刀庫和換刀裝置的故障診斷方法和維修分析

1、    刀庫和換刀裝置的故障診斷方法和維修分析    摘 要：本文首先數(shù)控機(jī)床刀庫與換刀裝置為研究對象，首先簡要分析了自動(dòng)換刀裝置的基本形式，指出了刀庫及換刀機(jī)械手在日常運(yùn)作時(shí)的常見故障，并給出了具體的維修方法，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒與幫助。關(guān)鍵詞：刀庫;換刀裝置;故障診斷;維修刀庫與換刀裝置是為大、中型加工中心提供配套支持，且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀與刀具儲(chǔ)備的兩部分，乃是重型加工中心、高檔加工中心的重要構(gòu)成。針對刀庫來講，其主要作用就是提供儲(chǔ)刀位置，并且能夠依程式控制，合理選刀具，并準(zhǔn)確定位，以此完成刀具交換;而換刀裝置則執(zhí)行交換刀具的動(dòng)作。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，刀

2、庫和換刀裝置經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，因而會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)的正常開展。本文結(jié)合實(shí)際情況，就其故障診斷方法及維修策略作一探討。1.自動(dòng)換刀裝置的基本形式（1）帶刀庫所對應(yīng)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。針對此系統(tǒng)而言，其主要由兩部分構(gòu)成，其一為交換機(jī)，其二是刀庫與刀具。首先將加工時(shí)所需所有刀具均安裝于刀柄上，于機(jī)外預(yù)先調(diào)整其尺寸，并按照特定方式，放到刀庫當(dāng)中。在進(jìn)行換刀時(shí)，首先會(huì)從刀庫中選刀，并借助刀具交換裝置，將刀具從刀庫與主軸上取出，而在刀具交換后，把新刀具裝到主軸上，然后把舊刀具放回到刀庫當(dāng)中。需要指出的是，用于存放刀具的刀庫容量很大，其除了能夠安裝于主軸箱的上方，還可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，當(dāng)作單獨(dú)部件，安裝于機(jī)床外，借

3、助搬運(yùn)裝置而完成刀具的運(yùn)送。（2）更換主軸頭換刀。如果數(shù)控機(jī)床當(dāng)中安裝有旋轉(zhuǎn)刀具，那么對主軸頭進(jìn)行更換，便是一種比較簡單的方式。針對主軸頭來講，一般情況下，其有兩種方式，即立式與臥式，且經(jīng)常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位對主軸頭進(jìn)行更換，以此來達(dá)到自動(dòng)換刀的目的。而在轉(zhuǎn)塔所對應(yīng)的各主軸頭上，事先便安裝有能夠滿足各工序操作需要的旋轉(zhuǎn)刀具。當(dāng)換刀指令發(fā)出之后，各主軸頭會(huì)按照指定順序，旋轉(zhuǎn)至加工位置，且與主軸運(yùn)動(dòng)相連接，主軸將刀具帶動(dòng)，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而對于其他處在非加工位置的主軸，均和主運(yùn)動(dòng)之間呈脫開狀態(tài)。（3）回轉(zhuǎn)刀架換刀。針對用于數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)刀架而言，其實(shí)為一種運(yùn)行比較簡便且操作簡單的自動(dòng)換刀裝置，不僅有六角刀架

4、，而且還有四方刀架，在上面安裝46把的刀具。對于回轉(zhuǎn)刀架來講，其無論是在剛度上，還是在強(qiáng)度上，都需要滿足實(shí)用要求，能夠承受粗加工所產(chǎn)生的切削力;此外，在轉(zhuǎn)位時(shí)，還需保證定位精度準(zhǔn)確。2.刀庫及換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)分析（1）不得將那些超長或者超重的刀具裝到刀庫中，預(yù)防機(jī)械手換刀過程中出現(xiàn)掉刀情況，或者是刀具與夾具、工件之間出現(xiàn)碰撞。（2）如果采用的是順序選刀方式，那么需要確保刀具在刀庫中的放置順序需正確，而對于其它選刀方式，需保證所換刀具一致于所選刀具，預(yù)防刀具換錯(cuò)所引發(fā)的各種事故。（3）如果采用手動(dòng)方式將刀裝在刀庫中時(shí)，需保證準(zhǔn)確、牢靠，并且還需要對刀座上所安裝的鎖緊裝置可靠、實(shí)用與否進(jìn)行檢查

5、。（4）對刀庫回零位置正確與否進(jìn)行定期檢查，另外，對機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置到位與否進(jìn)行細(xì)致檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在問題，需即刻進(jìn)行調(diào)整，不然難以完成換刀動(dòng)作。（5）保持刀套、刀具、刀柄始終處于清潔狀態(tài)。（6）開機(jī)時(shí)，首先讓機(jī)械手、刀庫處于空運(yùn)行狀態(tài)，并對各個(gè)部分工作正常與否進(jìn)行細(xì)致檢查，尤其是電磁閥、行程開關(guān)動(dòng)作是否正常。3.刀庫及換刀機(jī)械手故障及維修方法3.1刀庫故障（1）刀庫無法轉(zhuǎn)動(dòng)，或者是轉(zhuǎn)動(dòng)難到位。刀具之所以會(huì)無法轉(zhuǎn)動(dòng)，究其原因，可能與如下因素有關(guān)：其一，蝸桿軸與聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸至今的聯(lián)軸器發(fā)生松動(dòng);其二，變頻器發(fā)生故障，此時(shí)，需要對變頻器輸入、出的電壓正常與否進(jìn)行詳細(xì)檢查;其三，plc難以對輸出

6、施加有效控制，原因可能是接口板當(dāng)中的繼電器已經(jīng)喪失作用;其四，機(jī)械連接太緊;其四，太低的電網(wǎng)電壓。而對于刀庫難以轉(zhuǎn)到位而言，原因主要有兩點(diǎn)，其一為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在誤差，其二是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生故障。（2）刀套上下不到位。原因主要有如下幾點(diǎn)：第一，裝置調(diào)整出現(xiàn)不當(dāng)情況，或者是存在比較大的加工誤差，從而導(dǎo)致?lián)懿嫖恢缅e(cuò)誤;第二，安裝限位開關(guān)存在錯(cuò)誤，或調(diào)整不合理，而引發(fā)反饋信號(hào)不正確。3.2換刀機(jī)械手故障（1）刀具難以將掉刀夾緊。原因?yàn)椋簷C(jī)械手卡緊鎖喪失作用;刀具重量過重;位于彈簧后面的螺母出現(xiàn)松動(dòng)情況;過小的卡緊爪彈簧壓力。（2）刀具夾緊之后難以松開。原因?yàn)椋核涉i的彈簧壓合太緊，卡爪難以縮回;對此，需要將

7、螺母調(diào)松，使其載荷低于額定值。（3）刀具在交換過程中出現(xiàn)掉刀情況。在換刀過程中，主軸箱未能回至換刀點(diǎn)，或者是換刀點(diǎn)出現(xiàn)漂移情況，機(jī)械手抓到不到位，便開始拔刀，這均會(huì)造成換刀時(shí)出現(xiàn)掉刀情況。此時(shí)，需要對主軸箱進(jìn)行重新移動(dòng)，使其達(dá)到換刀點(diǎn)處，對換刀點(diǎn)進(jìn)行重新設(shè)定。（4）機(jī)械手在具體的換刀速度上，出現(xiàn)過慢或過快情況，比如氣動(dòng)機(jī)械手，當(dāng)其出現(xiàn)過高的氣壓，或者是換刀氣閥流開口過小或過大，均會(huì)使換刀速度變慢或加快;此時(shí)，需要對氣壓大小進(jìn)行調(diào)整，而且還需要調(diào)整節(jié)流閥開口的大小。3.3換刀不啟動(dòng)或中斷需要指出的是，自動(dòng)換刀裝置的流程為步進(jìn)式，也就是完成各個(gè)動(dòng)作后，都需要向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送反饋信號(hào)來確認(rèn)，確認(rèn)之后，

8、方能開始后續(xù)動(dòng)作。此種故障的主要原因不僅與換刀過程中相關(guān)機(jī)械件卡住有關(guān)，而且還與缺少執(zhí)行下一個(gè)換刀動(dòng)作條件也有關(guān)。所以，要想將此類故障給排除掉，需要熟悉自動(dòng)換刀順序，并且知曉各個(gè)開關(guān)的具體位置，然后依照機(jī)床plc梯形圖紙，對位置檢測開關(guān)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，此外，還需檢查控制下一個(gè)動(dòng)作的電磁閥工作正常與否，以此對故障情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。例如刀庫位置偏移故障?，F(xiàn)象：1臺(tái)xh754型號(hào)的數(shù)控機(jī)床，在換刀使，主軸向上移動(dòng)到刀爪處，此時(shí)，刀庫刀爪發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，而在對刀進(jìn)行撥、插動(dòng)作時(shí)，有響聲。處理：當(dāng)主軸向上移動(dòng)到刀爪時(shí)，刀庫刀爪發(fā)生錯(cuò)動(dòng)情況，提示刀庫零點(diǎn)可能發(fā)生偏移，或者是刀庫傳動(dòng)有一定間隙。由于插撥刀比較費(fèi)力，

9、因此可判定刀庫零點(diǎn)已出現(xiàn)偏移情況。卸下所有的刀庫刀具，把主軸手搖到y(tǒng)軸附近，然后用塞尺對主軸傳動(dòng)鍵與刀庫刀爪與之間所存在的間隙進(jìn)行測量，證實(shí)存在偏移;此時(shí)，對參數(shù)7508進(jìn)行調(diào)整，直到主軸傳動(dòng)鍵與刀庫刀爪之間有對等間隙。開機(jī)后，換刀恢復(fù)正常。4.結(jié)語綜上，伴隨當(dāng)今工業(yè)技術(shù)的日漸完善，許多新技術(shù)、新方法在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用，有力推動(dòng)著此方面的發(fā)展與成熟。刀庫和換刀裝置作為數(shù)控機(jī)床當(dāng)中的重要組成部分，其在實(shí)際運(yùn)行中，尤其是長時(shí)間運(yùn)行后，容易出現(xiàn)多種故障，因此，需對此進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，并加以維護(hù)，消除故障與隱患，保持刀庫和換刀裝置運(yùn)行正常。參考文獻(xiàn)：1唐霞. 臥式加工中心自動(dòng)換刀裝置的故障分析與排除j. 機(jī)床與液壓， 2017（4