机械手换刀位置，伺服编码器旋转的角度可以对照显示屏调整。

三：可能原因由于误操作，伺服电机在快速行走的状况下，突然碰到强大阻力，在系统报警之前，机床虽然停止行走，但伺服编码器可能还会旋转一定的角度，当关机再开机后，机床的机械原点位置偏移就可以解释了，这就是撞机后机械手不能正常工作的原因。

加工中心的常见故障中,换刀故障约占1/3,因此对其分析与处理很重要,本文通过具体实例分析其原因,并给出维修方法,供大家参考使用。

一、加工中心换刀过程或原理南昌高级技工学校实习车间所用加工中心型号为M CV/610,数控系统采用F ANUC0-MC。

正常换刀过程如下:Z轴回零,主轴定向。

刀库门开,(或机械手)前移抓刀,主轴松刀。

主轴上移(或机械手后移)刀具被拔出主轴孔。

刀库转至所需刀位,同时主轴自动吹净其刀具孔。

主轴下移(或机械手前移),刀具插入主轴孔并被夹紧。

刀库门关,刀库(机械手)后退,换刀完成。

二、主要故障实例1.刀库向前抓刀后停止,主轴不松刀分析处理:由现象知换刀在第(2)步停止,刀库前移动作已完成,压下相应限位开关就发信号通知NC系统动作完成,该信号未发出以致主轴不松刀,打开机床数控柜,检查限位输入信号未发现,推测限位开关问题,但用万用表检查开关却有信号,外接一线至NC系统,故障消失,原因是断线引起故障。

2自动换刀至第5步停止,主轴不装刀分析与处理:在M DI状态下,依次M19→M81→M82→M83→M84,动作均正常,排除电气部分故障,手动检查气缸亦有动作推测为气流不畅,检查气缸进气管,发现接头处漏气,重新安装后故障消失。

3.自动换刀至第2步,主轴松刀延时过久分析处理:换刀能完成说明NC系统正常,查阅有关延时的诊断DGN300~400,均正常值,但气缸动作时有时无,推断电磁阀问题,拆开电磁阀,阀芯磨损,更换新的后故障消失。

4.自动换刀主轴不定向,且CRT上出现警示1010、409分析处理:维修手册无警示1010、409之说明。

从其工作原理分析,自动换刀时,CNC系统发出主轴定向信号M19,经控制电路启动定向时间检测电路,磁传感器发出信号,经电路处理产生一系列慢转信号,当位置误差小于0.1,电路发出到达信号,通知CPU,发出主轴停止信号,同时切断定向时间检测电路,定向完成。

由现象知NC系统已发出定向指令M19,可能由于定向电路设定不合理引起,调整设定,故障不消失,检查主控板是否故障、调换依然,说明控制电路无问题,推断故障在伺服部分,用万用表检查晶体管模块有关端子间的电阻值。

一． 斗笠刀库故障
原因：
1．刀盘电机、进刀电机、退刀电机相序相反
2．进刀到位、退刀到位的信号检测线路有问题
3．主轴松到、紧刀到位信号检测线路有问题或推刀距离有偏差
4．主轴定位角度有偏差
5．主轴第二参考点有偏差
6．刀库乱刀号
7．刀盘计数开关损坏或刀盘旋转不停止
解决对策：
1．调整电机接线相序
2．调节进刀、退刀感应开关位置，如损坏更换
3．调节松、紧刀位置开关和打刀缸推刀距离
4．调节主轴参数3207（三菱）参数4077（发那科）至合适角度
5．调节轴参数2038（三菱）参数1241（发那科）到合适坐标值及调节栅格量 6．做刀库刀号归零操作PLC开关16号（三菱），PMC开关K2.0（发那科） 7． 调节计数开关位置，如损坏则需更换
二． 圆盘刀库故障
原因：
1．刀盘电机、手臂电机相序相反
2．刀盘电机、手臂电机刹车松紧不当
3．刀套上及下位置有偏差或刀套气缸到位感应开关位置不合适 4．手臂扣刀位置有偏差，扣不紧，有异响
5．手臂未归零位，换刀动作不能继续
6．刀套号错乱。

加工中心机械故障诊断方法及常见故障维修内容摘要：近年来，随着国民经济和科学技术的不断发展，我国各机械制造行业纷纷采用数控加工中心机床。

它们在加工现场发挥出了强大的技术优势。

在高效率的自动化生产中，如果机床出现了故障，轻则影响设备的利用率，重则影响企业的兴衰。

所以，加强数控加工中心机床使用管理，降低加工中心机床故障发生率已是一个必须要解决的重要问题。

本文所研究的是为了保证加工中心机床出现故障后快速修复，而进行的系统分析。

本文就下面几个方面进行了论述，第一，加工中心故障诊断原则。

第二，加工中心机械故障诊断方法。

第三，加工中心的常见故障诊断及维修。

通过上述分析，能够帮助快速诊断排除加工中心出现的常见故障。

关键词；数控机床加工中心、诊断分析、维修实例。

引言加工中心机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床，综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术，不同的加工中心机床虽然在结构和性能上有所区别，但在故障诊断上有它的共性，现结合工作实际谈一下加工中心机床故障分析和维修的一般方法。

加工中心机床故障维修通常按照：现场故障的诊断与分析，故障的检测、维修、排除，机床的试车这三大步进行。

一、主轴部件故障由于使用调速电机，加工中心主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。

为保证在工作中或停电时刀夹不会自行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧，并配行程开关发出夹紧或放松信号。

若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。

维修实例1、故障现象：HTM4228G龙门式加工中心加工过程中出现镗孔精度下降，圆度超差，故障分析：首先检查主轴定心锥孔位置和镗刀杆结合部，发现主轴定心锥孔表面有轻微研伤，用千分表检查主轴锥孔直线度超差0.08mm，根部圆跳动0.06mm，远端圆跳动0.10mm。

数控机床刀库的故障率相对较高。

根据以往的工作经验，对斗笠式刀库换刀常见故障过程总结了以下原因：示例1故障现象：CNC系统发出换刀命令，刀库不运行。

原因分析：1检查机器的运行模式是否正确？机器是否锁定？指令是否正确？虽然这些原因很简单，但初学者也很容易犯错误。

2检查CNC机床的压缩空气，检查气压是否在要求的范围内。

通常，数控机床中常用的压缩空气压力在0.5MP至0.6MP之间。

如果压缩空气压力低于此范围，则在换刀过程中由于压力不足，刀库将无法运行。

3检查刀库的初始值。

状态正常吗？检查传感器A和E的状态是否良好？发送到CNC系统PLC的入口信号是否正确？可以通过CNC系统提供的PLC地址诊断功能进行检查。

示例2症状：刀库移动到主轴的中心，但不执行下一个动作。

原因分析：1检查刀库到主轴侧的确认信号传感器B和E是否良好？发送到CNC系统PLC的信号状态是否正常？这种故障现象主要是由传感器不良引起的;2如果传感器状态和信号正常，请检查主轴工具是否拧紧？3检查主轴定位是否完成？4确认第一个参考点返回是否完成？示例3故障现象：刀库从主轴上取刀并且不会旋转到目标刀具位置。

原因分析：一般刀库的旋转电机由三相异步电机驱动。

如果发生上述故障，应进行以下检查：1参考机床电气图，用万用表和其他测试工具检查电机启动电路是否正常。

2检查刀库的功率是否正常？交流接触器和开关是否正常？一般情况下，刀库主回路部分的电源为三相交流380V电压，交流接触器线圈控制部分的电源为交流110V或直流24V。

检查该部分电路，确保电路正常;3如果上述部件正常，在这种情况下，是否检查了刀库驱动电机的正常操作？4如果消除了上述故障，请考虑刀库机械部件是否有干涉？旋转驱动电机和刀库之间的连接是否断开？示例3故障现象：主轴抓住刀具后，刀库不会移回初始位置。

原因分析：1检查气源压力是否在要求的范围内？2检查刀具驱动电机控制电路是否正常？刀库可以正向和反向控制电机，实现刀库的左右平移。

数控机床刀库部分故障率相对较高，根据以往的工作经验，对斗笠式刀库在换刀过程中常见故障现象及原因总结以下几条：例1 故障现象：数控系统发出换刀指令，刀库不动作。

原因分析：①检查机床的操作模式是否正确？机床是否锁住状态？指令是否正确？这些原因虽然简单，但也是初学者容易犯的错误；②检查数控机床的压缩空气，检查空气的气压是否在要求范围内？一般数控机床常用的压缩空气压力在0.5MP~0.6MP之间，如果所提供的压缩空气压力低于这个范围，刀库在换刀过程中由于压力不够，造成不动作；③检查刀库的初始状态是否正常，即检查传感器A、E的状态是否良好？输送到数控系统PLC 的入口信号是否正确？可以通过数控系统提供的PLC地址诊断功能帮助检查。

例2 故障现象：刀库移动到主轴中心位置，但不进行接下的动作。

原因分析：①检查刀库到主轴侧的确认信号传感器B、Ｅ是否良好？发送到数控系统PLC中的信号状态是否正常？此故障现象多由于传感器不良造成；②如果传感器状态及信号都正常，请检查主轴刀具是否加紧？③检查主轴定位是否完成？④确认*参考点返回是否完成？例3 故障现象：刀库从主轴取完刀，不旋转到目标刀位。

原因分析：一般刀库的旋转电机为三相异步电动机带动，如果发生以上故障，要进行以下检查：①参照机床的电气图纸，利用万用表等检测工具检查电机的启动电路是否正常？②检查刀库部分的电源是否正常？交流接触器与开关是否正常？一般刀库主电路部分的动力电源为3相交流380V电压，交流接触器线圈控制部分的电源为交流110V或直流24V，检查此部分的电路并保证电路正常；③如果在保证以上部分都正常的情况下，检查刀库驱动电机是否正常？④如果以上故障都排除，请考虑刀库机械部分是否有干涉的地方？刀库旋转驱动电机和刀库的连接是否脱离？例4 故障现象：主轴抓刀后，刀库不移回初始位置。

原因分析：①检查气源压力是否在要求范围？②检查刀库驱动电机控制回路是否正常？刀库控制电机正、反转实现刀库的左、右平移，如果反转控制部分故障，容易出现以上故障；③检查刀库控制电机；③检查主轴刀具抓紧情况，主轴刀具抓紧通过加紧传感器D 发出回馈信号到数控系统，如果数控系统接受不到传感器D发送的加紧确认信号，刀库不执行下面的动作；④检查刀库部分是否存在机械干涉现象。

A c a d e m i c F o r u m /学术论坛89王登亮，王　超（江西铃格有色金属加工有限公司，江西　南昌　330013）摘要：主要介绍马扎克5000-II 型机床换刀系统的机械结构、工作原理、常见故障原因及问题处理措施。

关键词：换刀系统；ATC；刀库；主轴；内冷管1　背景介绍我们公司机加工厂成立于2015年初，机加设备维修班成立时间更短，维修人员平均年龄不到29岁，他们踏出校园大门怀揣着对生活的美好梦想一起组建了机加维修班，这过程工存在许多问题；换刀系统是加工中心生产加工过程中关键的环节，直接影响加工效率、质量、设备稳定性。

公司现有5000-II 型马扎克加工中心14台，主要生产铝合金变速箱壳体，是我们公司生产主力设备。

随着公司产能提升、降本增效要求不断提供，目前设备状态远远达不到使用及费用控制要求；统计2018年1-12月换刀系统故障平均595 min/月，18年发生的维修费用合计约18.62万。

为降低设备故障率、减少设备维修费用、提高生产效率。

18年上半年我们成立攻坚改善小组针对整个换刀系统故障进行统计、分析，从A 矩阵的损失分类统计到B 矩阵的因果关系分类到C 矩阵的货币化转化，把故障转化为实实在在的费用损失，选定攻击对象，有的放矢。

2　工作原理简述换刀系统包含刀库、刀库门、换刀机构、主轴等系统；各个系统精准的配合最终完成一次完美的换刀动作，换刀中弧面凸轮通过控制机械手上轴承来控制机械手的转动；平面凸轮通过连杆机构控制机械手的伸缩与收回。

而换刀机构上刀具的夹紧靠摆臂手上的夹指完成。

换刀系统动作顺序为NC 系统接收到换刀指令后，PLC 输出动作到ATC 门、刀库、ATC 单元、主轴等做出相应准备：门打开、主轴移动到第二参考点或者换刀点、主轴定向、刀库备刀至换刀位、换刀气缸将被选刀移至主轴侧、ATC 单元旋转到换刀角度、主轴抓刀单元松开到位、ATC 单元自动移出并旋转至主轴上完成主轴上刀具与待刀位刀具之间的交换、主轴抓刀单元夹紧到位、ATC 臂回到起点。

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数控加工中心机械手换刀故障诊断当执行换刀时,机械手发生卡刀,电源尚未切断或紧急停止按钮未被按下;②当执行换刀时,突然断电或紧急停止按钮被按下造成换刀中断时。

数控加工中心分析处理方案:①先按“RESET”键,将M06的状态解除。

②切换至MDI模式输入M95,此时屏幕上显示报警信息“2020ARMTR0uBLESHOOTING”。

③请先按“F0”键,以确认机械手目前处于下列那种状态。

④判断机械手目前的状态:(a)若机械手在60°~180°之间(不含600和180。

的位置)且已经松刀,可直接按“F.”键,此时机械手则以寸动的方式往180。

的位置转动,等到确实在1800的位置时。

按键无效,接下来夹刀,待夹刀完成后继续按“F0”键。

直到机械手转到t}。

的位置时,按键无效且报警信息解除,此时表示故障排除。

(b)若机械手在600的位置且未松刀,转到MDI模式输入M73,待松刀完成后可直接按“FD”键,此时机械手则以寸动的方式往180。

的位置转动,等到确实在180°的位置时,按键无效,接下来转到MDl模式输入M75夹刀,待夹刀完成后继续按“R1”键,直到机械手转到Il。

的位置时,按键无效且报警信息解除,此时表示故障排除。

(C)若机械手在180°的位置且未夹刀,此时按“F0”键无效,必须先执行M75后按键才可继续以寸动的方式将机械手转到0°的位置,待机械手到0°的位置时,按键无效且报警信息解除,此时表示故障排除。

(d)若机械手在180°直接按“F0”键,以寸动的方式将机械手转到0°的位置,待杪械手到0°的位置时,按键无效且报警信息解除,此时表示故障缸除。

(e)若机械手在60°以前(不含60°)的位置且未松刀,直专按“F0”键,此时机械手则以寸动的方式往60。

的位置转动,等:确实在60°的位置时,按键无效,输入M73松刀,完成后可继续t“F0”键,直到机械手到达180。

加工中心换刀故障浅谈【摘要】我分厂有数控加工中心10余台，这些机床在使用过程中，出现过不少的问题，其中故障最多的是自动换刀系统。

加工中心换刀故障频率较高，掌握所使用机床自动换刀的运行步骤，以及刀臂在不同故障位置时的处理方法，就可以事半功倍，快速排除故障。

本文就是在加工中心自动换刀系统工作原理的基础上，根据实际工作过程中的经验，对自动换刀系统的典型故障进行分析，下面介绍一些常见的故障排除方法。

【关键词】换刀机械手刀臂电机抱闸主轴定位一、DMG-125P立转卧加工中心DMG-125P立转卧加工中心是我公司从德国引进的具有较高速度的加工中心，该设备主轴转速12000转，配置链式刀库，可装30把各类刀具。

机床在换刀过程，主轴进入换刀位置，刀库门打开，换刀机械手抓刀后，没有进行旋转180度再将刀具送入刀库，同时报警如下：E404 Gripper2 to magazine not highE406 Gripper2 both positioning highE407 Tool changer door not closed检查换刀机械手信号E73（抓刀机械手主轴铣削位置输出信号），E74（抓刀机械手旋转180度后送进刀库位置输出信号），A36（抓刀机械手主轴铣削位置输入信号），A37（抓刀机械手旋转180度后送进刀库位置输入信号）。

换刀过程中A36，E74，A37均正常，可以随指令输入在0，1之间正常变换，但E73信号不变化。

经检查发现在机械手下放有E73，E74两个PNP接近开关。

拆下E73接近开关发现已损坏，后购买国产上海沪工接近开关按正确位置安装后换刀正常。

（见图1，图2）图1 DMG-125P换刀电气原理图图2 DMG-125P换刀电气原理图二、XH715 、XH716青海立式加工中心XH715和XH716是我公司2003年购买的青海第一机床厂的全功能数控机床，该机床采用台湾GIFU（吉辅）公司的圆盘式刀库，刀库最大长度为300mm，能储存24把刀。

加工中心主轴典型故障诊断分析及解决方案摘要：加工中心主轴是机床最重要的机械部件之一，一般情况下，在机床所有的控制轴中，其消耗的功率最大，在切削工件时承受的负载较大，相对来讲，对主轴的各项精度要求也比较高，且能够输出不同的转速（每分钟几千转甚至一万转以上）和转矩，以满足不同加工工艺的要求。

可见主轴能否正常运转直接制约着机床的整体运行，有必要针对加工中心主轴故障的诊断方法进行深入分析和探讨。

本文正是在这样的背景下，并根据实际工作中的具体案例和经验，在研究典型故障的基础上，总结提炼出行之有效的解决方案。

关键词：加工中心；主轴；故障诊断引言数控机床主轴系统是数控机床的核心功能系统之一，其在机床工作过程中起到了动力传输作用，关系着整个机床的稳定运行，它一旦发生故障将会严重影响到机床正常运行，降低加工零件的精度和质量，因此提高主轴系统的可靠性对提高整个机床的可靠性有着重要的意义。

诸多学者对数控机床主轴系统做了大量的研究和分析，通过分析数控机床主轴的故障原因，得到了系统的薄弱环节，并对其提出了改进措施。

采用故障总时间法对主轴系统现场试验数据进行预处理，从而提高了可靠性建模的准确性。

对数控磨床主轴系统的故障数据进行处理，确定主轴系统的分布类型，最终完成了对主轴系统的可靠性评估。

1.加工中心主轴不转故障及处理措施（1）故障现象某龙门式加工中心在执行机械手自动换刀时，由于主轴不转而导致换刀失败，且在MDI/AUTO状态下均不能正常旋转，也无任何报警或提示。

（2）故障分析和解决方案设备故障一般可分为硬件故障、软故障（参数、PLC等方面）或者机械、电气故障。

此设备主轴不转的可能原因较多，首先进行机床的数据备份恢复，故障依旧，基本排除了软故障，硬件故障的可能性较大。

然后去掉主轴使能，手转主轴可以正常旋转，无机械卡死等异常情况，加上使能后主轴停止。

主轴和电动机脱开后，执行主轴正/反转指令后，主轴电动机也不转。

从故障现象分析，考虑到该故障是在自动换刀过程中出现的，换刀流程中任何一步没有完成（有相应检测信号），都会影响到其他步骤，于是重点检查了“主轴紧刀完成”这一步。