HF-5M五面体加工中心附件铣头交换故障分析及排除

描述了五面体加工中心附件铣头自动交换装置的结构组成，结合FANUC宏程序和PMC梯形图，采用“顺藤摸瓜”的方法来分析排除附件铣头交换故障。对提升进口大型高精尖设备的维修技能和快速、高效排除故障有一定的借鉴作用。1

序言HF-5M五面体加工中心是三一汽车起重机公司的关键、重点设备，主要用于汽车起重机回转台、吊臂及车架等大型工件的加工，外形如图1所示。该机床是由日本进口的一台高精尖设备，是一种集机械、电气、液压气动及数控系统于一体的大型龙门加工中心。该机床功能强大、精度高、运行可靠，但在生产过程仍然会出现各种各样的故障，由于其结构复杂，维修难度大，所以一般情况下都是联系生产厂家来处理，但这种方式费工、费时、费钱，且耽误生产。因此我公司对机床的结构及工作原理开展深入研究，自行维修，及时排除故障，可做到省工、省时、省钱，且高效生产。本文主要对附件铣头交换故障进行分析和研究。图1HF-5M五面体加工中心外观2

附件铣头自动交换装置介绍五面体加工中心最大的特点是配备了附件铣头自动交换装置，工件一次装夹后，能完成除安装底面外的五面加工。机床本体采用双立柱门式结构，主要由床身、工作台、立柱、顶梁和横梁等部分组成。数控系统采用FANUC16i-MB系统，机床共有4个坐标轴，在床身上有可以前后移动的工作台（X轴），在左右立柱上有可以上下移动的横梁（W轴），在横梁上有可以左右移动的滑枕主轴头滑座（Y轴），滑座上有可以上下移动的滑枕主轴头（Z轴）。附件铣头自动交换装置（AAC装置）分为两大部分，如图1所示。一部分是附件铣头，位于滑枕主轴头部位，通过液压系统自动装夹在滑枕主轴头端部；另一部分是铣头库，用于存放附件铣头，位于右立柱的前方。铣头库有1个防尘盖和3个附件铣头，如图2所示，有90°直角附件铣头、小型直角附件铣头和伸长附件铣头。当不使用附件铣头时，滑枕主轴头端部会自动装夹防尘盖。图2附件铣头库示意1—托架2—铣头库门3—滑枕主轴头4—铣头库外罩5—铣头库底座6—防尘盖（A31）7—铣头位置检测探头8—铣头位置传感器信号输出端9—伸长附件铣头（A34）10—小型直角附件铣头（A33）11—90°直角附件铣头（A32）铣头库中4个托架用于承载附件铣头及防尘盖，托架上的接近传感器用于检测附件铣头及防尘盖的在库状况。伺服电动机通过同步齿形带与减速齿轮驱动头库底座旋转，附件铣头与防尘盖板在托架上随之旋转。AAC装置通过NC指令来进行附件铣头的自动交换。铣头交换指令为M56，运行宏程序取出铣头库中的附件铣头（或防尘盖），与安装在滑枕主轴头上的附件铣头（或防尘盖）进行交换。附件铣头的装卸位置在铣头库的原点位置（见图2）。3

附件铣头交换故障分析及处理HF-5M五面体加工中心设计了完善的故障报警系统，大部分故障都有报警信息提示，给维修工作带来了极大的方便。五面体加工中心附件铣头自动交换装置结构复杂，故障排除难度大。但只要充分利用加工中心的报警信息，采用一定的方法，就能快速高效排除故障。下面对附件铣头自动交换装置的一例故障进行分析，并对故障排除方法进行详细描述。3.1故障现象执行程序M56A32，从铣头库中抓取A32附件铣头，并将A32附件铣头装载到滑枕主轴头上，A32附件铣头与滑枕主轴头上的附件铣头交换正常。执行程序M56A31，附件铣头A32放回铣头库，滑枕主轴头（Z轴）向上移动，Z轴移动到约80mm时突然停下，附件铣头交换程序中断运行，同时FANUC数控系统显示屏出现故障报警：“3119ATTACHMENTUN-DEMOUNT”，中文意思是“附件铣头未拆卸”。3.2故障分析根据故障现象描述，被交换的附件铣头A32已经放入铣头库，滑枕主轴头离开附件铣头库后中断运行，此时的报警号是3119。针对该故障，采用“顺藤摸瓜”的方法来一步一步地查找故障点。具体诊断步骤如下。（1）在FANUC系统中查找相应宏程序报警号3119是一个由FANUC宏程序产生的报警，从这个报警信息开始分析。由报警可知，系统变量#3000中对应的值为119，根据这一线索，在FANUC系统中查找到对应的宏程序为O9301，这是一个附件铣头自动交换的宏程序。具体宏程序内容如下。（2）在宏程序中查找对应的系统变量从宏程序中可以找到报警程序段②，程序内容为“N3001#3000=119（ATTACHMENTUN-DEMOUNT）”，执行这条程序就会出现3119报警。根据程序段号3001查找到对应的程序段①，程序内容为“IF[#1003NE1]GOTO3001”。这条程序的含义是，如果系统变量#1003不等于1，就执行N3001程序段。由此找到了引起报警的系统变量为#1003。接下来需要进入PMC梯形图查找系统变量#1003对应的PMC地址。（3）在PMC梯形图中查找故障点步骤如下。1）由系统变量#1003可知PMC中对应的地址为G54.3（线圈）。2）在梯形图界面搜索G54.3会自动跳跃到目标出现的位置，如图3所示，查找到中间寄存器R572.2（触点）。图3线圈G54.3梯形图3）继续搜索R572.2（线圈），找到输入地址X70.7，如图4所示。图4线圈R572.2梯形图输入地址X70.7就是我们要找的故障点，也是引起附件铣头交换故障的原因。找到原因后，接下来就是如何进行故障处理。3.3故障处理利用宏程序和梯形图对故障进行分析，找到了故障点PMC输入端X70.7。查阅厂家的技术资料，PMC输入端X70.7接入的元件是一种分离式接近传感器，这种分离式感应接近传感器分为两部分，一部分为检测探头，另一部分为检测信号的输出部分。铣头库中每个托架上装有一个检测探头，检测信号的输出部分装在铣头库原点位置（见图2）。检测信号通过电缆传送到数控系统的IO单元。找到了故障点，并不代表找到了具体的故障部位。可能的故障部位有IO单元、传输电缆、检测信号的输出部分及检测探头。进一步确定故障部位的方法如下。1）根据报警信息，故障是在完成A32附件铣头更换后出现的，先检查A32托架的检测探头是否能检测到信号，用一块钢板接近A32托架的检测探头，观察到PMC输入端X70.7一直为0，确认A32托架检测探头没有信号传送到数控系统的IO单元。2）用手动方式旋转铣头库，使A31托架转到原点位置，用一块钢板接近A31托架的检测探头，PMC输入端X70.7由0变为1。由此可以判断出，A31托架的检测探头正常，公共部分IO单元、传输电缆及检测信号的输出部分均正常。根据前面的测试，可以最终确认，A32托架的检测探头损坏。更换检测探头，五面体加工中心恢复正常。描述了五面体加工中心附件铣头自动交换装置的结构组成，结合FANUC宏程序和PMC梯形图，采用“顺藤摸瓜”的方法来分析排除附件铣头交换故障。对提升进口大型高精尖设备的维修技能和快速、高效排除故障有一定的借鉴作用。1

序言HF-5M五面体加工中心是三一汽车起重机公司的关键、重点设备，主要用于汽车起重机回转台、吊臂及车架等大型工件的加工，外形如图1所示。该机床是由日本进口的一台高精尖设备，是一种集机械、电气、液压气动及数控系统于一体的大型龙门加工中心。该机床功能强大、精度高、运行可靠，但在生产过程仍然会出现各种各样的故障，由于其结构复杂，维修难度大，所以一般情况下都是联系生产厂家来处理，但这种方式费工、费时、费钱，且耽误生产。因此我公司对机床的结构及工作原理开展深入研究，自行维修，及时排除故障，可做到省工、省时、省钱，且高效生产。本文主要对附件铣头交换故障进行分析和研究。图1HF-5M五面体加工中心外观2

附件铣头自动交换装置介绍五面体加工中心最大的特点是配备了附件铣头自动交换装置，工件一次装夹后，能完成除安装底面外的五面加工。机床本体采用双立柱门式结构，主要由床身、工作台、立柱、顶梁和横梁等部分组成。数控系统采用FANUC16i-MB系统，机床共有4个坐标轴，在床身上有可以前后移动的工作台（X轴），在左右立柱上有可以上下移动的横梁（W轴），在横梁上有可以左右移动的滑枕主轴头滑座（Y轴），滑座上有可以上下移动的滑枕主轴头（Z轴）。附件铣头自动交换装置（AAC装置）分为两大部分，如图1所示。一部分是附件铣头，位于滑枕主轴头部位，通过液压系统自动装夹在滑枕主轴头端部；另一部分是铣头库，用于存放附件铣头，位于右立柱的前方。铣头库有1个防尘盖和3个附件铣头，如图2所示，有90°直角附件铣头、小型直角附件铣头和伸长附件铣头。当不使用附件铣头时，滑枕主轴头端部会自动装夹防尘盖。图2附件铣头库示意1—托架2—铣头库门3—滑枕主轴头4—铣头库外罩5—铣头库底座6—防尘盖（A31）7—铣头位置检测探头8—铣头位置传感器信号输出端9—伸长附件铣头（A34）10—小型直角附件铣头（A33）11—90°直角附件铣头（A32）铣头库中4个托架用于承载附件铣头及防尘盖，托架上的接近传感器用于检测附件铣头及防尘盖的在库状况。伺服电动机通过同步齿形带与减速齿轮驱动头库底座旋转，附件铣头与防尘盖板在托架上随之旋转。AAC装置通过NC指令来进行附件铣头的自动交换。铣头交换指令为M56，运行宏程序取出铣头库中的附件铣头（或防尘盖），与安装在滑枕主轴头上的附件铣头（或防尘盖）进行交换。附件铣头的装卸位置在铣头库的原点位置（见图2）。3

附件铣头交换故障分析及处理HF-5M五面体加工中心设计了完善的故障报警系统，大部分故障都有报警信息提示，给维修工作带来了极大的方便。五面体加工中心附件铣头自动交换装置结构复杂，故障排除难度大。但只要充分利用加工中心的报警信息，采用一定的方法，就能快速高效排除故障。下面对附件铣头自动交换装置的一例故障进行分析，并对故障排除方法进行详细描述。3.1故障现象执行程序M56A32，从铣头库中抓取A32附件铣头，并将A32附件铣头装载到滑枕主轴头上，A32附件铣头与滑枕主轴头上的附件铣头交换正常。执行程序M56A31，附件铣头A32放回铣头库，滑枕主轴头（Z轴）向上移动，Z轴移动到约80mm时突然停下，附件铣头交换程序中断运行，同时FANUC数控系统显示屏出现故障报警：“3119ATTACHMENTUN-DEMOUNT”，中文意思是“附件铣头未拆卸”。3.2故障分析根据故障现象描述，被交换的附件铣头A32已经放入铣头库，滑枕主轴头离开附件铣头库后中断运行，此时的报警号是3119。针对该故障，采用“顺藤摸瓜”的方法来一步一步地查找故障点。具体诊断步骤如下。（1）在FANUC系统中查找相应宏程序

报警号3119是一个由FANUC宏程序产生的报警，从这个报警信息开始分析。由报警可知，系统变量#3000中对应的值为119，根据这一线索，在FANUC系统中查找到对应的宏程序为O9301，这是一个附件铣头自动交换的宏程序。具体宏程序内容如下。（2）在宏程序中查找对应的系统变量从宏程序中可以找到报警程序段②，程序内容为“N3001#3000=119（ATTACHMENTUN-DEMOUNT）”，执行这条程序就会出现3119报警。根据程序段号3001查找到对应的程序段①，程序内容为“IF[#1003NE1]GOTO3001”。这条程序的含义是，如果系统变量#1003不等于1，就执行N3001程序段。由此找到了引起报警的系统变量为#1003。接下来需要进入PMC梯形图查找系统变量#1003对应的PMC地址。（3）在PMC梯形图中查找故障点步骤如下。1）由系统变量#1003可知PMC中对应的地址为G54.3（线圈）。2）在梯形图界面搜索G54.3会自动跳跃到目标出现的位置，如图3所示，查找到中间寄存器R572.2（触点）。图3线圈G54.3梯形图3）继续搜索R572.2（线圈），找到输入地址X70.7，如图4所示。图4线圈R572.2梯形图输入地址X70.7就是我们要找的故障点，也是引起附件铣头交换故障的原因。找到原因后，接下来就是如何进行故障处理。3.3故障处理利用宏程序和梯形图对故障进行分析，找到了故障点PMC输入端X70.7。查阅厂家的技术资料，PMC输入端X70.7接入的元件是一种分离式接近传感器，这种分离式感应接近传感器分为两部分，一部分为检测探头，另一部分为检测信号的输出部分。铣头库中每个托架上装有一个检测探头，检测信号的输出部分装在铣头库原点位置（见图2）。检测信号通过电缆传送到数控系统的IO单元。找到了故障点，并不代表找到了具体的故障部位。可能的故障部位有IO单元、传输电缆、检测信号的输出部分及检测探头。进一步确定故障部位的方法如下。1）根据报警信息，故障是在完成A32附件铣头更换后出现的，先检查A32托架的检测探头是否能检测到信号，用一块钢板接近A32托架的检测探头，观察到PMC输入端X70.7一直为0，确认A32托架检测探头没有信号传送到数控系统的IO单元。2）用手动方式旋转铣头库，使A31托架转到原点位置，用一块钢板接近A31托架的检测探头，PMC输入端X70.7由0变为1。由此可以判断出，A31托架的检测探头正常，公共部分IO单元、传输电缆及检测信号的输出部分均正常。根据前面的测试，可以最终确认，A32托架的检测探头损坏。更换检测探头，五面体加工中心恢复正常。4

结束语在检测故障的过程中，充分利用数控系统的报警信息，同时灵活应用数控系统故障检查的一些行之有效的方法，从故障现象开始，从一个点位依次查下去，一个接一个的关联点被搜索出来，再经过逐一分析排除，最后定位到关键点。附件铣头的交换是利用PMC梯形图，并结合宏程序