論加工中心自動(dòng)換刀裝置故障診斷

羅仁

摘要：加工中心是基于數(shù)控銑床技術(shù)逐漸發(fā)展起來的，自動(dòng)換刀裝置是其顯著特征及優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化換置刀庫主軸上的加工刀具，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)單臺(tái)、雙臺(tái)及多臺(tái)等加工功能。本文通過對(duì)加工中心自動(dòng)換刀裝置的常見故障進(jìn)行分析，提出相應(yīng)診斷方法，以期為相關(guān)人員提供可借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：加工中心；自動(dòng)換刀裝置；故障診斷

加工中心作為以數(shù)控機(jī)械設(shè)備及操作系統(tǒng)共同構(gòu)成的自動(dòng)化、高效數(shù)控機(jī)床，其能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜零件進(jìn)行加工，是當(dāng)前在國際范圍內(nèi)應(yīng)用最廣、生產(chǎn)量最高的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，其自動(dòng)換刀裝置主要包括安裝主軸頭換刀、磚塔頭換刀以及回轉(zhuǎn)刀架換刀等，能夠顯著提高加工效率。因此，提高其故障診斷水平尤為重要。

一、刀庫故障

刀庫作為加工中心自動(dòng)換刀裝置的重要構(gòu)成部件，在其日常運(yùn)行過程中主要會(huì)出現(xiàn)刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)不準(zhǔn)確、刀庫與刀具配合不到位以及刀套松弛等。（1）刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)故障，導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因主要包括變頻器輸入、輸出電壓異常，蝸桿軸與電動(dòng)機(jī)軸的聯(lián)軸器未固定好，接口板中的繼電器異常導(dǎo)致PLC對(duì)輸出控制失靈，機(jī)械連接處不夠靈活，電網(wǎng)電壓<370V；（2）刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)不準(zhǔn)確，主要由傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)誤差值過大以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)失效導(dǎo)致；（3）刀套松弛的原因主要為刀具超重或重量不平衡，刀套上彈簧松動(dòng)

針對(duì)上述故障采取的措施主要有：其一，出現(xiàn)刀庫換刀持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)故障時(shí)，可利用螺釘旋具對(duì)刀庫伸縮電磁閥進(jìn)行控制，使其處于伸出狀態(tài)，此時(shí)對(duì)刀庫進(jìn)行復(fù)位，將其目前所裝置的刀具取下后停機(jī)，利用扳手將空刀抓擰到刀庫齒輪箱的主軸位置，調(diào)整到正確方向后利用螺釘旋具將伸縮電磁閥關(guān)閉，達(dá)到讓刀庫回位的目的。最后對(duì)刀庫回零開關(guān)及電纜進(jìn)行核查，在及其回零正常后對(duì)換刀進(jìn)行檢查，若仍出現(xiàn)異常則對(duì)接地線進(jìn)行檢查，通常可排除故障。其二，出現(xiàn)刀庫刀爪錯(cuò)動(dòng)或拔刀卡滯時(shí)，表示刀庫零點(diǎn)可能與初始設(shè)置不符，或其在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)過大間隙，同時(shí)也可能存在刀具重量不平衡導(dǎo)致刀庫零點(diǎn)偏移的問題。此時(shí)應(yīng)采取手動(dòng)控制主軸，將所有刀具卸下，利用塞尺對(duì)主軸傳動(dòng)鍵與刀庫刀爪之間的間隙進(jìn)行測(cè)量，確定其確實(shí)存在偏移后手動(dòng)對(duì)刀庫進(jìn)行推拉，促使間隙回正。

二、自動(dòng)換刀機(jī)械手故障

自動(dòng)換刀機(jī)械手的功能即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，因此其工作效率直接影響著加工中心的整體運(yùn)行情況。其常見故障主要包括裝夾刀具松弛，刀具夾緊后無法按照指令及時(shí)松開，刀具與機(jī)械手間不穩(wěn)固，掉刀以及換刀速度不合理等。通常導(dǎo)致刀具松弛的原因主要為主軸的拉刀碟簧損壞，拉力氣缸工作異常，刀柄夾頭與拉釘之間的螺紋連接不合適等。導(dǎo)致刀具松開異常的原因主要為松鎖刀的彈簧安裝不正確，從而使得螺釘過緊，最大載荷>額定數(shù)值。導(dǎo)致刀具不穩(wěn)固及掉刀的原因主要為主軸箱位移，即其在換刀時(shí)無法及時(shí)回到換刀點(diǎn)，從而使得機(jī)械手工作不到位。而導(dǎo)致機(jī)械手換刀速度不合理的原因多為氣壓異常，當(dāng)換刀氣閥節(jié)流口的大小設(shè)置不科學(xué)時(shí)容易使得換刀速度過快或過慢。

針對(duì)上述故障應(yīng)采?。浩湟唬?dāng)換刀系統(tǒng)無法正常工作，對(duì)換刀指令反應(yīng)不靈敏時(shí)，如出現(xiàn)機(jī)械手停滯，出現(xiàn)換刀系統(tǒng)工作異常的報(bào)警信號(hào)，此時(shí)應(yīng)以加工中心自動(dòng)換刀裝置的使用手冊(cè)為依據(jù)，根據(jù)具體報(bào)警內(nèi)容進(jìn)行診斷，可能出現(xiàn)的“刀庫換刀位置錯(cuò)誤”或未檢測(cè)到機(jī)械手信號(hào)。這種情況下故障一般出在刀庫或換刀裝置上，當(dāng)PLC接收到無開關(guān)信號(hào)的信息后，則會(huì)對(duì)換刀進(jìn)行自動(dòng)中斷。因此，首先應(yīng)對(duì)刀庫接近開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，利用薄貼片進(jìn)行感應(yīng)，確定是否由開關(guān)失靈導(dǎo)致，如是，則對(duì)開關(guān)進(jìn)行更換，如不是，則對(duì)機(jī)械手的移出及縮回快關(guān)進(jìn)行檢查與測(cè)試，采取手動(dòng)的方式控制機(jī)械手伸縮，結(jié)果顯示加工中心正常工作則證明換刀系統(tǒng)無異常，可能由PLC內(nèi)部故障或人工操作失誤導(dǎo)致。在進(jìn)行反復(fù)操作后，發(fā)現(xiàn)換刀時(shí)間間隔與PLC規(guī)定不符，表示PLC程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，無法正確執(zhí)行命令，此時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行檢查，將其與要求的數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較，根據(jù)數(shù)據(jù)位的具體內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整

其二，再出現(xiàn)機(jī)械手拔刀故障時(shí)，首先應(yīng)對(duì)工作狀態(tài)下的機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行仔細(xì)觀察，自動(dòng)換刀裝置主軸此時(shí)保持的狀態(tài)仍為交換舊刀具，換刀臂在升降油缸的上部，同時(shí)刀庫已對(duì)新刀具進(jìn)行定位，自動(dòng)換刀順序?yàn)閾Q刀臂左移-下降-拔刀-右移-上升-抓住刀具-松刀-從主軸拔刀-交換刀具-裝刀，后將舊刀具返回到刀庫中并循環(huán)這一過程[3]。無法拔刀的故障主要出現(xiàn)在換刀臂下降后無法拔刀的環(huán)節(jié)，原因可能為機(jī)械臂伸出、縮回?zé)o信號(hào)，從而使得松刀電磁閥未通電，主軸仍處于抓到狀態(tài)。此時(shí)應(yīng)對(duì)松刀開關(guān)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其存在感應(yīng)間隙過大的問題，致使換刀臂接近后未輸出信號(hào)，最終使得機(jī)械手動(dòng)作故障。這一故障類型的發(fā)生具有一定復(fù)雜性，與機(jī)械手工作整個(gè)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)均有一定聯(lián)系，因此需要工作人員對(duì)各個(gè)感應(yīng)開關(guān)進(jìn)行仔細(xì)排查。

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