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基於HT665車銑複合加工中（zhōng）心刀庫常見故障（zhàng）與維保方案研究

2024-7-10 來源：雲南機電職業技術學院作者：湯田　張強　陳錦麟

摘要：隨著裝備製造業機床的智能化程度越來越高，高端數（shù）控機床可控軸（zhóu）數也越來越（yuè）多，逐（zhú）漸出現了具有多種加工能力的複合機床。刀庫在其使用過程中扮演著重要角色，且在頻繁使（shǐ）用中不可避（bì）免地（dì）會（huì）出現各（gè）種各樣故障，故障出現後如果未（wèi）及時排除會嚴重影響零件的加工效率。文章通過對 EMCO HYPERTURN 665MC 車銑複合加工中（zhōng）心刀庫常見故障的（de）分析，結合實際情況對故障進行排除，分析刀庫（kù）、機械手故障以及（jí）維修建議，為實際維修操作提供（gòng）指導。

關鍵詞 ：車銑複合加工中心；故障分（fèn）析；排除措施　

EMCO HYPERTURN 665MC 車銑複合中心（xīn）是一種將車（chē）削、銑削、鑽削、鏜削、磨削等功能集於一身的複合型多功能數控機床，是專為滿足高（gāo）精度、高效率要求（qiú）而設計和製造的（de）超高性（xìng）能加工設備。因此，對操作人員的要求進一步提高，不僅要求操作人員（yuán）會操（cāo）作機（jī）床，同時還要學會編程（chéng）以及（jí）常（cháng）見故（gù）障處理。刀庫是EMCO HYPERTURN 665MC 車銑複合加工中心（以下簡稱“665MC 車銑複合加工中心”）的重要組成部分，在複雜的高精尖端零件加工過程中，運用刀具的種類複雜且繁多，刀具（jù）調用頻繁，刀庫不僅提高了零件的加工效率，也避免了（le）人為換錯刀出現零件報廢甚至造成事故的情況。本文以 665MC 車銑複合加工中心為例，對刀（dāo）庫常見故障進行分析闡述，並提出行之有效的維保方（fāng）案，為（wéi）相關研究提供依據。

1、常見刀庫分類

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

圖1　鬥（dòu）笠式刀庫

圖2　圓盤式（shì）刀庫　

圖3　圓盤式刀庫

圖（tú）4　鏈條式刀庫

1.1　鬥笠式刀庫

鬥笠式刀庫（kù）性價比（bǐ）高、結構簡（jiǎn）單、維護使用方便，但存（cún）放的（de）刀具較少，適用於小批（pī）量生產，一般（bān）用於經濟（jì）型加工中心。在換刀工作過程中整個刀庫向主軸移（yí）動，主軸刀具進入刀庫卡槽（cáo）時，利用氣動原（yuán）理，主軸內部鬆刀（dāo）機構打開推杆推出拉釘，主軸向上移動，刀具脫離。刀（dāo）庫轉（zhuǎn）動到所需要的刀

具時，主軸向（xiàng）下移動（dòng），主軸內部推杆拉緊拉釘，刀具裝入主軸內，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（fàng）置在鬥笠式刀庫裏，由於錐柄配合部分裸漏在無保護（hù），錐（zhuī）柄部分很容（róng）易黏上（shàng）切屑、切削液、灰（huī）塵等髒物，直接影（yǐng）響刀具的重複安裝精度，從而影（yǐng）響零件的定位精度和加工精度。

1.2　圓盤式刀庫

圓盤式刀（dāo）庫換刀過程（chéng）主要通過機械手進行，又被稱為機械手刀（dāo）庫或刀臂式刀庫，有時也叫（jiào）盤式刀庫，具有換刀速度（dù）快的特點，與鬥笠式刀庫相比機構複雜、造價較高、刀庫容量稍大，一般用於標（biāo）準立式加工中心。使用過程（chéng）中要注意裝載刀具不能超過刀庫的承受極（jí）限，防止甩刀事故發生（shēng）；刀（dāo）具長度不能（néng）超過刀庫設定極（jí）限，防止和其他刀具發生（shēng）幹（gàn）涉造成損壞。該刀庫的（de）主要工作原理是（shì）：刀庫將刀（dāo）具運轉（zhuǎn）至（zhì）相（xiàng）應刀號，推（tuī）杆把刀具垂直推出與主軸平行，同步主軸下降或上升至機械（xiè）手抓刀位置，機械手（shǒu）同（tóng）步從刀（dāo）庫和主軸向下取刀，機械手旋轉 180°把刀具同步向上送入刀庫和主軸，刀庫推杆收（shōu）回，刀（dāo）具由垂直恢複至與刀庫主軸（zhóu）平行（háng）放置。

1.3　鏈條式（shì）刀庫

鏈條式刀（dāo）庫的主（zhǔ）要特點是：結構緊（jǐn）湊，刀庫容量大，鏈條的形狀可根據機床的格局製成相適應的的各（gè）種形狀（zhuàng），且刀庫數量可以根據加工（gōng）或者機床的需要對（duì）鏈條長度進（jìn）行增減（jiǎn），但不影響換刀速度。鏈條式刀（dāo）庫采用機械手換刀（dāo），換刀速度快（kuài），刀具保護性好，但價格較昂貴，一般在較高端的機床上配備。

2、665MC 車銑複合加工中心自動換刀係統的組成665MC

車銑複合加工中心的換刀係統，主要包括自動換刀裝置（機械手）和控製係統兩大部分。665MC 車（chē）銑複合加工中心采用的是鏈式刀庫，換刀的主要步驟是：刀庫將刀具運轉（zhuǎn）至相應刀號，主刀塔（tǎ）旋轉 90°使機械手（shǒu）與主（zhǔ）軸、刀座軸線平行，液壓（yā）缸完成沿（yán）主軸軸線和刀庫刀座軸線上的（de）拔刀動作，隨後沿自身軸線旋轉 180°，使（shǐ）兩把刀交換位置，再次前移把即將使用的刀插入（rù）主軸（zhóu），將（jiāng）使用過的刀歸還刀庫（kù），恢複初始位置，完成換刀步（bù）驟。實現自動換刀需給定換刀指（zhǐ）令（lìng），如（rú） M06 T01D01 通過 CNC 係統命令 PLC 工作（zuò）。在接收到程序指令後，PLC 根據控製與檢測原件反饋的信息，轉動（dòng）刀庫選擇刀具，液壓係統控製機械手臂完成換刀動作。

3、665MC 車銑複合加工中心換刀時刀庫及機械手常見故障（zhàng）

刀庫及機械手換刀裝置在頻（pín）繁使用過程中，由於諸多因素的影響可能（néng）出現各（gè）種故障，嚴重影響零件的加工效率。

3.1　刀庫不（bú）轉

665MC 車（chē）銑複合加（jiā）工（gōng）中心刀庫為鏈式刀庫，驅動主要靠電機帶動鏈（liàn）輪，鏈輪再（zài）帶動鏈條使鏈（liàn）條上的刀座進行運動。如果輸入（rù）換刀指令或按下換刀按鍵，機械手有動（dòng）作而刀庫不運動，應從以下幾方麵（miàn）排（pái）查故障：①接電動機主軸與鏈輪軸的聯軸器是否有鬆動（dòng），如果有鬆動應緊固聯軸（zhóu）器，磨損嚴重的情（qíng）況下更換聯軸器。②刀庫電機是否能正（zhèng）常工作（zuò），如損壞（huài）需及時（shí）維修或（huò）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（pín）器、繼電器等裝置是否工作，信（xìn）號燈（dēng）是否正常。如不正常需及時（shí）維修或更（gèng）換電器元件（由（yóu）於電器原件較複雜，原（yuán）則上以（yǐ）更換為主）。④電（diàn）網電壓過（guò）低，以前電壓不穩（wěn）定時會出現刀庫（kù）不轉或（huò）轉動緩慢的情況，現在隨著國家電力（lì）係統的完善，此類情況很少見，應保證電（diàn）網電壓在 380V，最少不低於 370 V。

3.2　刀庫（kù）正常轉動但定位不準

產生這種情況，首先可以排除電信號（hào）或（huò）者電氣係統產生的故障，重點排查以下幾種（zhǒng）故障（zhàng）：①刀庫電動機轉（zhuǎn）動故障。主要存在於電動機輸出的轉角上，需要重新設定（dìng）維修。②傳動機構誤差，主要需要定期檢查刀庫的傳動，包括重複定位精（jīng）度、雙向來回換刀定位精度等。當刀庫傳動精（jīng）度超出偏差時，需要及（jí）時（shí）檢修。③刀庫電機製動係統故障，需要及時調整製動器螺釘。

3.3　刀庫監測係統報警或刀庫不運行

產生這種情（qíng）況要依次排除以下幾種故（gù）障：

①刀庫門未關閉或未（wèi）關緊（jǐn）（見圖 5），此時關緊刀（dāo）庫門讓檢測機構檢測到刀庫門已關（guān）好。②推（tuī）刀杆未複位（見圖 6），當利用推刀杆拆卸刀具後，沒有把（bǎ）推刀杆拉回（huí）原（yuán）來位置而產生報警，此時把推刀杆恢複到原來位置即（jí）可（見圖 7，推杆指示燈亮起說明推杆已複位）。③換刀模式選錯或換刀指令（lìng）錯誤，需仔細檢查操作過程（chéng）。④通道選錯，本應選擇通道（dào） 1 卻選成了通道 2，需切換通道。

圖5　刀庫門未關閉

圖6　推杆未複位

圖7　推杆複位

3.4　機械手故障

機械（xiè）手常見故障有以下幾種：①機械手臂抓空（kōng），機械手不（bú）到位。產生這種情（qíng）況可能是出現了換刀中斷，或是機械手長時間累（lèi）計誤差所致，此（cǐ）時可以通（tōng）過機械方式解決。在刀庫頂部（bù）有 1 個凸輪機構（gòu），通過插入內六角扳手旋轉凸輪機構轉動機械（xiè）手（shǒu）臂，使機械手臂複位（wèi），檢測信號燈由紅色變為綠色證明旋轉到位。②機械手掉刀。主要（yào）檢查機械手臂鎖緊機構是否（fǒu）有（yǒu）鬆動，如果有鬆動需進行調整，然後（hòu）考慮刀具是否過重，超過了機械（xiè）手最大夾（jiá）持重量。③機械（xiè）手卡爪夾刀後不鬆刀，可（kě）能（néng）是因為鎖緊機構過緊，需（xū）調鬆。④機（jī）械（xiè）手運動過慢，此時需（xū）要檢測氣動係統的壓力（lì）和流速，是（shì）否有泄漏，通過聽主軸換（huàn）刀機構的（de）氣壓聲音可（kě）以判斷是否正常。

3.5　上刀塔鬆刀故障

上（shàng）刀塔主軸鬆刀故（gù）障也比較常見，主要表現在機械手抓取主軸刀具時主軸不鬆刀，或（huò）者機（jī）械手裝（zhuāng）刀時主軸不拉刀。可能出現的故障原因及（jí）解決方法如下：①主軸未接收到（dào）鬆刀信號。需要檢查感應開關是否正常，不正常情況下（xià）需要更換。②檢查液動（dòng）電磁閥液壓回路是否正常、有無滲漏等現象，如果有需及時更換。③頂杆是否彎曲變形，鎖（suǒ）緊機（jī）構是否能正常工作，彈簧卡頭的彈力是否在合格範圍（wéi）內（nèi）。此類（lèi）問題屬於機械故障，比較直觀，便於維修或更換。④氣壓不夠，主軸管壁太髒太粘（zhān）稠，需要調整（zhěng）氣（qì）壓，清潔主軸。

3.6　刀（dāo）庫亂刀故（gù）障665MC

車銑複合加工中心下刀塔是 12 刀位標準 VDI30的車削中心刀塔，一般不會（huì）出現亂刀，上刀塔隻（zhī）有 1 把刀，配備刀庫為鏈式刀庫。所以（yǐ），在換刀過程中遇到突然斷電或者突然中斷（duàn）就可能出現亂刀現象（刀庫換刀位置與係（xì）統刀（dāo）號不一致，或（huò）者主軸上（shàng）刀具與係統刀號不一致）。此時應采取以下辦法解除故障：①重啟機床，刀架、刀庫回零；②在係統數據寄（jì）存器（qì）中更（gèng）改刀具數據。

4、665MC 車銑複（fù）合加工中心刀庫的維（wéi）保（bǎo）方案

刀庫是機（jī）械零件加（jiā）工中使用非常頻繁的一個裝置，在提高生（shēng）產效率的同（tóng）時，故障率也不低（dī），可（kě）以說機床（chuáng）的一半故障（zhàng）可能出在刀（dāo）庫上，所以刀庫和機械手的維護與保養（yǎng）顯得尤為重要。在刀庫的維護保（bǎo）養過程中要做到以下幾點：①根據刀庫（kù）容量與（yǔ）規（guī）格選擇刀具（jù），嚴禁把超長、超重的刀（dāo）具放入刀庫，防止刀具相（xiàng）互幹涉或掉刀（dāo）。②刀庫裝刀時，盡（jìn）量通過主軸和機械手進行刀具入庫，防止刀庫亂刀，如果要在（zài）刀庫直（zhí）接裝刀則需要仔細檢查，避免刀庫上的刀和係統刀號不對應造成事故；裝刀時要把刀具安裝到位，並檢（jiǎn）查鎖緊裝置是否牢固可靠（kào），避免（miǎn）甩刀現象。③開（kāi）機前檢查刀庫是否正常，回零後檢查零位是否正確。④刀（dāo）庫清潔時盡量用吸塵器，少用氣槍，防止鐵屑吹進機械、電器元件內造成故（gù）障。保持刀具刀柄及刀座清潔，防止生鏽。⑤開機時，機械手、上刀塔回零後需空運行、試換刀。檢查各電器、機械元件是否正常，一旦發現不正常（cháng）要及時處理。

5 結語

665MC 車銑複合（hé）加工中心是世界上最先進的車銑複合加工中（zhōng）心之一，其中，上下刀塔是使用最（zuì）頻繁的兩部分，也是（shì）車銑複合加工中心最關鍵的組成部分，其產生的故（gù）障（zhàng）直接影響零件的加工效率和機（jī）床的使用效（xiào）率。本文主要通過分析刀（dāo）庫、機械（xiè）手等電器、機械部件在使用期間易出現的故障，常見的（de）故障形式，提出解決故障的措施並（bìng）開展深入探索與研究，為保證（zhèng）車銑複合加工中心刀庫的正常運行提供參考，並為相關研究提供一定的實踐依據。

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