【正文】 出至換刀位置，并與裝在主軸內(nèi)的刀夾配合 。刀庫(kù)前移，卸下刀具 。然后刀庫(kù)轉(zhuǎn)到所需刀具對(duì)準(zhǔn)主軸的位置，向后運(yùn)動(dòng)，將刀具插入主軸并固緊 。最后，刀庫(kù)離開主軸向上移動(dòng)，回到“等待”位置，換刀完成。 ? 無(wú)機(jī)械手換刀方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、換刀可靠性高、成本低，但結(jié)構(gòu)布局受到限制，刀庫(kù)容量少，換刀時(shí)間少，多用于中、小型加工中心。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? ? 在有機(jī)械手換刀的過(guò)程中，一個(gè)機(jī)械手將需要更換的刀具從主軸中拔刀，同時(shí)另一機(jī)械手將下一工序需要的刀具從刀庫(kù)取出，兩者交換位置，完成換刀過(guò)程。該換刀方式的系統(tǒng)在刀庫(kù)配置、刀具數(shù)量及與主軸的相對(duì)位置等方面都比較靈活，換刀時(shí)間較短，能極大地縮短輔助時(shí)間，但結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)較復(fù)雜。 ? 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時(shí)間。常見的機(jī)械手形式如 圖 5511所示。 ? 圖 5511(a)所示為單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。這種方式換刀 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)械手的手臂上只有一個(gè)夾爪，手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來(lái)進(jìn)行換刀，不論在刀庫(kù)上或主軸上，均靠這個(gè)夾爪裝刀及卸刀。 ? 圖 5511(b)所示為單臂雙爪擺動(dòng)式機(jī)械手。這種機(jī)械手的手臂上有兩個(gè)夾爪，這兩個(gè)夾爪有所分工，一個(gè)夾爪只負(fù)責(zé)從主軸上取刀送回刀庫(kù) 。另一個(gè)夾爪則負(fù)責(zé)由刀庫(kù)取刀送到主軸，與單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手相比，其換刀時(shí)間較短。 ? 圖 5511(c)所示為雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。這種機(jī)械手的手臂兩端各有一個(gè)夾爪，可同時(shí)抓取刀庫(kù)及主軸上的刀具，回轉(zhuǎn)180176。后又能同時(shí)將刀具裝入相應(yīng)位置，其右邊的機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩臂可伸縮。與前兩種機(jī)械手相比，換刀時(shí)間較 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 短，是最常用的一種形式。 ? 圖 5511(d)所示為雙機(jī)械手。這種機(jī)械手相當(dāng)于兩個(gè)單臂單爪機(jī)械手，它們相互配合進(jìn)行自動(dòng)換刀。其中一個(gè)機(jī)械手從主軸上取下“舊刀”送回刀庫(kù) 。另一個(gè)機(jī)械手由刀庫(kù)取出“新刀”裝入機(jī)床主軸。 ? 圖 5511(e)所示為雙臂端面夾緊式機(jī)械手。與前面幾種機(jī)械手相比，這種機(jī)械手只是在夾緊部位與上述幾種不同。前幾種機(jī)械手是靠夾緊刀柄的表面抓取刀具，這種機(jī)械手則是夾緊刀柄的兩個(gè)端面。 ? 圖 5511(f)所示為雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手。這種機(jī)械手的兩臂可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并交叉成一定的角度。一個(gè)手臂從主軸 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 上取下“舊刀”送回刀庫(kù) 。另一個(gè)手臂由刀庫(kù)中取出“新刀”裝入主軸。整個(gè)機(jī)械手可做直線移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)刀運(yùn)動(dòng)。 ? (三 )刀庫(kù)的選刀方式 ? 常用的刀具選擇方法有順序選刀和任意選刀兩種，順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫(kù)的刀套中，順序不能搞錯(cuò)，加工是按順序調(diào)刀，加工不同的工件時(shí)必須重新調(diào)整刀庫(kù)中的刀具順序，操作繁瑣，而且由于刀具的尺寸誤差也容易造成加工精度不穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)和控制都比較簡(jiǎn)單。因此，這種方式適合加工批量較大，工件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)換刀機(jī)床。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? 隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，目前大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具任選功能，任選刀具的換刀方式分為刀套編碼、刀具編碼和記憶等。刀具編碼或刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝用于識(shí)別的編碼條，一般都是根據(jù)二進(jìn)制編碼的原理進(jìn)行編碼的，刀具編碼選刀方式采用一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，換下的刀具不用放回原刀座，有利于選刀和裝刀，刀庫(kù)的容量也相應(yīng)減少，而且可避免內(nèi)部刀具順序的差錯(cuò)所發(fā)生的事故。但每把刀具都帶有專用的編碼系統(tǒng)，刀具長(zhǎng)度加長(zhǎng)，制造困難，剛度降低，刀庫(kù)和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。刀套編碼的方式要求一把刀具只對(duì)應(yīng)一個(gè)刀套 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? 從某一個(gè)刀套中取出的刀具使用完后必須放回原來(lái)的刀套中，這樣增加刀庫(kù)動(dòng)作的復(fù)雜性，取送刀具十分麻煩，換刀時(shí)間長(zhǎng)，但可以在加工過(guò)程中重復(fù)使用。目前在加工中心上大量使用記憶式的任選方式。這種方式能將刀具號(hào)和刀庫(kù)中的刀套位置 (地址 )對(duì)應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PLC中，無(wú)論刀具放在哪個(gè)刀套內(nèi)都始終保持記憶。刀庫(kù)上裝有位置檢測(cè)裝置，可以檢測(cè)出每個(gè)刀套的位置。這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫(kù)上還設(shè)有機(jī)械原點(diǎn)，使每次選刀時(shí)就近選取，如對(duì)于盤式刀庫(kù)每次選刀運(yùn)動(dòng)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)都不超過(guò) 180176。 (四 )刀庫(kù)、機(jī)械手部分故障實(shí)例 ? ● 例一 某 VMC65A型加工中心使用半年后出現(xiàn)主軸拉刀 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 松動(dòng)，無(wú)任何報(bào)警信息。 ? 分析主軸拉不緊刀的原因是 :①主軸拉刀碟簧變形或損壞 。②拉刀液壓缸動(dòng)作不到位 。③拉釘與刀柄夾頭間的螺紋連接松動(dòng)。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)拉釘與刀柄夾頭的螺紋連接松動(dòng)，刀柄夾頭隨刀具的插拔發(fā)生旋轉(zhuǎn)，后退了約 1. 5mm。該臺(tái)機(jī)床的拉釘與刀柄夾頭間無(wú)任何連接防松的鎖緊措施。在插拔刀具時(shí)，若刀具中心與主軸錐孔中心稍有偏差，刀柄夾頭與刀柄間就會(huì)存在一個(gè)偏心摩擦。刀柄夾頭在這種摩擦和沖擊的共同作用下，時(shí)間一長(zhǎng)，螺紋松動(dòng)退絲，出現(xiàn)主軸拉不住刀的現(xiàn)象。若將主軸拉釘和刀柄夾頭的螺紋連接用鎖緊螺母鎖緊后，故障即可消除。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? ● 例二 自動(dòng)換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位。 ? 故障現(xiàn)象 :TH42 160龍門加工中心自動(dòng)換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位，機(jī)床報(bào)警。 ? 故障檢查與分析 :出故障報(bào)警知道刀庫(kù)伺服電動(dòng)機(jī)過(guò)載，檢查電氣控制系統(tǒng)，沒有發(fā)現(xiàn)什么異常。可以假設(shè) :刀庫(kù)鏈內(nèi)有異物卡住 。刀庫(kù)鏈上的刀具太重 。潤(rùn)滑不良。 ? 經(jīng)過(guò)檢查排除了上述可能。卸下伺服電動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，更換電動(dòng)機(jī)故障排除。 ? ● 例三 刀庫(kù)換刀位置錯(cuò)誤故障。 ? 故障現(xiàn)象 :換刀系統(tǒng)在執(zhí)行換刀指令時(shí)不動(dòng)作， CRT顯爾 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 E98報(bào)警“換刀系統(tǒng)在機(jī)械臂位置檢測(cè)開關(guān)信號(hào)”為“ 0”和 E116報(bào)警“刀庫(kù)換刀位置錯(cuò)誤”。 ? 故障檢查與分析 :該設(shè)備為德國(guó) MH800C加工中心，采用菲利浦公司 CNC5000系列數(shù)控系統(tǒng)。 ? 從 CRT提供的信息，判斷故障發(fā)生在換刀系統(tǒng)和刀庫(kù)部分，相應(yīng)的位置檢測(cè)開關(guān)無(wú)信號(hào)送到 CNC的輸入接口，從而導(dǎo)致機(jī)床自我保護(hù)，中斷換刀。造成開關(guān)無(wú)信號(hào)輸出的原因有 :①液壓或機(jī)械的原因造成動(dòng)作不到位，而使開關(guān)得不到感應(yīng) 。②開關(guān)失靈。根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)情況，首先查刀庫(kù)部分的開關(guān)，用薄鐵片去感應(yīng)開關(guān)，結(jié)果正常。接著檢測(cè)換刀系統(tǒng)機(jī)械手內(nèi)部的兩個(gè)開關(guān)。發(fā)現(xiàn)機(jī)械臂停在行程中間位置，“臂移出” 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? 開關(guān) 21S1和“臂縮回”開關(guān) 21S2均得不到感應(yīng)。造成輸出信號(hào)為 0(“臂移出”開關(guān)感應(yīng)為 1，換刀系統(tǒng)才有動(dòng)作 )。用旋具頂相應(yīng)的 21Y2電磁閥芯把機(jī)械臂縮回至“背縮回”位置，機(jī)床恢復(fù)正常。分析產(chǎn)生故障的原因，考慮到機(jī)床在此之前換刀正常，手動(dòng)電磁閥能使換刀系統(tǒng)回位，說(shuō)明液壓或機(jī)械部分是正常的，為此懷疑換刀動(dòng)作與程序換刀指令不協(xié)調(diào)。機(jī)床《操作員手冊(cè)》中要求“連續(xù)運(yùn)行中，兩次換刀間隔時(shí)間不得小于 30s。經(jīng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，引發(fā)故障的程序段兩次換刀時(shí)間僅為 21s。 ? 修改相應(yīng)的程序后故障排除，機(jī)床恢復(fù)正常。 ? ● 例四 故障現(xiàn)象 :某加工中心采用凸輪機(jī)械手換刀。換刀 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 過(guò)程中，動(dòng)作中斷，發(fā)出 2035報(bào)警，顯示內(nèi)容 :機(jī)械手伸出故障。 ? 故障檢查與分析 :根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，機(jī)床是因?yàn)闊o(wú)法執(zhí)行下一步“從主軸和刀庫(kù)中拔出刀具”使換刀過(guò)程中斷并報(bào)警。 ? 機(jī)械手不能伸出完成拔刀動(dòng)作，產(chǎn)生故障的原因可能有如下幾種。 ? (1)“松刀”感應(yīng)開關(guān)失靈，在換刀過(guò)程中，各動(dòng)作的完成信號(hào)均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出，只有上一動(dòng)作完成后才能進(jìn)行下一動(dòng)作。第 3步為“主軸松刀”，如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)出信號(hào)，則機(jī)械手“拔刀”就不會(huì)動(dòng)作。檢查兩感應(yīng)開關(guān)，信號(hào)正常 ? (2)“松刀”電磁閥失靈，主軸的“松刀”是由電磁閥接通 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 液壓缸來(lái)完成的。如電磁閥失靈，則液壓缸沒有進(jìn)油，刀具就“松”不了。檢查主軸的“松刀”電磁閥動(dòng)作均正常。 ? (3)“松刀”液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動(dòng)作，或行程不到位，檢查刀庫(kù)松刀液壓缸，動(dòng)作正常。行程到位 。打開主軸箱后罩，檢查主軸松刀液壓缸，發(fā)現(xiàn)也已到達(dá)松刀位置，油壓也正常，液壓缸無(wú)漏油現(xiàn)象。 ? (4)機(jī)械手系統(tǒng)有問(wèn)題，建立不起“拔刀”條件，其原因可能是電動(dòng)機(jī)控制電路有問(wèn)題。檢查電動(dòng)機(jī)控制電路系統(tǒng)正常 ? (5)刀具靠碟簧通過(guò)拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端的拉釘拉緊的 。松刀時(shí)，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過(guò)空心螺釘推動(dòng)拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 又頂動(dòng)拉釘，使刀具右移而在主軸錐孔中變“松”。 ? 主軸系統(tǒng)不松刀的原因有以下方面 : ? ① 刀具尾部拉釘?shù)拈L(zhǎng)度不夠，致使液壓缸雖已運(yùn)動(dòng)到位，仍未將刀具頂“松” ? ②拉桿尾部空心螺釘位置發(fā)生了變化，使液壓缸行程滿足不了“松刀”的要求。 ? ③桿出問(wèn)題，已變形或磨損。 ? ④彈簧卡頭出故障不能張開。 ? ⑤主軸裝配調(diào)整時(shí)，刀具移動(dòng)量調(diào)得太小。 ? 處理方法 :拆下“松刀”液壓缸，檢查發(fā)現(xiàn)，這一故障系制造 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 裝配時(shí)，空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊闭{(diào)整得太小，故“松刀”液壓缸行程到位，而刀具在主軸錐孔中“壓出”不夠，刀具無(wú)法取出。調(diào)整空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊?，保證在主軸“松刀”液壓缸行程到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為 0. 4~0. 5mm。經(jīng)以上調(diào)整后，故障排除。 ? ● 例五 某立式加工中心換刀臂平移至 (:時(shí)，無(wú)拔刀動(dòng)作。 ? 故障分析與排除 :該自動(dòng)換刀控制示意圖如 圖 5512所示。數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作都是按照一定的順序來(lái)完成的，因此觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，比較正常與故障時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障的原因。 ? 自動(dòng)換刀裝置動(dòng)作的起始狀態(tài)是 : 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? ①主軸保持要交換的舊刀具 。②取刀臂在 B位置 。 ? ③換刀臂在上部位置 。④刀庫(kù)已將要交換的新刀具定位。 ? 自動(dòng)換刀的順序如 圖 5513所示。 ? 換刀臂平移至 (:位置時(shí)，無(wú)拔刀動(dòng)作，分析原因有幾種可能 : ? ① SQ29無(wú)信號(hào)，使松刀電磁閥 YV2未勵(lì)磁，主軸仍處于抓刀狀態(tài)，換刀臂不能下降。 ? ②松開接近開關(guān) SQ4無(wú)信號(hào)，換刀臂升降電磁閥 YV1狀態(tài)不變，換刀臂不下降。 ? ③電磁閥有故障。 ? 經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn) SQ4未發(fā)出信號(hào)，進(jìn)一步對(duì) SQ4檢查，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過(guò)大，導(dǎo)致接近開關(guān)無(wú)信號(hào)輸出，產(chǎn)生動(dòng)作障礙。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 模塊 5 加工中心刀庫(kù)控制及常見故障分析 ? ● 例六 某加工中心裝配 FANUC6M系統(tǒng)。刀庫(kù)運(yùn)行時(shí)抖動(dòng)故障。 ? 故障檢查與分析 :由于刀庫(kù)與轉(zhuǎn)臺(tái)共用一套 PWM單元，位置控制采用一塊簡(jiǎn)易定位板，且轉(zhuǎn)臺(tái)正常，所以機(jī)修工誤認(rèn)為是機(jī)械故障。在渦輪、蝸桿反復(fù)查原因無(wú)結(jié)果。考慮機(jī)電一體化設(shè)備有些機(jī)械故障可用電氣彌補(bǔ)的方法，試調(diào)快慢速時(shí)，發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)易定位板刀庫(kù)測(cè)速反饋部分穩(wěn)壓管被擊穿，選用 5V穩(wěn)壓管換上后使用正常。 ? 分析原因 :當(dāng)測(cè)速機(jī)反饋電壓不穩(wěn)定時(shí)，使輸入信號(hào)與反饋信號(hào)間的關(guān)系出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致其反饋峰值有變化，波形不穩(wěn)定而造成本故障。 上一頁(yè) 返回 圖 511 FANUC機(jī)床回參考點(diǎn)過(guò)程示意圖 返回 表 511 參數(shù) No. 1428的設(shè)定值