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HT665 車銑復(fù)合加工中心刀庫常見故障與維保方案

2024-9-5 來源：云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作者：湯田陳錦麟

EMCO HYPERTURN 665MC 車銑復(fù)合中心是一種將車削、銑削、鉆削、鏜削、磨削等功能集于一身的復(fù)合型多功能數(shù)控機(jī)床，是專為滿足高精度、高效率要求而設(shè)計(jì)和制造的超高性能加工設(shè)備。因此，對操作人員的要求進(jìn)一步提高，不僅要求操作人員會操作機(jī)床，同時還要學(xué)會編程以及常見故障處理。刀庫是 EMCOHYPERTURN 665MC 車銑復(fù)合加工中心（以下簡稱 “665MC 車銑復(fù)合加工中心”）的重要組成部分，在復(fù)雜的高精尖端零件加工過程中，運(yùn)用刀具的種類復(fù)雜且繁多，刀具調(diào)用頻繁，刀庫不僅提高了零件的加工效率，也避免了人為換錯刀出現(xiàn)零件報廢甚至造成事故的情況。本文以665MC 車銑復(fù)合加工中心為例，對刀庫常見故障進(jìn)行分析闡述，并提出行之有效的維保方案，為相關(guān)研究提供依據(jù)。

1.常見刀庫分類

刀庫種類繁多，常用刀庫主要分為以下 3 類:斗笠式刀庫（見圖 1），圓盤式刀庫（見圖 2、圖3），鏈條式刀庫（見圖 4）。

圖 1 斗笠式刀庫圖 2 圓盤式刀庫

圖 3 圓盤式刀庫圖 4 鏈條式刀庫

1.1 斗笠式刀庫

斗笠式刀庫性價比高、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)使用方便，但存放的刀具較少，適用于小批量生產(chǎn)，一般用于經(jīng)濟(jì)型加工中心。在換刀工作過程中整個刀庫向主軸移動，主軸刀具進(jìn)入刀庫卡槽時，用氣動原理，主軸內(nèi)部松刀機(jī)構(gòu)打開推桿推出拉釘，主軸向上移動，刀具脫離。刀庫轉(zhuǎn)動到所需要的刀具時，主軸向下移動，主軸內(nèi)部推桿拉緊拉釘，刀具裝入主軸內(nèi)，刀庫退回，換刀速度較圓盤式刀庫、鏈條式刀庫慢，且刀具長期放置在斗笠式刀庫里，由于錐柄配合部分裸漏在外、無保護(hù)，錐柄部分很容易黏上切屑、切削液、灰塵等臟物，直接影響刀具的重復(fù)安裝精度，從而影響零件的定位精度和加工精度。

1.2 圓盤式刀庫

圓盤式刀庫換刀過程主要通過機(jī)械手進(jìn)行，又被稱為機(jī)械手刀庫或刀臂式刀庫，有時也叫盤式刀庫，具有換刀速度快的特點(diǎn)，與斗笠式刀庫圖 1 斗笠式刀庫圖 2 圓盤式刀庫相比機(jī)構(gòu)復(fù)雜、造價較高、刀庫容量稍大，一般用于標(biāo)準(zhǔn)立式加工中心。使用過程中要注意裝載刀具不能超過刀庫的承受極限，防止甩刀事故發(fā)生 ; 刀具長度不能超過刀庫設(shè)定極限，防止和其他刀具發(fā)生干涉造成損壞。該刀庫的主要工作原理是 : 刀庫將刀具運(yùn)轉(zhuǎn)至相應(yīng)刀號，推桿把刀具垂直推出與主軸平行，同步主軸下降或上升至機(jī)械手抓刀位置，機(jī)械手同步從刀庫和主軸向下取刀，機(jī)械手旋轉(zhuǎn) 180°把刀具同步向上送入刀庫和主軸，刀庫推桿收回，刀具由垂直恢復(fù)至與刀庫主軸平行放置。

1.3 鏈條式刀庫

鏈條式刀庫的主要特點(diǎn)是 : 結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫容量大，鏈條的形狀可根據(jù)機(jī)床的格局制成相適應(yīng)的的各種形狀，且刀庫數(shù)量可以根據(jù)加工或者機(jī)床的需要對鏈條長度進(jìn)行增減，但不影響換刀速度。鏈條式刀庫采用機(jī)械手換刀，換刀速度快，刀具保護(hù)性好，但價格較昂貴，一般在較高端的機(jī)床上配備。

2 .665MC車銑復(fù)合加工中心自動換刀系統(tǒng)的組成

665MC 車銑復(fù)合加工中心的換刀系統(tǒng)，主要包括自動換刀裝置（機(jī)械手）和控制系統(tǒng)兩大部分。665MC 車銑復(fù)合加工中心采用的是鏈?zhǔn)降稁欤瑩Q刀的主要步驟是 : 刀庫將刀具運(yùn)轉(zhuǎn)至相應(yīng)刀號，主刀塔旋轉(zhuǎn) 90°使機(jī)械手與主軸、刀座軸線平行，液壓缸完成沿主軸軸線和刀庫刀座軸線上的拔刀動作，隨后沿自身軸線旋轉(zhuǎn) 180°，使兩把刀交換位置，再次前移把即將使用的刀插入主軸，將使用過的刀歸還刀庫，恢復(fù)初始位置，完成換刀步驟。實(shí)現(xiàn)自動換刀需給定換刀指令，如M06 T01D01 通過 CNC 系統(tǒng)命令 PLC 工作。在接收到程序指令后，PLC 根據(jù)控制與檢測原件反饋的信息，轉(zhuǎn)動刀庫選擇刀具，液壓系統(tǒng)控制機(jī)械手臂完成換刀動作。

3. 665MC車銑復(fù)合加工中心換刀時刀庫及機(jī)械手常見故障

刀庫及機(jī)械手換刀裝置在頻繁使用過程中，由于諸多因素的影響可能出現(xiàn)各種故障，嚴(yán)重影響零件的加工效率。

3.1 刀庫不轉(zhuǎn)

665MC 車銑復(fù)合加工中心刀庫為鏈?zhǔn)降稁欤?qū)動主要靠電機(jī)帶動鏈輪，鏈輪再帶動鏈條使鏈條上的刀座進(jìn)行運(yùn)動。如果輸入換刀指令或按下?lián)Q刀按鍵，機(jī)械手有動作而刀庫不運(yùn)動，應(yīng)從以下幾方面排查故障 : ①接電動機(jī)主軸與鏈輪軸的聯(lián)軸器是否有松動，如果有松動應(yīng)緊固聯(lián)軸器，磨損嚴(yán)重的情況下更換聯(lián)軸器。②刀庫電機(jī)是否能正常工作，如損壞需及時維修或更換。③電信號是否能正常穩(wěn)定的輸入，電壓是否過低，變頻器、繼電器等裝置是否工作，信號燈是否正常。如不正常需及時維修或更換電器元件（由于電器原件較復(fù)雜，原則上以更換為主）。④電網(wǎng)電壓過低，以前電壓不穩(wěn)定時會出現(xiàn)刀庫不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動緩慢的情況，現(xiàn)在隨著國家電力系統(tǒng)的完善，此類情況很少見，應(yīng)保證電網(wǎng)電壓在 380V，最少不低于 370 V。

3.2 刀庫正常轉(zhuǎn)動但定位不準(zhǔn)

產(chǎn)生這種情況，首先可以排除電信號或者電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，重點(diǎn)排查以下幾種故障 : ①刀庫電動機(jī)轉(zhuǎn)動故障。主要存在于電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)角上，需要重新設(shè)定維修。②傳動機(jī)構(gòu)誤差，主要需要定期檢查刀庫的傳動，包括重復(fù)定位精度、雙向來回?fù)Q刀定位精度等。當(dāng)?shù)稁靷鲃泳瘸銎顣r，需要及時檢修。③刀庫電機(jī)制動系統(tǒng)故障，需要及時調(diào)整制動器螺釘。

3.3 刀庫監(jiān)測系統(tǒng)報警或刀庫不運(yùn)行

產(chǎn)生這種情況要依次排除以下幾種故障 : ①刀庫門未關(guān)閉或未關(guān)緊（見圖 5），此時關(guān)緊刀庫門讓檢測機(jī)構(gòu)檢測到刀庫門已關(guān)好。②推刀桿未復(fù)位（見圖 6），當(dāng)利用推刀桿拆卸刀具后，沒有把推刀桿拉回原來位置而產(chǎn)生報警，此時把推刀桿恢復(fù)到原來位置即可（見圖 7，推桿指示燈亮起說明推桿已復(fù)位）。③換刀模式選錯或換刀指令錯誤，需仔細(xì)檢查操作過程。④通道選錯，本應(yīng)選擇通道 1 卻選成了通道 2，需切換通道。

圖 5 刀庫門未關(guān)閉圖 6 推桿未復(fù)位

圖 7 推桿復(fù)位

3.4 機(jī)械手故障

機(jī)械手常見故障有以下幾種 : ①機(jī)械手臂抓空，機(jī)械手不到位。產(chǎn)生這種情況可能是出現(xiàn)了換刀中斷，或是機(jī)械手長時間累計(jì)誤差所致，此時可以通過機(jī)械方式解決。在刀庫頂部有 1 個凸輪機(jī)構(gòu)，通過插入內(nèi)六角扳手旋轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動機(jī)械手臂，使機(jī)械手臂復(fù)位，檢測信號燈由紅色變?yōu)榫G色證明旋轉(zhuǎn)到位。②機(jī)械手掉刀。主要檢查機(jī)械手臂鎖緊機(jī)構(gòu)是否有松動，如果有松動需進(jìn)行調(diào)整，然后考慮刀具是否過重，超過了機(jī)械手最大夾持重量。③機(jī)械手卡爪夾刀后不松刀，可能是因?yàn)殒i緊機(jī)構(gòu)過緊，需調(diào)松。④機(jī)械手運(yùn)動過慢，此時需要檢測氣動系統(tǒng)的壓力和流速，是否有泄漏，通過聽主軸換刀機(jī)構(gòu)的氣壓聲音可以判斷是否正常。

3.5 上刀塔松刀故障

上刀塔主軸松刀故障也比較常見，主要表現(xiàn)在機(jī)械手抓取主軸刀具時主軸不松刀，或者機(jī)械手裝刀時主軸不拉刀。可能出現(xiàn)的故障原因及解決方法如下 : ①主軸未接收到松刀信號。需要檢查感應(yīng)開關(guān)是否正常，不正常情況下需要更換。②檢查液動電磁閥液壓回路是否正常、有無滲漏等現(xiàn)象，如果有需及時更換。③頂桿是否彎曲變形，鎖緊機(jī)構(gòu)是否能正常工作，彈簧卡頭的彈力是否在合格范圍內(nèi)。此類問題屬于機(jī)械故障，比較直觀，便于維修或更換。④氣壓不夠，主軸管壁太臟太粘稠，需要調(diào)整氣壓，清潔主軸。

3.6 刀庫亂刀故障

665MC 車銑復(fù)合加工中心下刀塔是 12 刀位標(biāo)準(zhǔn) VDI30 的車削中心刀塔，一般不會出現(xiàn)亂刀，上刀塔只有 1 把刀，配備刀庫為鏈?zhǔn)降稁臁Ｋ裕趽Q刀過程中遇到突然斷電或者突然中斷就可能出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象（刀庫換刀位置與系統(tǒng)刀號不一致，或者主軸上刀具與系統(tǒng)刀號不一致）。此時應(yīng)采取以下辦法解除故障 : ①重啟機(jī)床，刀架、刀庫回零 ; ②在系統(tǒng)數(shù)據(jù)寄存器中更改刀具數(shù)據(jù)。

4. 665MC 車銑復(fù)合加工中心刀庫的維保方案

刀庫是機(jī)械零件加工中使用非常頻繁的一個裝置，在提高生產(chǎn)效率的同時，故障率也不低，可以說機(jī)床的一半故障可能出在刀庫上，所以刀庫和機(jī)械手的維護(hù)與保養(yǎng)顯得尤為重要。在刀庫的維護(hù)保養(yǎng)過程中要做到以下幾點(diǎn) : ①根據(jù)刀庫容量與規(guī)格選擇刀具，嚴(yán)禁把超長、超重的刀具放入刀庫，防止刀具相互干涉或掉刀。②刀庫裝刀時，盡量通過主軸和機(jī)械手進(jìn)行刀具入庫，防止刀庫亂刀，如果要在刀庫直接裝刀則需要仔細(xì)查，避免刀庫上的刀和系統(tǒng)刀號不對應(yīng)造成事故 ; 裝刀時要把刀具安裝到位，并檢查鎖緊裝置是否牢固可靠，避免甩刀現(xiàn)象。③開機(jī)前檢查刀庫是否正常，回零后檢查零位是否正確。④刀庫清潔時盡量用吸塵器，少用氣槍，防止鐵屑吹進(jìn)機(jī)械、電器元件內(nèi)造成故障。保持刀具刀柄及刀座清潔，防止生銹。⑤開機(jī)時，機(jī)械手、上刀塔回零后需空運(yùn)行、試換刀。檢查各電器、機(jī)械元件是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)不正常要及時處理。

5. 結(jié)語

665MC 車銑復(fù)合加工中心是世界上最先進(jìn)的車銑復(fù)合加工中心之一，其中，上下刀塔是使用最頻繁的兩部分，也是車銑復(fù)合加工中心最關(guān)鍵的組成部分，其產(chǎn)生的故障直接影響零件的加工效率和機(jī)床的使用效率。本文主要通過分析刀庫、機(jī)械手等電器、機(jī)械部件在使用期間易出現(xiàn)的故障，常見的故障形式，提出解決故障的措施并開展深入探索與研究，為保證車銑復(fù)合加工中心刀庫的正常運(yùn)行提供參考，并為相關(guān)研究提供一定的實(shí)踐依據(jù)。

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