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HT665 車銑複合加工中（zhōng）心刀庫常見（jiàn）故障與維保方案

2024-9-5 來源：雲南（nán）機電職業技術學院（yuàn）作（zuò）者（zhě）：湯田陳錦（jǐn）麟

EMCO HYPERTURN 665MC 車銑複合中心是一種將車削、銑削（xuē）、鑽削、鏜削、磨削等（děng）功能（néng）集（jí）於一身的複合型多功（gōng）能數控機床，是專為滿足高精度、高效率要求而設計和製造的超高性能加工設備。因此，對（duì）操作人員的要求進（jìn）一步提高，不僅要求（qiú）操作人員會操作機床，同時還要學會編程以及常見故障（zhàng）處理。刀庫是 EMCOHYPERTURN 665MC 車銑（xǐ）複合（hé）加工中心（xīn）（以下簡稱 “665MC 車銑複合加工中心”）的重（chóng）要組（zǔ）成部分，在複雜的高精尖端零件加工過程中，運用刀（dāo）具的種類複雜且繁（fán）多，刀（dāo）具調用頻繁，刀庫不僅提高了零（líng）件的加（jiā）工效率，也避免了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，對刀庫常見（jiàn）故（gù）障進行分析闡述，並提出行（háng）之有效的維保方案，為相關研究提供依據。

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:鬥笠式刀庫（見圖 1），圓盤式刀庫（見圖 2、圖（tú）3），鏈條式刀庫（見圖 4）。

圖（tú） 1 鬥笠式刀庫圖 2 圓盤式刀庫

圖 3 圓盤（pán）式刀庫圖 4 鏈條式刀庫

1.1 鬥笠式刀庫（kù）

鬥（dòu）笠式刀庫性價比高、結構簡單、維護使用方便，但存放的刀具較少，適用於小批量生產，一般（bān）用（yòng）於經濟型加工中心。在換刀（dāo）工作過（guò）程中整個刀庫向主軸移動，主軸刀具（jù）進入刀庫卡槽時，用氣動原理，主軸內部鬆刀機構打開推杆推出拉釘，主軸向上移動，刀具脫離。刀庫轉動到所需（xū）要的刀具時，主軸向下移動，主（zhǔ）軸內部推杆拉緊拉釘，刀具裝入主（zhǔ）軸內，刀庫退回，換刀速度較圓盤式刀庫、鏈條式刀庫慢，且刀具長期放置在鬥笠式刀庫裏，由於錐（zhuī）柄配合（hé）部（bù）分裸漏在外、無（wú）保護，錐柄部分很容易黏上切屑、切削液、灰塵等髒物，直接（jiē）影響刀具的重複（fù）安裝精度，從而影響零件的定位精度和加工精（jīng）度。

1.2 圓盤式刀庫

圓盤式刀庫換刀過程主要通過機械手進行，又被稱為機械手（shǒu）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，與鬥笠式刀庫圖 1 鬥笠式刀庫圖 2 圓盤式刀庫相比機構複雜、造價較高（gāo）、刀庫容量（liàng）稍大，一般用（yòng）於標準立式加工中（zhōng）心。使用過程中要注意裝（zhuāng）載刀具（jù）不能超過刀庫的承受極（jí）限，防止甩刀事故發生 ; 刀具長度不能超（chāo）過刀庫設定極限，防止和其他刀具發生幹涉造成損壞（huài）。該刀庫的主要（yào）工作原理是 : 刀庫將（jiāng）刀具運轉至相應刀號，推杆把刀具垂（chuí）直推出與主軸平行，同步主軸下（xià）降（jiàng）或上（shàng）升至機械手抓刀位置，機械手同步從刀庫和主軸向下取刀，機械（xiè）手旋（xuán）轉 180°把刀具同步向上送入刀庫和主軸，刀庫推杆收回，刀具由（yóu）垂（chuí）直恢（huī）複至與刀庫主軸平行放置。

1.3 鏈條（tiáo）式刀（dāo）庫

鏈條（tiáo）式刀庫（kù）的主要特點是 : 結構緊（jǐn）湊，刀庫容量大，鏈條的形狀可（kě）根據機床的格局製成相（xiàng）適應的的各（gè）種形狀，且刀（dāo）庫數量可以根據加（jiā）工（gōng）或者機床的需要對鏈條長度進行增減（jiǎn），但不影響換刀速度。鏈條式刀庫采用機械（xiè）手換刀，換刀速度快，刀（dāo）具保（bǎo）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（xīn）自動換刀係統的組成（chéng）

665MC 車銑複合加工（gōng）中心的換刀係統，主要包括自動換刀裝置（zhì）（機械（xiè）手）和控製係統兩（liǎng）大部（bù）分。665MC 車（chē）銑複合加工中心采用的（de）是鏈式刀庫（kù），換刀的主要（yào）步驟是 : 刀庫將刀具運轉至相（xiàng）應刀號，主（zhǔ）刀塔（tǎ）旋轉 90°使（shǐ）機械手與主軸、刀座軸（zhóu）線平行，液壓缸完成沿主軸軸線和刀庫刀座軸線（xiàn）上的拔刀動作（zuò），隨後沿自（zì）身（shēn）軸線旋轉 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，恢複初（chū）始位置，完成換刀步驟。實現自動換（huàn）刀需給定換（huàn）刀指（zhǐ）令，如M06 T01D01 通過 CNC 係統命令 PLC 工作。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

刀庫及機械手換刀裝置在頻繁（fán）使用過程中（zhōng），由（yóu）於（yú）諸多因素的影響可能出現各（gè）種故障，嚴（yán）重影響零件的加工效率。

3.1 刀庫（kù）不轉

665MC 車銑複（fù）合加（jiā）工中心刀庫為鏈式刀庫，驅動主要靠電機帶動鏈輪，鏈輪再帶動（dòng）鏈條使鏈條（tiáo）上的刀座（zuò）進行運（yùn）動。如果輸入換刀指令或（huò）按下換刀按（àn）鍵，機械手有動（dòng）作而刀庫不運動，應從以下幾方麵排查故障 : ①接電動機（jī）主軸（zhóu）與鏈輪（lún）軸的聯軸器是否有鬆動，如（rú）果有鬆動應緊固聯軸器，磨損嚴重的情況下更換聯軸器。②刀庫電機是（shì）否（fǒu）能正常工（gōng）作，如（rú）損壞需及時維修或更換。③電信號是否能正（zhèng）常穩定的輸入（rù），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（bú）正常需及時維修或更換電（diàn）器元件（jiàn）（由於電器原（yuán）件較複雜，原則上以更換為主）。④電網（wǎng）電壓過低，以前電壓不穩定時會出現刀庫不轉或（huò）轉動緩慢的（de）情況，現在隨著國家電力係統的完善，此類情況（kuàng）很少見，應保證電網電壓在 380V，最少不低於 370 V。

3.2 刀庫正常轉動但定位不準

產生（shēng）這種情況，首先可以（yǐ）排除電信號或者電氣（qì）係統產生的故障，重點排查以下幾種故障 : ①刀庫電動機轉動故障（zhàng）。主要存在於電（diàn）動機輸出的轉角上，需要重新設定維修。②傳（chuán）動（dòng）機構誤（wù）差，主要需要定期檢查刀庫的（de）傳動，包括重複定位精度、雙（shuāng）向來回換刀（dāo）定位精度等。當刀庫傳動精度超出偏差時，需要及時檢（jiǎn）修。③刀庫電機（jī）製動係統（tǒng）故障，需（xū）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

產生這種情況（kuàng）要依次排除以下幾種故障 : ①刀庫門未關閉或未關緊（見圖 5），此時關（guān）緊刀庫門讓檢測機構檢測到刀庫（kù）門已關好。②推刀杆未複位（見圖 6），當利（lì）用推刀杆拆卸刀具後，沒有把（bǎ）推刀杆拉回原來位置而產生報警，此時把推刀杆恢複到原來位置即可（見（jiàn）圖 7，推杆指示（shì）燈亮（liàng）起（qǐ）說明推杆已複位）。③換（huàn）刀模式選錯或換刀指令錯誤，需仔細檢查操作過程。④通道選錯，本應選擇（zé）通道 1 卻選成了通道 2，需切換通道。

圖 5 刀庫門未關閉（bì）圖 6 推杆未複位

圖 7 推杆複位

3.4 機械手故障

機械手常見故障有以下幾種 : ①機械手臂抓（zhuā）空，機械手（shǒu）不到（dào）位。產生這種情況可（kě）能是出現了換刀中斷，或是（shì）機械手長時間累計誤差所致，此時可以通過機（jī）械方式解決。在刀庫頂部（bù）有 1 個凸輪機構，通過插入（rù）內六角扳手（shǒu）旋轉凸輪機構轉動機械手臂（bì），使（shǐ）機械（xiè）手臂複位，檢測信（xìn）號燈由紅色變為綠色證明旋轉到位。②機械手掉刀。主要檢查機械手臂鎖緊機構是否有（yǒu）鬆動，如果有鬆動需進行調整，然後考慮刀具是否過重，超過了機械手最（zuì）大夾持重量。③機械手卡爪夾刀後不鬆刀，可能是因為鎖緊機構過緊，需調（diào）鬆。④機械手運動過慢，此時需要檢（jiǎn）測氣動係統的壓力和流速，是否有泄漏，通過（guò）聽主軸換（huàn）刀機構（gòu）的氣壓聲音可以判斷是否正（zhèng）常。

3.5 上刀塔鬆刀故障

上刀（dāo）塔主軸鬆刀（dāo）故障也比較常見，主要表（biǎo）現（xiàn）在機械手抓取主軸刀具時主軸不鬆刀，或者機械手裝刀時主（zhǔ）軸不拉刀。可能出現（xiàn）的故障原因及解決方法如下 : ①主軸未接收到鬆刀信號（hào）。需要檢（jiǎn）查感應開關是否正常，不正常情況下需要（yào）更換。②檢查液（yè）動電磁閥液壓回（huí）路是否正常、有無滲漏等現象，如果有需及時更換（huàn）。③頂（dǐng）杆是否彎曲變形（xíng），鎖緊機構是否能正常工（gōng）作，彈簧卡（kǎ）頭的（de）彈（dàn）力是否在合（hé）格範圍內。此類問題屬於機械（xiè）故障，比較直觀，便於維修或更換。④氣壓不夠，主（zhǔ）軸管壁太髒太粘（zhān）稠，需要（yào）調整氣壓，清潔主軸。

3.6 刀庫亂（luàn）刀故障（zhàng）

665MC 車銑複合加工中心下刀塔是（shì） 12 刀位標準 VDI30 的車削中心刀塔（tǎ），一般不會出現亂刀，上刀塔隻有 1 把刀（dāo），配（pèi）備刀（dāo）庫為鏈式刀庫。所以，在換刀過程中遇到突然斷電（diàn）或者突然中斷就可（kě）能出現（xiàn）亂刀現象（刀庫換刀位置與係統刀號（hào）不一致，或者主軸上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（chóng）啟機床，刀架、刀庫回零 ; ②在係統數據寄存器中更改刀具數據。

4. 665MC 車銑複合加工中心刀庫的維保方案

刀庫是機械零件加（jiā）工中使用非常頻繁的（de）一個裝置，在提高生產效率（lǜ）的同（tóng）時，故障率也不低，可以說機床（chuáng）的一（yī）半（bàn）故障可能出在刀庫上（shàng），所以刀庫和機（jī）械手的維護與保養顯得尤為重要。在刀庫的維護保養過（guò）程中要（yào）做到（dào）以下幾點（diǎn） : ①根據刀庫容（róng）量與規格選擇刀具，嚴禁（jìn）把超長、超重的刀（dāo）具放入刀庫，防止（zhǐ）刀具相互幹涉或掉刀。②刀庫裝刀時，盡量通過主軸和機械（xiè）手進行刀具（jù）入庫，防止刀庫亂刀，如果要在刀（dāo）庫直接裝刀則需要仔細查，避免刀庫上的刀和係統刀號（hào）不對應造成事故 ; 裝刀時要把刀具安（ān）裝到位，並檢查鎖緊裝置是否（fǒu）牢固可靠，避免甩刀現象。③開機前（qián）檢查刀庫是否正常，回零後檢查零位是否正確。④刀庫清潔時盡量用（yòng）吸塵器，少用氣槍，防（fáng）止（zhǐ）鐵屑吹進機械、電器元件（jiàn）內造成故障。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（hòu）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（bú）正常要及時處理。

5. 結（jié）語

665MC 車銑複合加工中心是世界上最先進的車銑複合加工中心之一，其中，上下刀塔是使用最頻繁的兩部分，也是車銑複合加工中心最關鍵的組成部分，其（qí）產生的故障直接影（yǐng）響零件（jiàn）的（de）加工效率和機床的使用效率。本文主要通過分析刀庫、機械手等電器、機械部件在使（shǐ）用（yòng）期間易出現的故障，常見的故障形（xíng）式，提出解決故障的措施並開展深入探索與研究，為保證車銑（xǐ）複合加工中心刀庫的正常運行（háng）提供參考，並為（wéi）相關研究提（tí）供一定的實踐依據。

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