立式加工中心換刀系統(tǒng)故障處理方法（圖解）

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        立式加工中心可將銑削,、鏜孔、鉆孔,、鉸孔及螺紋加工等多項(xiàng)功能集于一體,，大大提高生產(chǎn)效率的同時(shí)有效保證了加工精度。換刀系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分,，本文重點(diǎn)對(duì)加工中心換刀系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析
; l4 `5 D4 U! _1 ]$ j　　加工中心是一種帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床,，可使工件在裝夾后，自動(dòng)連續(xù)完成銑削,、鉆削,、鏜削、鉸孔,、攻螺紋,、凹槽等多工序的加工，與其他機(jī)床相比,，加工中心大大縮短了工件裝夾,、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整的時(shí)間�,？s短工件的周轉(zhuǎn),、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間利用率高于普通機(jī)床的3-4倍;具有較好的加工一致性,，并且能排除工藝過(guò)程中人為干擾因素,，從而提高了加工精度和加工效率，縮短生產(chǎn)周期[1];此外,，加工中心有自動(dòng)換刀裝置,，因而解決了刀具問(wèn)題并具有高度自動(dòng)化的多工序管理功能。立式加工中心主要由基礎(chǔ)部件,、主軸部件,、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng),、自動(dòng)換刀系統(tǒng)及輔助裝置幾部分組成,。主軸部件又是由主軸箱,、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和軸承等零件組成,，主軸的啟動(dòng),、準(zhǔn)停和變速等動(dòng)作由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過(guò)裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng),。數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)控裝置,、PLC、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及操作面板組成,，它是完成加工過(guò)程的控制中心,。自動(dòng)換刀裝置是由刀庫(kù)、機(jī)械手等部件組成,，當(dāng)需要換刀時(shí),，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，由機(jī)械手或其它夾持裝置將刀具從刀庫(kù)取出裝入主軸孔中,。此臺(tái)加工中心刀庫(kù)為斗笠式,，裝有12把刀，在使用時(shí),，當(dāng)輸入換刀指令時(shí),，刀庫(kù)一直在旋轉(zhuǎn)，處于選刀狀態(tài)無(wú)法停止,，導(dǎo)致其無(wú)法換刀,。因加工中心的一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)在于它有自動(dòng)換刀裝置，使加工變得更具有柔性化,，如若加工中心的換刀過(guò)程出現(xiàn)故障,，雖然可手動(dòng)換刀，但也大大降低了加工效率,，也就失去了加工中心的真正意義,。要發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高效益，就要保證它的開(kāi)動(dòng)率,，這就對(duì)機(jī)床提出了穩(wěn)定性和可靠性的要求,，即當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)故障后，要盡快診斷出故障原因并提出合理的解決方案加以修復(fù),。如果用人來(lái)比喻的話,，就是平時(shí)要注意保養(yǎng)，避免生病;生病后,，要及時(shí)就醫(yī)，診斷出病因,，對(duì)癥下藥,，盡快康復(fù)[2]�,，F(xiàn)代化設(shè)備需要現(xiàn)代化和科學(xué)化的管理，數(shù)控機(jī)床的綜合性和復(fù)雜性決定了數(shù)控機(jī)床的故障修復(fù)及問(wèn)題的解決有自身的方法和特點(diǎn),，掌握好這些方法,，可以保證數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
　　1 ,、換刀系統(tǒng)故障原因分析
9 F$ x8 d1 G/ r0 m　　本臺(tái)立式加工中心的正常換刀過(guò)程如下所述：在機(jī)床系統(tǒng)接到指令后,，主軸回到換刀點(diǎn)的位置進(jìn)行準(zhǔn)停，之后刀庫(kù)向右移動(dòng)到主軸處將其上的刀具取下,，當(dāng)主軸上面的刀具進(jìn)入刀庫(kù)卡槽時(shí),，主軸向上移動(dòng)脫離刀庫(kù)，隨后刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)刀號(hào),，將指令中所指定的刀具對(duì)準(zhǔn)主軸正下方,，主軸下移，使刀具進(jìn)入主軸錐孔內(nèi),，刀具夾緊后,，刀庫(kù)退回到原來(lái)位置，換刀過(guò)程結(jié)束,。由上述得知,，換刀的關(guān)鍵點(diǎn)是主軸必須準(zhǔn)停，即其一是Z 向位置必須在換刀點(diǎn)位置,，一般將 Z 向零點(diǎn)設(shè)為 Z 向換刀點(diǎn),，如若零點(diǎn)位置改變，則換刀點(diǎn)位置改變,，無(wú)法換刀;其二是主軸端面鍵必須與X向平行,，如若位置有偏差，也無(wú)法換刀,。其它如刀庫(kù)能否正常旋轉(zhuǎn)選刀,、氣壓是否足夠等均換刀的必備條件。所以故障的原因應(yīng)分析如下幾個(gè)方面：
9 H$ Z& P: w5 C# z6 [　　在刀庫(kù)能正常旋轉(zhuǎn)選刀,、氣壓足夠的情況下,，應(yīng)分析：
　　(1)手動(dòng)方式下能否換刀;
; E  W2 b' f9 k3 d　　(2)刀庫(kù)是否可以正常移動(dòng);
　　(3)能否正常選刀;
: A4 v6 s1 R4 j+ P  N1 h4 s! l　　(4)主軸準(zhǔn)停后，Z 向的位置是否在之前設(shè)定好的換刀點(diǎn)的位置;
" V* e7 P" f" _4 C* L& G　　(5)系統(tǒng)中設(shè)置的換刀點(diǎn)的位置是否改變;
. ~/ D- K8 ~# V. l7 Q　　(6)主軸準(zhǔn)停后,，端面鍵是否與 X 軸平行,。
　　2、 具體排查措施
　　(1)在“手動(dòng)”方式下,，按下?lián)Q刀按鈕,，機(jī)床能夠正常手動(dòng)換刀。主軸內(nèi)部的換刀缸沒(méi)有問(wèn)題。
　　(2)按下機(jī)床右側(cè)的控制刀庫(kù)氣壓缸的換向閥按鈕,，刀庫(kù)可以正常地左右移動(dòng)到位,。說(shuō)明此組系統(tǒng)不存在問(wèn)題。
　　(3)在 MDI 狀態(tài)下,，輸入 M06 T01,，系統(tǒng)在接收到換刀信號(hào)后，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn),，只要安裝在 1 號(hào)刀位上的圓形小凸塊靠近(距離為0.3 mm 左右)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(接近開(kāi)關(guān)),，數(shù)控系統(tǒng)就默認(rèn)為 1號(hào)刀，并以此為計(jì)數(shù)基準(zhǔn),，“馬氏機(jī)構(gòu)”轉(zhuǎn)過(guò)幾次,，當(dāng)前就是幾號(hào)刀。在沒(méi)有刀具的情況下觀察整個(gè)換刀過(guò)程是否能完成,，結(jié)果在選刀環(huán)節(jié)刀庫(kù)一直旋轉(zhuǎn),。如果記憶初始位置的小凸塊脫落或刀庫(kù)的接近開(kāi)關(guān)存在問(wèn)題，系統(tǒng)便無(wú)法判斷出指令中的刀具號(hào),，所以出現(xiàn)的問(wèn)題就是系統(tǒng)一直處于選刀狀態(tài),。經(jīng)仔細(xì)檢查，是刀庫(kù)的接近開(kāi)關(guān)脫落(如圖1 所示),。
　　(4)將控制面板上的“主軸定向”鍵按下,，發(fā)現(xiàn)主軸的兩個(gè)凸出鍵并沒(méi)有與 X軸方向平行,，也就是主軸在定向后沒(méi)有轉(zhuǎn)到位,。主軸準(zhǔn)停的原理是本機(jī)床采用霍爾元件檢測(cè)定向，引起主軸準(zhǔn)停位置不準(zhǔn)的原因可能是主軸準(zhǔn)停裝置電氣系統(tǒng)參數(shù)變化,、定位不牢靠或主軸徑向跳動(dòng)超差,。首先檢查外部硬件,，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)固定螺釘松動(dòng)或定位鍵被損壞，即引起主軸準(zhǔn)停錯(cuò)誤的原因極有可能是電氣系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了變化,。通過(guò)查閱此臺(tái)機(jī)床參數(shù)設(shè)置說(shuō)明書可知制機(jī)床主軸定位的參數(shù)為主軸伺服驅(qū)動(dòng)器的PA-39 號(hào)參數(shù),，參數(shù)的值上升越多主軸向反方向偏轉(zhuǎn)的角度越大[3]。
3 S3 x& [# r; K) B# ~/ a　　(5)將銑刀柄裝入主軸錐孔,，Z 軸移動(dòng)至換到平面,，機(jī)械坐標(biāo)顯示值為 Z-104.6，手動(dòng)將刀庫(kù)緩慢靠近主軸,，發(fā)現(xiàn)換刀點(diǎn)偏高(如圖2所示),，即換刀點(diǎn)位置發(fā)生了變化。換刀點(diǎn)位置與機(jī)床零點(diǎn)有關(guān),，此值在參數(shù)中設(shè)置,，一經(jīng)設(shè)置,，在不重新設(shè)置的情況下便不會(huì)再改變。由于機(jī)床每次開(kāi)機(jī)需進(jìn)行回零的操作,，當(dāng)機(jī)床零點(diǎn)位置由于種種原因發(fā)生改變時(shí),，當(dāng)前的換刀點(diǎn)便會(huì)和原設(shè)好的換刀點(diǎn)有誤差。對(duì)于不需回零的機(jī)床刀庫(kù)而言,，即使機(jī)床的零點(diǎn)位置發(fā)生改變，也不會(huì)影響換刀點(diǎn)的位置,，只是當(dāng)機(jī)床的MOS電池不起作用,、數(shù)據(jù)丟失的情況下才需要調(diào)整零點(diǎn)的位置，進(jìn)而重新調(diào)整換刀點(diǎn)的位置,。這臺(tái)機(jī)床每次開(kāi)機(jī)后需進(jìn)行回零操作,，所以問(wèn)題顯然是機(jī)床零點(diǎn)位置的變化導(dǎo)致?lián)Q刀點(diǎn)位置發(fā)生了改變。
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　　根據(jù)以上排查結(jié)果及故障原因,，制定出如下解決方案：
　　首先調(diào)節(jié)主軸定向,，將主軸伺服驅(qū)動(dòng)器 PA-39參數(shù)改為 1 800后，主軸定向到位;其次在手動(dòng)方式下,，將刀庫(kù)移動(dòng)至接近換刀位置,，觀察主軸位置在哪
　　個(gè)點(diǎn)可正常換刀，經(jīng)過(guò)測(cè)試換刀點(diǎn)在 Z-120.6 時(shí)合適,，將機(jī)床的零點(diǎn)限位擋塊向下移動(dòng) 16 mm,，使主軸在 Z-104.6 mm時(shí)可以到達(dá)換刀位置，經(jīng)過(guò)調(diào)試主軸可以到達(dá)換到位置;最后將脫落的接近開(kāi)關(guān)安裝好(如圖 3 所示),。

　　圖 3 修復(fù)后的接近開(kāi)關(guān)
　　維修結(jié)果：換刀過(guò)程可順利完成(如圖 4 所示),。

　　圖 4 修復(fù)后可正常換刀
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火車司機(jī)1667

有理有據(jù)

東海fyh126

有圖有真相

xiaobing86203

這個(gè)帖子好,，鐵證如山啊

韓寒11

謝謝樓主分享，又學(xué)習(xí)了一招