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經濟型（xíng）數控車（chē）床自動換刀原理與維修

2022-5-12 來源：山東華宇工學院作者：趙宏霞

摘要：目的：保證經濟型（xíng）數控車（chē）床運行的穩定性，要優化自動換刀裝置的運行（háng）效果，維持運行作業效率質量。方法：在明確經濟型數控車（chē）床自動換刀原理的同時，針對可能存在的問題予以預（yù）警分析，並及（jí）時落實維修處理（lǐ）工作，依據故障查找、故障原因分析、故障維修排除、檢測（cè）運行（háng）的流程完善（shàn）相關（guān）維修工作，並對回轉刀架換刀、更換主軸頭（tóu）換刀、帶刀庫（kù）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控車床自動換刀工作產生的影（yǐng）響，全麵分析和明確具體的換刀流程。結論：為（wéi）後續全麵提高維護養護水平提供保障，充分發揮數控（kòng）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：經濟型數控車床；自動換刀；原理；維修

在經濟型（xíng）數控車床（chuáng）應用管理過程中，要維持自動換刀裝置定位的準（zhǔn）確性，確保能貼合換（huàn）刀時間短、剛（gāng）性強的實際應用（yòng）標準，避免故障問題對應用效率產生的影響，則需打造良好的設備（bèi）應用（yòng）環境。目前，中小企業（yè）中，經濟型數控車床的應用範（fàn）圍較廣（guǎng），為保證其應用效果，就需及時排除故障。另外數控係統（tǒng）中電子（zǐ）器件的

性能和壽命離散性較高（gāo），利（lì）用電氣控製必然會存在應（yīng）用隱患，所以（yǐ）須（xū）及時檢索故障原（yuán）因。

1、經（jīng）濟（jì）型數控車床自動換刀原理和（hé）具體操作

1.1 基本原（yuán）理

電動刀架的基本工作原理如下：係統在獲取指令後發出對應的換刀（dāo）信號，從而配合相應的處理工序對繼電器予以控製，實現電機正轉，借助渦輪元件、蝸杆遠近及螺杆遠近將銷盤直接推動到指定高度，此時離合銷就會進（jìn）入離合盤（pán）槽，帶動歐承重實現上刀位的轉位處（chù）理。到達刀位後，霍爾元（yuán）件發出信號，電動機自（zì）動反轉（zhuǎn），此時，反靠銷進入盤（pán）槽，刀（dāo）架就能（néng）進行基礎的粗定位處理，利用銷盤（pán）下降的指令處理方式，確保（bǎo）端齒匹配度合理，實現精準定（dìng）位。

與此同時，在刀架換刀應用工序中，還要借助強電（diàn）回路控製（zhì）、交流回路控製和信號回路控製基礎單位完成電氣控製。常規化的四工位刀架要借助機床PLC實（shí）現換刀處理，匹配 I/O 信號進行邏輯處理計算分析（xī），完成（chéng）順序（xù）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，因其本身具有較好的強度和剛度，故才能（néng）承（chéng）受粗加工產生的切削（xuē）力，為滿足重複定位的精度，要按照標準流程完成相應操作。

（1）抬起刀架。在數控裝置獲取對應換刀指令後，壓（yā）力油會從入孔直接進入壓緊液壓缸的下腔，形成初始指令（lìng）應用模式，對應的活塞上升，刀架體隨之抬起，此時（shí）利用具有定位功能的活動插銷完成合攏和脫開處理，有效維持應用（yòng）效果。與此同時，活（huó）塞杆的（de）下端齒輪離合器和空套齒輪形成結合作用，完成初始工（gōng）作內（nèi）容。

（2）刀架完（wán）成轉位處理。刀架抬（tái）起操作結束後（hòu），壓力油進入轉位液壓缸，活塞隨之移動，借助連接板帶動齒輪產生對（duì）應方向的移動，空套齒輪形成逆時（shí）針轉動模式，借助（zhù）端齒離合器將刀（dāo）架（jià）旋轉到固定角（jiǎo）度。此時，活塞的整個行（háng）程軌跡一般是齒輪周長的1/6，配合限位（wèi）開關建立對應的控製方案。

（3）刀架壓緊處理。轉位操作結束（shù）後，壓力油進入壓緊液壓缸上腔，活塞此時帶動刀架體形成下降趨勢（shì），齒輪帶動圓柱固定插銷（xiāo），配合活動插銷在最大程度上消除（chú）定位銷（xiāo）和孔之間產（chǎn）生（shēng）的間隙，從而（ér）有效形成反靠定位處理工序。另外，刀架體下降過程中，定位活動插銷和固定（dìng）插銷之間能形成夾緊的模式（shì），同時齒輪和齒圈錐麵直接接觸，刀架就能完成新的位置定位夾緊（jǐn）操作（zuò），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（hòu），壓力油（yóu）從孔直接進入轉位（wèi）液壓缸腔體，此時（shí）活塞會（huì）直接借助壓力產生的風量帶動（dòng）齒條完成複位（wèi）操作，因端齒離合器本身已處於脫（tuō）開狀態，所以齒條會直接帶動（dòng）齒（chǐ）輪完成空轉。若是定位（wèi）和夾緊操作均滿足動作要求和指令標準，則（zé）推杆和觸頭就能形成良性接觸，就會直接發送換刀結束信號，整個經濟型數控車床就能繼續完成匹配的切削加工操作。

1.2.2 更換主軸頭換刀操作

針（zhēn）對具有旋轉刀具的數控機床，有效進行主軸頭更換能在提升操作效率的同（tóng）時，還可以借（jiè）助自動換刀優化工作準確性和規範性。一般而言，磚塔（tǎ）的不同主軸頭位置（zhì）要預先安裝匹配不同工序的旋轉刀具，在係統接收到對應換刀指令後，主軸頭（tóu）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（yùn）動處理，保證主（zhǔ）軸能帶動刀具形成旋轉（zhuǎn）趨勢。此時，沒有處在（zài）加工位置的主軸會自動和主運動模塊（kuài）脫開，避免出現誤操作。

另外（wài），因為空間位置存在一（yī）定限製，因此主軸部位的結構一般采取靈活運動模式，這就會對主（zhǔ）軸係統的剛（gāng）度有一定影響，要提升（shēng）主軸的剛度水平，則要限製主軸（zhóu）的實際應用數量，避（bì）免結構尺寸增（zēng）大產生的不穩（wěn）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、裝刀等操作產生的偏差，維護（hù）應用可靠性合規發行，減少換刀時間。

1.2.3 帶（dài）刀庫自動換刀係統處（chù）理（lǐ）模式（shì）

在加工的同時將刀（dāo）具安裝在標準刀柄位（wèi）置，並調整尺寸，按（àn）照標準方式完成刀庫（kù）吹工序，維持主（zhǔ）軸應用的合理性，滿足精密加工（gōng）的（de）基本要（yào）求。這種處（chù）理方式使刀庫（kù）能存放一定（dìng）數量刀具，符合工序加工的應用要求，也能提升（shēng）機床的加工時效性，更適用於數控鑽床、數控銑床等自動換刀裝置處理工序中。

2、經濟型（xíng）數控車床自（zì）動換刀維修流程（chéng）

2.1 故障查找

為（wéi）保證維修（xiū）效果，在發現電路故障後須及時進行（háng）對應位置的查（chá）找（zhǎo），從而維持綜合維修處理的效果，一般是從電路（lù）故障和機械故障兩個方麵予（yǔ）以分析。

2.1.1 電路（lù）故障（zhàng）查找

（1）確定刀（dāo）架的具體換刀位置，若換刀位置準確，就直接啟動後續的換刀操作指令（lìng），然後開始相應的檢查工作。若刀架位置不準確，就要對（duì）刀架位置予以修正，錯誤的刀架位置會對（duì）電路檢測的時（shí）效性和準確性產生影響。

（2）打開刀架蓋，結合實際應用規範分析刀架內部的開關位置，多數設備都會在四個角設置霍爾開關，觀察（chá）對應位置的準確性。

（3）關閉蓋（gài）子，開啟經（jīng）濟型數控車床，進行（háng）試運行，觀察運行效果。若車床（chuáng）存在過衝或滯後運行問題，需集中開展故障分析。若開關位置和故障問題（tí）無關聯，就說（shuō）明故障問題不是電路產生的。

2.1.2 機械（xiè）故障查找

若要判斷數控車床自動換刀裝（zhuāng）置是否存在（zài）機械（xiè）故障問題，需先進行（háng）拆卸分析，由（yóu）於自動刀架應用內螺旋結構完成傳動處理，因此卸（xiè）載時要注意：一般以自上而下的方式完（wán）成拆（chāi）卸，觀察霍爾開關位置（zhì）是（shì）否存（cún）在改變或鬆動；並觀察（chá）線頭、斷頭等位置，標記好後（hòu）完（wán）成記錄。另外，要依據（jù）操作規程（chéng）插入蝸杆端頭進行順時針（zhēn）旋轉檢測，觀察端麵齒（chǐ）盤磨損情況，然後綜合判定其運行效果。

除此之外，操作人員要統（tǒng）計確（què）認換刀裝置的檢測結果，尤其是端麵齒板的磨損狀態，避免過衝或滯後等問題對自動換刀維修裝置（zhì）產生影響。

2.2 故障原因分析

查找出故障後就要分析故障（zhàng）的主要原因，然後才能落實相匹配的（de）故障處理方案。

第一，檢查定位銷，確認位置，並測量銷孔，一般是提起刀架（jià）後測定機械位置和機（jī）械距離。

第二，刀架抬（tái）起後（hòu），設備中銷釘（dìng）的後端（duān）會受到彈簧的推力，內控長（zhǎng）度隨之縮減，形成彎曲狀態。若阻力增加，則會造成刀架超調亦或是刀（dāo）架操作滯後（hòu）。

2.3 故障維修排（pái）除

判定相應問題後，就要製定對應的處理措施。本論述主要以機械（xiè）故障維修排除為例，一般要（yào）及時更換圓柱（zhù）銷，確保定位的準確性。在應用過程中，圓柱銷在孔內實現滑動操作，方向（xiàng）為自上而下，隻有保證其耐磨性、韌性和強度，才能保（bǎo）證（zhèng）應用過程合理性。利用 UQ材料（liào）時，要將其作為基孔間隙材料，利用（yòng）熱處理滿足HRC48-52硬度要求，實現裝配工作和（hé）後處理工作。

另外，要對刀架（jià）渦輪蝸杆機（jī）構予以修複，確保精準定位的同時，修複後及（jí）時（shí）添塗紅丹（dān）粉，形成保護機理（lǐ）。要將蝸杆和渦輪拆（chāi）卸後修複具體結構，確保維修應（yīng）用的最優化。

在數控車床應用管理中，傳感（gǎn）器問題、接口問題、電源故障問題等較為常見，利用新型技術體係配合數控（kòng）原理分析，就能提升故障維修的（de）效率（lǜ），從而減少故障產生的經濟損失。

2.4 檢測試行

在完成自動刀架裝配工作後（hòu），要對其進行精密性檢測，以保（bǎo）證能及時分析刀（dāo）架定位的精度。

（1）換刀（dāo）操作中，要對4個基礎刀（dāo）位進行依次換刀，觀（guān）察重複換刀動作的連貫性，並及時觀測盤式刀庫中相應（yīng）刀片的情況（kuàng），記錄數據，有（yǒu）效調整刀片位置。

（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（zuò）後對工位加裝外圓刀具，確（què）保工件檢查的（de）合理性和完整性。

（3）操作人員要借助 50 mm 量規和千分表進行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，程序從運行狀（zhuàng）態（tài）切換（huàn）到換刀指令過程中出現運轉停止狀態，不（bú）能繼續後續操作。此時，要對數控係統指（zhǐ）令操作予以存在異常。所以，及時調整電源的兩相結構，數控機床恢複正常運行。

案例2：某焊（hàn）礦機械廠采用 CKD6163 係數控車（chē）床，執行換刀（dāo）操作後，電機實現了正向旋轉，但是旋轉出現連續不停的問題（tí）。維修人員利（lì）用重新（xīn）編程的方式更（gèng）其他刀（dāo）具發現問題消失，則判（pàn）定（dìng）是刀具問題，將刀位手動停在故障位後（hòu），檢查發現存在高電平問題，說明對應的霍爾元件出現損壞，更換霍爾元件後，整體車床運（yùn）行恢複正常。

4、結束語

經濟型數控（kòng）車床的應用範圍在不斷擴大，為（wéi）維持（chí）其應用水平，需整合具體的應用要求，對質量和性能予以關注（zhù），滿（mǎn）足安全性能高和定位準確的要求，優化自動換刀裝置的（de）控製力，及時檢索問題和故障並維修，利用針對性處理方案打造良好的工作環境，優化數控車床的水平（píng），實現經濟效益、社會效益的共贏。

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