經濟型數控車床（chuáng）自動換刀原（yuán）理與維修 -數控機（jī）床市（shì）場網

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經濟型數控車床自（zì）動換（huàn）刀原理（lǐ）與維修

2022-5-12 來源：山東華宇工學院作者：趙（zhào）宏霞

摘要：目的（de）：保證經（jīng）濟型數控車床運行的穩定性，要優化自動換刀裝置（zhì）的（de）運行效果，維持運行作業效率質量。方（fāng）法：在明確經濟型（xíng）數控車床自動換刀原理的同時，針對（duì）可能存在的問（wèn）題（tí）予以預警分析，並及時落實維修處理工作，依據故障查找、故障原因分析、故障維（wéi）修排除、檢測運行的流程完善相關維修工作（zuò），並對回轉刀架換刀、更（gèng）換主軸頭換刀、帶（dài）刀庫自動換刀係統予以集（jí）中分析，了解容量、布局以及具體結構對數（shù）控車床自動換刀工作產生的影響，全麵分析和（hé）明確具體的換刀流程。結論：為後續全麵提高維（wéi）護養護水平提供保障，充分發揮數（shù）控車床應用優勢，提高經濟型數控車床的實際應用效率。

關鍵詞：經濟型數控車（chē）床；自動換刀；原理；維修

在經濟型數控車床應（yīng）用管理過程中（zhōng），要維持自動換刀裝置定位的準確性，確保能貼合換刀時間短、剛性強的實際應用標準，避（bì）免故障問題對應用效率產生的影響（xiǎng），則需打造（zào）良好的設備應用環境。目前，中小企業中（zhōng），經濟型數控車床的應用範圍較廣，為（wéi）保證其應用效果，就需及時排除故障。另外數控係統中電子器（qì）件的

性能和壽命離散性較高，利用電氣控製必然會存在應用隱患，所以須及時檢索故障原因。

1、經濟型（xíng）數（shù）控車床自動換刀（dāo）原理和具體操作

1.1 基本原理

電（diàn）動刀架的（de）基本工作原理如下：係統在獲取指令後發出對應的換刀信號，從而配合相應（yīng）的處理工（gōng）序對繼電器予以控製，實現（xiàn）電機正轉，借助渦輪元件、蝸杆遠近及螺杆遠近將銷盤直接推（tuī）動到指定高（gāo）度，此時離合銷就（jiù）會進入離合盤槽，帶動歐承重實現上刀位的轉位處理。到達刀位後，霍爾（ěr）元件發出信號，電動機自動反轉，此時，反靠銷進（jìn）入盤槽（cáo），刀架就（jiù）能進行基礎的粗定位處（chù）理，利用銷盤下降的指令處理（lǐ）方式，確保端（duān）齒匹配度合理，實現精準定（dìng）位（wèi）。

與此同時，在刀架換刀應用工序（xù）中，還要借助強（qiáng）電回路控製、交流（liú）回路控製和信號回路控製基礎單位（wèi）完成電氣控製。常規化的四工位（wèi）刀架要借助機床PLC實現換刀處理，匹（pǐ）配 I/O 信號（hào）進行邏輯處理計算分析，完成順序控製。

1.2 具體操作

1.2.1 回轉刀架換刀操作

回轉刀架應用處理過程中，因其本身具有較（jiào）好的強度和剛度，故才能承受粗加工（gōng）產生的切削力，為滿足重複定位的精度（dù），要按照標準流程完成相應操（cāo）作（zuò）。

（1）抬起刀架。在數控裝置獲取對應換刀指（zhǐ）令後，壓力（lì）油（yóu）會從入（rù）孔直接進入壓緊液壓缸的下腔，形（xíng）成初始指令應用模式，對應的活塞上升，刀架體隨之抬起，此時利用具有定位功能的活動插銷完成合攏和脫（tuō）開處理，有效維持應用效果。與此同時，活塞杆的下端齒輪離合器和空套齒輪形（xíng）成結合作用，完（wán）成初始工作內容。

（2）刀架完成轉位處理。刀（dāo）架抬起操作結束後，壓力油進入轉（zhuǎn）位液壓（yā）缸，活塞隨之移動，借助連接板帶（dài）動齒輪產生對應方（fāng）向的移動，空套齒輪形成逆時針（zhēn）轉（zhuǎn）動模式，借助端（duān）齒離合器（qì）將刀架旋轉（zhuǎn）到（dào）固定角度。此時，活塞的整個行程軌（guǐ）跡一般是齒輪周長的1/6，配合限位開關建立對應的控製方案。

（3）刀架壓緊處理。轉位操作結束後，壓力油進入壓緊液壓缸上（shàng）腔（qiāng），活塞此時帶動刀架（jià）體形成下（xià）降趨勢，齒輪帶動圓柱固定插銷，配合活動插銷在最大程度上消除定位銷和孔之間產生的間隙，從而有效形成反靠定位處理（lǐ）工（gōng）序。另外，刀架體下降過程中，定位活動插銷和固定插銷之間能形（xíng）成夾緊的模式，同時齒輪（lún）和齒圈錐麵直接接觸，刀架就能完成新的位置定（dìng）位夾緊（jǐn）操作，端齒離合器和空套齒輪分離。

（4）建立轉為液壓缸複位處理。刀架壓緊操作結束後，壓力油從孔直接進入轉位液壓缸（gāng）腔體，此時活（huó）塞會直接借助壓力產生的風量帶動齒條完成複位操作，因端齒（chǐ）離合器本身已（yǐ）處於脫開狀態，所以齒條會直接帶動齒輪完成空轉。若是定位和夾緊操作均（jun1）滿（mǎn）足動作（zuò）要求和指（zhǐ）令（lìng）標準，則推杆和觸（chù）頭就能形成良性接觸，就會直接發送換刀結束信號，整個經濟（jì）型數（shù）控車床（chuáng）就能繼續（xù）完成匹配的切削加（jiā）工操作（zuò）。

1.2.2 更換主軸頭換刀操作

針對具有（yǒu）旋轉刀具的數控機（jī）床，有效進行主軸頭更換能（néng）在提升操（cāo）作效率的同時，還可以借助自動換刀優化工（gōng）作準確性和規範性。一般而（ér）言，磚塔的不同主軸頭位置要預先安裝匹配不同工序的旋（xuán）轉刀具，在係統接收到對應換刀指令後，主（zhǔ）軸頭就會依次旋轉到加工的具體位置，並且有效連接主軸運動位置完成運動（dòng）處理，保證主軸能帶動刀具形成旋轉趨勢。此時，沒（méi）有處在加工位置的主軸會（huì）自動和主運動模塊脫開，避免出現誤操作。

另外，因（yīn）為空間位置存在一（yī）定限製，因此主軸部位的結構（gòu）一般采取靈活運動模式，這（zhè）就會對主軸係（xì）統的剛度有一定影響，要（yào）提升主軸的（de）剛度水平，則要限製主軸的實際應用數量，避免結構（gòu）尺寸增大產生的不穩定性因素。更換主軸頭處理方案最大的優勢在於能有效減少卸刀、裝刀等操作產（chǎn）生的偏差，維護應用可靠性合規發行，減少換刀時間（jiān）。

1.2.3 帶刀（dāo）庫自動換刀係統處理模式

在加工的同（tóng）時將刀具安裝在標準刀柄位置（zhì），並調（diào）整尺寸，按照標準方式完成刀庫吹工序，維持主軸應用的合理性，滿足精密（mì）加工的基本要求。這種處理方式使刀（dāo）庫能存放一定數量刀具，符（fú）合工序加工（gōng）的應用要求，也能提升機床的加工時效性，更適用於數控鑽床、數控（kòng）銑床等自動換（huàn）刀裝置處理工序中。

2、經濟型數控車床自（zì）動換刀維修流程

2.1 故障查找

為保證維修（xiū）效果，在發現電路故障後須及時進行對應位置的查找，從而維持綜合維修處理的效果，一（yī）般是從電路故障和機械故障兩個方麵予以分析。

2.1.1 電（diàn）路故障查（chá）找

（1）確定刀架的具體（tǐ）換刀位置，若換刀位置準確，就（jiù）直接啟動後續（xù）的換刀操作指令，然後開始相應（yīng）的檢查（chá）工作。若刀架位置（zhì）不準確，就（jiù）要對刀架位置予以修正，錯誤的刀架位置會對電路檢測的時（shí）效性和準確性產生影（yǐng）響（xiǎng）。

（2）打開刀架蓋，結合實際應（yīng）用規範分析刀架內部的開關位置，多數設備都會在（zài）四個角設置霍（huò）爾開關，觀察（chá）對應位置的準確性。

（3）關閉蓋子，開啟經濟型數控車床，進行試運行，觀察運行效果。若車床存在過衝或滯後運行問題（tí），需集中開展故障分析。若開（kāi）關（guān）位置和故障問題無關（guān）聯，就說明（míng）故（gù）障問題不（bú）是電路產生的。

2.1.2 機械故障查找

若要判斷數控車床自（zì）動換刀裝置是否存在機械故障問題，需先進行拆卸分析，由於自動刀架應用內螺旋（xuán）結構完成傳（chuán）動處（chù）理，因此卸載時要注意：一般以自上而下的方式完成（chéng）拆卸（xiè），觀（guān）察霍爾開關（guān）位置是否存在改變或鬆（sōng）動；並觀察線頭、斷頭（tóu）等位置，標記好後完成（chéng）記（jì）錄。另外，要依據操作規程插入蝸杆端頭進行順（shùn）時針旋轉檢測，觀察端（duān）麵齒盤磨損情況，然後綜合判定其（qí）運行效果。

除此之外，操作人員要統計確認（rèn）換刀裝置的檢測結果，尤其（qí）是端麵齒板（bǎn）的磨損（sǔn）狀（zhuàng）態，避免過衝或滯後等問題對自動換刀維修裝（zhuāng）置產生影響。

2.2 故障原（yuán）因分析

查找出故障後就（jiù）要分析故障的主要原因（yīn），然後（hòu）才能落實相匹配的故障處理方案。

第一，檢查定位銷，確認（rèn）位置，並測量銷孔，一（yī）般是提起刀（dāo）架後測定機械位置和機械距離。

第二，刀架抬起後，設備中銷釘的後端會受到彈（dàn）簧的（de）推力，內控長度（dù）隨之縮減，形成彎曲狀態。若阻力增加，則會造成刀架超調亦或是刀架操作滯後。

2.3 故障維修排除

判（pàn）定相應問題後，就要製定對應（yīng）的處理措施。本論述主要以機（jī）械故障維修排除為例，一般要及時（shí）更換圓柱銷，確保（bǎo）定位的準確性。在應用過程中，圓柱銷在孔內實現滑動操作，方向為自上而（ér）下，隻有保證其耐磨性、韌性和強度（dù），才能保（bǎo）證應用過程合理性。利用 UQ材料時，要將其（qí）作為（wéi）基孔間隙（xì）材料，利用熱處理滿足HRC48-52硬度要求，實現裝配工作和後處理工作。

另外，要對刀架渦輪（lún）蝸杆機構（gòu）予以修複，確保（bǎo）精準定（dìng）位的同時，修複（fù）後及時添塗紅（hóng）丹（dān）粉，形成保（bǎo）護機理。要將（jiāng）蝸杆和渦輪拆卸後修複具（jù）體（tǐ）結構，確保維修應用的最優化。

在數控車床應用管理中，傳感器問題、接口（kǒu）問題、電源（yuán）故障問題等較為常見，利用新（xīn）型技術（shù）體係配合（hé）數控原理分析，就能提升故障維修的效率，從而（ér）減少故障（zhàng）產生的經濟損失。

2.4 檢測試行

在完成自動刀架裝配工作後，要對其進行精密（mì）性檢測，以保證（zhèng）能及（jí）時分析刀架定位的精度。

（1）換刀操作中，要（yào）對4個基礎刀位進行依次換刀，觀察重複換（huàn）刀動作的連貫性，並及時觀測（cè）盤式刀庫中相應（yīng）刀片的情況，記錄數據，有效調（diào）整刀片位置。

（2）利用小車天梯軸程序進行試運行分析，完成基礎試驗操作後對工（gōng）位加裝外圓（yuán）刀具，確保工件檢查（chá）的合理性和（hé）完整性。

（3）操作人員（yuán）要借助 50 mm 量（liàng）規和千（qiān）分表進（jìn）行（háng）標準長度的測定和分析，圓度誤差為0.001 mm、重複定位精度為0.001 mm～0.002 mm。

3、案例

案例1：以西門子802S係數控車床為例，程（chéng）序從運行狀態切換到換刀指令過程中出現運轉停止狀態，不能繼續後續操（cāo）作。此時，要對數控係統指令操作予以存在異常。所以，及時調整電源的兩相結構（gòu），數控機（jī）床（chuáng）恢複正常運行。

案例2：某焊礦機械廠采用 CKD6163 係數控車床，執（zhí）行（háng）換刀操作後（hòu），電機實現了正（zhèng）向旋轉，但（dàn）是旋轉出現連續不停的問題。維修人員（yuán）利用重（chóng）新編程的方式更其他刀具發現問（wèn）題消失，則判定是刀具問題，將刀位手動停在故障位（wèi）後，檢查發現存在高電（diàn）平問題，說明對（duì）應的霍爾元件出現損壞，更換霍爾元件後，整體車床運行恢複正常。

4、結束語

經濟型數控車床的應用範圍（wéi）在（zài）不斷擴大，為維持其應用水平，需（xū）整合具體的應用要求，對質量和性（xìng）能予以關注，滿足安全性能高和定位準確的要求，優化（huà）自（zì）動換刀裝置的控製力，及時檢索問題和故障並維修，利用針對性處（chù）理方案打（dǎ）造良好的工作環境，優化數（shù）控車床的水平，實現經濟效益、社會效益的共贏。

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