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DMU70E加工中心雙刀鏈刀庫的維修與調整

2024-7-11 來源（yuán）：昌河飛機工業（集團）有限責（zé）任公司作者：林超青

刀庫是數控加（jiā）工中心的重要組成部件，由於數控機床自動（dòng）換刀動（dòng）作步驟多，涉（shè）及的（de）傳感器也多，過程複雜，因（yīn）此容易發生故障，刀庫的故（gù）障發生率較高。本文以DMU70E加工中心為例對DMG機床的雙刀鏈刀庫維修（xiū）與調整方法進（jìn）行一些探討。

1.刀庫故（gù）障

DMU70E加工中心的刀庫采用雙刀架鏈式結（jié）構，有刀架1、刀架（jià）2兩個鏈（liàn）式刀架，控製係統采用歐（ōu）姆龍（lóng）PLC+變頻器控製。公司一台DMU70E加工中心（xīn）在自動換（huàn）刀過程中主軸與刀架2發生碰撞，導致刀架傾斜，刀架的（de）刀爪損壞，刀庫在後來重新換（huàn）刀時，電機1、2均出現過載報警，兩個刀架（jià）都（dōu）無法旋轉（見圖1）。

圖（tú）1 雙（shuāng）刀架鏈式刀庫（kù）

2.故障原因分析及處理

DMU70E加工中（zhōng）心的刀庫是雙刀架鏈式（shì）結（jié）構，刀（dāo）架1和刀架2在機械機構上並排獨立，相互沒有幹涉和聯接，刀架1和刀架2的動作由歐姆龍與NC進行通訊控製，刀架製動由變頻電機控製。

DMU70E加（jiā）工中心在自（zì）動換刀時主軸（zhóu）與刀架2碰（pèng）撞後（hòu），刀架1和刀架2旋轉時均出現電機過載報警，刀（dāo）鏈無法轉（zhuǎn）。由（yóu）於刀架1、刀架2相互獨立，刀架2發生撞擊（jī）在機械結構上不會影響刀架1，但刀架1、刀架2同時發生電機過載報警，因此故障是刀架1、2共用（yòng）部分或因素導致。根據故障現象、刀庫結構及控製方式，問題可能發生在數控係統、PLC與變頻驅動、機械結（jié）構（gòu）上（shàng），或幾方麵（miàn）都有問題。

（1）機床數（shù）控係統（tǒng）故障導致（zhì）DMU70E加工（gōng）中（zhōng）心刀庫故障DMU70E加工中心的刀庫驅動主要由歐姆龍PLC+變頻（pín）器控製，歐姆龍PLC與數控係統，以及驅動之間是（shì）通過（guò）數據總線進行數據傳輸和控製的，如果（guǒ）數控係統與PLC的通訊發生故障或數控係統本身發（fā）生故障（zhàng），刀庫動作（zuò）就會發生（shēng）異常，發生碰撞或故障。

DMU70E加工中心的數控係統是海德漢ITNC530係統，數控係統與歐姆龍PLC通（tōng）過profibus總線進行通訊。如果數據總線出（chū）現故障或接觸不良（liáng），數據傳輸受到幹擾，就有可能在鏈路上傳輸的數（shù）據一個（gè）或多個幀出現數據丟失或出錯，導致刀庫動作混亂。因此對profibus總（zǒng）線進行測試，結（jié）果（guǒ）發現，該總線（xiàn）正常，能夠正常通訊，刀庫故障不是由profibus總線導致。該機床如果不進行刀（dāo）庫（kù）自動換（huàn）刀而對主軸采用手動換刀，能正常運行和加工，無任何報警，因此數控（kòng）係統原因導（dǎo）致刀庫故（gù）障的可能性不大（dà），對該機床進行數（shù）控係統GOSHT備份數據恢複也發現，備份數據（jù）恢複後開機測（cè）試，故障現象依然存在，沒有發生變化（huà），所以刀庫故障由數控係統導致的可能性可以排除。

（2）歐姆龍PLC和變頻（pín）器出現故障的可能性

DMU70E加（jiā）工中心的刀庫采用（yòng）歐姆（mǔ）龍PLC與變（biàn）頻器驅動控製，如（rú）果歐姆龍PLC出現故障,就會導致刀架運動（dòng）邏輯錯誤（wù），定位不（bú）準，主（zhǔ）軸與刀架發生碰撞（zhuàng）；如果變頻器輸出功率下降或電機本身特性下降，則電機旋轉時也會出現過載或過流。

為測試主軸（zhóu）與刀架碰撞以及刀架無法（fǎ）旋轉是否由PLC邏（luó）輯（jí）錯誤引（yǐn）起，可（kě）以（yǐ）把刀架1和刀架2的（de）驅動（dòng）電機從刀架（jià）上脫（tuō）開、分（fèn）離，使（shǐ）電機處於空載狀態進行測試。電機脫開後，對刀庫進行運行測試，測（cè）試結果發現，兩（liǎng）個刀庫（kù）電機能夠正常運轉，沒有發生過載或過流報警，但是重新把電機安裝到（dào）刀架上後，又發生（shēng）過載報警（jǐng），兩個刀架都無法旋轉。因（yīn）此刀庫故障不是由PLC邏（luó）輯導致。

電機空（kōng）載能夠運行，帶載後出現過流過載，可能的原因有變頻器、電（diàn）機故障或刀鏈機械磨損、卡死導致。如果變頻器本身存在故障，IGBT性能下降，內阻增大（dà），那麽變頻器（qì）能夠進行逆變，輸出電流，但是（shì）由於內阻變大，輸出電流將變小，輸出扭矩變小，電（diàn）機就無（wú）法進行正常帶載。

對變頻器、電機進行測試發現，變頻器、電機阻值正常（cháng），沒有發現明顯的問題（tí）。為確認主軸與（yǔ）刀架碰撞以及刀架無法旋轉是否由變頻器、電機的故障或性能下降導致，更換全新的變頻器和電機進行測試。測試結果發現（xiàn），更換全新的變頻器和電機後，刀庫運行過載的（de）報警仍然沒有消除，因此主軸與刀架碰撞以及刀架無法旋轉由變頻器、電機（jī）的故障或性能下降導致的可能性可（kě）以排除。

（3）刀鏈機械故障（zhàng）導致刀庫（kù）運行出現過載報（bào）警

當脫開電機與氣源及鎖緊裝置後，刀架的刀鏈就處於自由（yóu）狀態，手動旋轉（zhuǎn）刀鏈應該能使刀鏈運動。但手動旋（xuán）轉刀鏈後（hòu），發現刀鏈卡死（sǐ）無法運行，因此可（kě）以認為主（zhǔ）軸與刀（dāo）架碰（pèng）撞以及刀（dāo）架無法（fǎ）旋轉是（shì）由刀（dāo）鏈卡死，機械運動不靈活導致（zhì）。

把刀架（jià）分（fèn）解後發現，刀鏈托架、刀鏈、旋（xuán）轉軸承、傳感器等全（quán）部被油泥膩死（見圖2、圖3），刀鏈無（wú）法正常運行。由於刀鏈（liàn）托架、刀鏈、旋轉軸承、傳感器等被油泥膩死失效，所以刀庫刀鏈運轉不順暢，刀爪定位不準確，導致（zhì）主（zhǔ）軸與刀架碰撞，電機（jī）運動（dòng）過載（zǎi）。造成刀（dāo）鏈托架、刀鏈、旋轉軸（zhóu）承、傳感器等被油泥膩死的原因主要是該機床為高速加工設備，主軸最大轉速24000r/min，在（zài）這個轉速下（xià），切削液霧（wù）化，油（yóu）霧通過縫隙散，然後粘附在機床表麵上，如果清理保養不當，就會導致機械部件運（yùn）轉不靈活，出現故障。

圖（tú）2 刀架油泥

圖3 軸承油泥

把刀鏈托架、刀鏈、旋轉軸承、刀（dāo）爪等機械部件用清洗浸泡，去（qù）除油膩（nì）汙垢，並重新組裝，機械部（bù）件組（zǔ）裝，更換失效的傳感（gǎn）器。機械部件及傳感（gǎn）器安裝完成後，手動旋轉刀鏈，結果表（biǎo）明，刀鏈運轉靈活正常。

3.DMU70E加工中心雙刀鏈刀庫的調整

DMU70E加工（gōng）中心雙刀鏈刀（dāo）庫運轉由歐姆龍PLC及變頻驅動控製，刀爪位置的確（què）定（dìng）方式是每個刀（dāo）架由一個零位傳感器（qì）確定起始計數位置，確定位位置後，電機帶動刀架及刀爪（zhǎo）旋轉（zhuǎn），電（diàn）機尾端有（yǒu）電機編碼器，根據電（diàn）機的轉數確定刀爪的（de）具體位置。如果（guǒ）刀架、刀鏈（liàn）、電機、零位傳感（gǎn）器有拆裝、分解及重新組裝後，就（jiù）需要對（duì）換刀位置進行精確調整和定（dìng）位，如果位置不準確，就會發生（shēng）碰撞等問題。

DMU70E加工中心雙刀鏈刀庫換刀位置的（de）調整分為初定位（wèi）調整和精確定位調整兩步。初定位調整是（shì）對刀架刀鏈上的刀爪與主軸換刀位置初步定位，確定刀爪中心與主軸中心的基本坐標（biāo）位（wèi）置。初定位是（shì）通過調整零位傳感器和刀爪的中心位置來實現的。精確定位是確定換刀時主軸與刀爪中心（xīn）的精確坐標（biāo）位置，這（zhè）一步是在基本換（huàn）刀位置確（què）定後，通過移動X、Y、Z坐標，確定精確（què）坐標位置後修改（gǎi）換刀坐標位置參數來實現。

（1） DMU70E加工中（zhōng）心雙刀鏈刀庫換刀位置初定位調整DMU70E加工中心刀庫換刀（dāo）位（wèi）置（zhì）初定位調整可以通過歐姆（mǔ）龍PLC或DMG公司的OMRON刀庫（OMRON tool magazines）專用調試軟件SERVICE TOOL來實（shí）現，也可以使用歐姆龍PLC來進行調整。使用歐姆龍PLC時（shí）需要用電腦與機床上的歐姆龍PLC進行在（zài）線通訊，讀取PLC後（hòu）修改參（cān）數，使刀爪的中心位（wèi）置與主（zhǔ）軸中心位置在換刀位置的坐標基本一致。

SERVICE TOOL是DMG公司（sī）開發的一個（gè）OMRON刀庫（OMRON tool magazines）專（zhuān）用調試軟件，界麵簡單友好，不需要下載機床的PLC軟件。使用SERVICE TOOL進行刀庫調試時，要首先把SERVICE TOOL軟件安裝到電腦上，然後用RS232電纜與機床刀庫側的歐姆龍的RS232接口進行聯接。連接完成後，啟動servicetool.exe軟件，進入調試界麵後（hòu）就可以進行調試了（le）。調試界麵如圖4所示。

圖4 SERVICE TOOL調試

選擇（zé）相應的刀架後，選擇換刀，使相應的刀（dāo）爪定位到換刀位置，然後檢查刀爪的（de）中心（xīn）位置與主軸中心位置的偏差。如果位置偏差（chà）較大就在圖4界麵的offsetimplus kettle窗口框中輸入（rù）相應的補償脈衝，使電機正轉或反轉；然後反複測試，使刀爪的中心位（wèi）置與主軸中心坐標位置基本一致，X、Y的坐標位置不能超過（guò）5mm。因為該刀庫機械結構限製，主軸在換刀位置時X、Y坐（zuò）標的移動和整餘量（liàng）非常小，如果偏差超過一定值（zhí），主軸就會與刀庫的（de）防護罩（zhào）發生碰撞（zhuàng）。

（2）DMU70E加工中心（xīn）雙刀鏈刀庫換刀位置精確定位調整（zhěng）DMU70E加工中心雙刀鏈刀庫換刀坐標位置初定位完成後，下一步就要進行換刀位置的精確定位。精確（què）定位時，把主軸（zhóu）移動到換刀（dāo）位置（zhì），在主軸上安裝一個千分表，千分表的表針壓到刀柄的外圈，然後手動旋轉主軸，相應的千分（fèn）表指針就繞著刀柄外圈旋轉（見圖5），此時（shí）主軸與刀爪中心位置（zhì）的偏差就反應在千分（fèn）表上。

圖5 千分表指（zhǐ）針繞刀柄外圈旋轉

如（rú）果主軸與刀爪（zhǎo）中心位置的偏差過大，就要（yào）相應移（yí）動X、Y的坐標，縮小（xiǎo）主軸與刀爪的中心位置的偏（piān）差，直到主（zhǔ）軸與刀爪的中（zhōng）心位置偏差小於0.003mm，同時相應調整主軸與刀柄的換刀（dāo）高度（即Z值），並（bìng）把相（xiàng）應的X、Y、Z坐標值輸入數控係統的換刀參數中（見圖6），刀庫換刀位置精確定位調整就完成了（le）。

圖6 數（shù）控（kòng）係統換刀參數

通過刀庫換刀位置初定位和精確定位後，DMU70E加工中心雙刀鏈刀庫換刀位置定位調整就全部（bù）完成，機床刀庫就可以進行自動換刀測試了。

4.結束語

數控機床自動換刀動作步驟、傳感器多，過程（chéng）複（fù）雜，因此容易（yì）發生故障，刀庫故障率較高，必須了解機床刀庫（kù）的機械結構及（jí）控製方式，才能進（jìn）行刀庫的維（wéi）修與調整，最終找到故障原因，排除故障。同時（shí）要做好（hǎo）日常的維護保養，降低周（zhōu）邊環（huán）境對刀庫的不利（lì）影響，保持刀庫的幹淨清潔，才能降低刀庫自（zì）動換刀的（de）故障率，取（qǔ）得比較好的使用效果。

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