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高级技师
国家职业资格全国统一鉴定
高级技师论文
(国家职业资格高级)
论文题目:
加工中心机械手无法取出刀具的维修
姓名:
胡景清
身份证号:
432623************
所在单位:
广东工业高级技工学校
报考机构:
国家职业资格全国统一鉴定
(国家职业资格高级)
数控铣高级技师
论文题目:
加工中心机械手无法取出刀具的维修
编号:
加工中心机械手无法取出刀具的维修
内容摘要:
加工中心的自动换刀装置(ATC)有两种常用类型的换刀方式,一是刀具从刀库中直接由主轴交换,二是依靠机械手完成主轴与刀库上刀具的交换。
第一种换刀方式适用于小型加工中心,刀库较小,刀具较少,换刀动作简单,出现掉刀,机械手无法从主轴和刀库中取出刀具,换刀错误等故障时容易发现并能及时排除。
取刀,换刀错误是一种危险的故障,由于无报警,机床将继续工作,直到发生设备事故报警。
由于换刀与众多位置开关和PLC控制程序及CNC处理过程有关,应重点检查这几部分。
手工将实际刀具刀位调整到与控制系统中的一致,再执行换刀。
关健词:
电磁阀机械手换刀主轴系统伸出量的调整
故障现象:
(加工中心换刀过程)
1)、主轴上的刀具和刀库中的待换刀具都是任选刀座。
刀库→选刀→到换刀位→机械手取出刀具→装入主轴,同时将主轴取下的刀具装入待换刀具的刀座。
2)、主轴上的刀具放在固定的刀座中,待换刀具是任选刀座或固定刀座。
选刀过程同上,换刀时从主轴取下刀具送回刀库时,刀库应事先转动到接收主轴刀具的位置。
3)、主轴上的刀具是任选刀座,待换刀具是固定刀座。
选刀同上,从主轴取下的刀具送到最近的一个空刀位。
换刀过程中,动作中断:
报警(ALARM)指示灯闪动,CRT显示器报警显示:
报警号为2012,显示内容为ARMEXPANDINGTROUBLE(机械手伸出故障)。
机床操作面板上状态显示灯TC一直亮着,表示仍在换刀过程中,此灯只有结束换刀程序时才熄灭。
很显然,根据“报警内容”,机床是因为无法执行换刀程序第4步(从主轴和刀库中取出刀具)而使换刀过程中断并报警。
加工中心换刀动作故障检查与分析:
PLC图上看此机床换刀程序达步骤多,很难读懂其工作原理。
在此,略去ATC数据交换、传递、存储及刀号存储等内容,把换刀动作简述如下:
CNC换刀指令(M06)→刀套下降→下降到位→机械手转动→转动减速→转动到位→主轴刀松开→松开到位→机械手转动→转动减速→转动到位→主轴刀夹紧→夹紧到位→机械手逆转→机械原位,换刀完成。
其中,机械手的快、慢速由变频器实现,电动机转动时带动机械凸轮传动实现机械手的上升、下降。
其自动换刀,详细程序如下:
①主轴箱回到换刀占(Z、Y轴回零点),同时主轴定位;
②机械手夹爪同时抓住主轴和刀库中的刀具;
③液压系统把卡紧在主轴和刀库中的刀具松开;
④机械手从主轴和刀库中取出刀具(机械手伸出);
⑤机械手旋转180°,交换新旧刀具;
⑥将更换后的刀具插入主轴和刀库;
⑦分别夹紧主轴和刀库中的刀具;
⑧机械手松开主轴和刀库中的刀具。
当机械手夹爪松开刀具后,接近感应开关发出“换刀结束”信号,主轴自由,可以进行加工。
程序第④步未动作,是因为第③步未完成;或执行第④步时,本身条件无法建立。
分析产生故障的原因及排除过程:
1)“松刀”感应开关失灵活性在换刀过程中,各动作的完成信号,均由感应开关发出,电磁阀在液路系统中用来实现液路的通断或液流方向的改变,它一般具有一个可以在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯,阀芯在不同的位置时,电磁阀的通路也就不同,通电后,电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起,阀门打开。
当入口与出口达到启动压差时,通电后,电磁力先导小阀,主阀下腔压力上升,上腔压力下降,从而利用压差把主阀向上推开;断电时,先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件,向下移动,使阀门关闭。
只有上一动作完成后才能进行下一动作。
第三步“刀库松刀”和“主轴松刀”,如果有一个感应开关未发信号,则机械手“拔刀”电磁阀就不会动作。
检查两感应开关,信号正常。
2)“松刀”电磁阀失灵刀库与主轴的“松刀”,是由电磁阀接通液压缸来完成的。
当电磁铁2断电时,供油球阀7在供油回油压差作用下向左运动,使供油口与控制口接通;在供油球阀左移的同时,通过分离销的作用推动回油阀5紧靠密封座面,使回油口与供油口断开,控制口为高压。
当电磁铁通电时,衔铁1产生的电磁推力通过顶杆和分离销使回油阀与供油阀一起右移,直至供油球阀紧靠其密封座面,此时回油阀5打开,供油阀关闭,控制口为低压。
如电磁阀失灵,则液压缸未进油,刀具就“松”不了。
检查刀库和主轴的“松刀”电磁阀动作均正常。
3)“松刀”液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作,或行程不到位检查刀库松刀液压缸,动作正常,行程到位‘打开主轴箱后盖,检查主轴松刀液压缸,发现也已到达松刀位置,油压也正常,液压缸无漏油现象。
4)机械手系统有问题,建立不起“拔刀”条件其原因可能是:
“拔刀”电磁阀失灵或“拔刀”液压缸有毛病。
检查结论:
“拔刀“电磁阀已激磁,“拔刀”电磁阀失灵或“拔刀”液压缸有毛病。
检查结论:
“拔刀”电磁阀已激磁,“拔刀”液压缸系统正常。
5)主轴系统有问题。
根据主轴结构示意图。
刀具1是靠碟簧5通过拉杆6、锥套4,压迫6个钢球3而将刀具柄尾端的拉钉2拉紧的;松开刀具1的拉钉2,另一方面又顶动拉钉2使刀具1左移而在主轴锥孔中变“松”。
主轴系统不松刀的可能原因有:
①刀具尾部拉钉2的长度不够,致使液压缸虽已运到位,而仍未将刀具顶“松”;
②拉杆6尾部空心螺钉8位置起了变化,使液压缸行程满足不了“松刀”的要求;
③顶杆10出了问题而使刀具无法松开;
④主轴装配调整时,刀具左移量(使刀具在锥孔中松开)调得太小,致使在使用过程中一些综合因素导致不能满足“松刀”条件。
由于结构设计上的缺陷,以上原因,无法简便地检查确定。
刀具取不出来,空心螺钉8在主轴箱中,松刀液压缸不易拆卸。
如果能方便地拆下液压缸,则修正液压缸端盖可增大液压缸行程,从而间接排除某些故障原因,可能一举解决“松刀”问题。
主轴系统的拆检与调整:
1)拆卸主轴箱装在立柱上,Y坐标进给滚珠丝杠副与主轴箱联接,因此,要拆卸主轴系统,就需”大动干戈”。
①放倒立柱。
要吊出主轴箱,首先得将立柱放平;a)拆去液压管道和电气线路。
b)拆下Y坐标感应尺的滑尺和前置放大器。
注意:
不要拆定尺,以免影响Y坐标的位置精度。
c)松开立柱与底座的联接螺栓和定位锥销,吊下立柱将立柱平放到工作架上,主轴向上。
度是与铰刀配磨一致的,不能随意替换。
d)放平立柱平放到工作架上,主轴向上。
②吊出主轴箱。
a)拆去Y坐标导轨护板;b)拆去主轴箱的压板;c)拆下液压平衡缸;d)拆下Y坐标滚珠丝杠副。
注意:
不可将丝杠与螺母拆开,因这丝杠副用预加载荷消除了间隙,由制造厂调整好的,重调较为困难;e)吊出主轴箱,放到工作架上。
③拆下机械手,分解主轴箱。
a)拆下主轴后部弯板;b)卸下机械手部件;c)拆开主轴头滑板,与变速箱分离;d)用工具顶开主轴的拉杆取出刀具。
2)检查与调整①检查刀具尾部拉杆2,尺寸正常;②松开空心螺钉8的锁紧螺母7,调整空心螺钉8的“伸出量”。
注意保证在主轴松刀液压缸作用下,刀具柄在主轴锥孔中的压出量不大于0.5mm,以免松刀压力作用到机械手上。
检查证明:
这一故障系制造厂装配时,空心螺钉8的“伸出量”调整得欠小,故松刀油缸征程虽已到位,而刀具在主轴锥孔中“压出”不够,刀具无法取出。
(2)滚珠丝杠副重装后的预拉调整由于排除故障过程中将珠丝杠副拆下,原先组装时为提高刚性而所加的预拉伸力已卸去,故重装时还应调整预拉力。
Y坐标丝杠的最大轴向载荷为10000N,预拉力应为此值的1/3左右,约为3000N;丝杠长度为1m许,预拉伸量约0.015mm.。
①将Y坐标进给系统装入主轴箱一立柱内,固定其上下轴承座3和4;②让丝杠上下轴承座内的锁紧母1和2均处于锁紧状态;③松开下轴承座内的锁紧螺母2;④将百分表吸于下轴承座上,表头触及丝杠下轴端,调整锁紧螺母1,使丝杠拉伸0.015mm.,反复调整几次、以保证预拉伸量无误;⑤最后将锁紧螺母2锁紧,并将螺母1的紧固螺钉上紧。
机床示意图
(3)换刀参考点的检查与修正在下列情况下必须检查Y坐标零点位置并作必要的修正,以确保换刀的正常进行:
①刀库或机械手拆卸过;②主轴箱拆卸过;③Y向挡块或限位开关拆卸过;④Y向感应同步器重新安装;⑤Y向丝杠重新调过。
重装检测:
令主轴箱回到Y坐标零点,测得其与换刀正确位置之间的差值5mm左右,于是移动Y向回零挡块后再测,差值为0.7mm左右,已经接近,则将上差值以0.001mm为单位补入NC参数”#83”中。
用手动方式分解换刀动作,检查换刀的正确性;再以自动换刀运转,检查主轴松紧刀、机械手松紧刀的情况,并应确保在主轴转动时,刀柄不与机械手相摩擦;最后使用考机程序,使机床进行500次连续自动换刀,要求不得出现任何故障。
换刀程序编制方法
1)主轴返回参考点和刀库选刀同时进行,选好刀具后进行换刀。
N02G28Z0T02Z轴回零,选T02号刀;
N03M06换上T02号
2)在Z轴回零换刀前就选好刀
N10G01X_Y_Z_F_T02直线插补,选T02号刀
N11G28Z0M06Z轴回零,换T02号刀
N20G01Z_F_T03直线插补,选T03号刀
N30G02X_Y_I_J_F_顺圆弧插补
小结:
通过以上维修过程可能看出,加工中心出现故障时,需先易后难,先简后繁,有步骤的一个故障一个故障的排除,切莫因发现一处故障,就认为问题彻底解决了。
在解决问题的过程中,要善于利用PLC梯形图监控法进行检修,对于出现频次较低的软性故障,应针对故障范围,自编一些反复运行程序以利于故障现象的观察。
从而达到最终彻底解决故障的目的。
参考文献
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