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HT665 車銑複合加工中心刀（dāo）庫常見故障與維保方案

2024-9-5 來源：雲南機電職業技術學院作者：湯田陳錦麟訪問量：

EMCO HYPERTURN 665MC 車銑複合中心是一種將車削、銑削、鑽（zuàn）削、鏜削、磨削（xuē）等功能集於一身的複合型多功能數控機床，是專為滿足高精（jīng）度、高效（xiào）率要求而設計（jì）和（hé）製造的超高性能加工設備。因此，對操作人員的（de）要求進一步提高，不僅要求操作人員會操作機床，同時還要學會（huì）編程以及常見故障處理。刀庫是 EMCOHYPERTURN 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（bù）分，在複雜的高精尖端零件加工（gōng）過程中，運（yùn）用刀具的種類複雜且（qiě）繁多（duō），刀具調（diào）用頻（pín）繁，刀庫不僅提高了零件的（de）加工效率，也避免了人為換錯刀出現零件報廢甚至造成事故的情（qíng）況。本文以665MC 車銑複合加工中心為例，對刀庫常見（jiàn）故障進行分析闡（chǎn）述，並提出行之有效的維保方案，為相關研究提供依據。

1.常見刀庫分（fèn）類（lèi）

刀庫種類（lèi）繁多，常用刀（dāo）庫主要分為以下（xià） 3 類:鬥笠式（shì）刀庫（見圖 1），圓盤式刀庫（見圖 2、圖3），鏈條（tiáo）式刀庫（kù）（見圖 4）。

圖 1 鬥笠式刀庫（kù）圖 2 圓盤式刀庫

圖 3 圓盤式刀庫（kù）圖 4 鏈條式刀庫

1.1 鬥笠式刀庫

鬥笠式刀庫性（xìng）價比高、結構簡單、維護使用方便，但存放的刀具較（jiào）少，適用於小批量生產，一般用於經濟型加工中心。在換刀工作過程中整個刀（dāo）庫向（xiàng）主軸（zhóu）移動，主軸刀具進入（rù）刀庫卡槽時，用氣動原理，主軸內部（bù）鬆刀機構打開推杆推出拉釘，主軸向上移動，刀具脫離（lí）。刀庫轉動到所需要的刀具時，主（zhǔ）軸向（xiàng）下移動，主軸內（nèi）部推杆拉緊拉釘，刀具裝入主軸（zhóu）內，刀（dāo）庫退回，換刀速度較圓盤式刀庫、鏈條式刀庫慢，且刀具長期（qī）放置（zhì）在（zài）鬥笠式刀（dāo）庫裏（lǐ），由於錐柄配合部分裸漏在外、無（wú）保護，錐柄部分很容易黏上切屑、切削液、灰塵等髒物，直接影響刀具的（de）重複安裝精度，從而影響零件（jiàn）的定位精度和加工精度。

1.2 圓盤式（shì）刀庫

圓盤式（shì）刀庫換刀過程（chéng）主要通過機械手進行，又被（bèi）稱為（wéi）機械手刀庫或刀臂式刀庫，有時（shí）也（yě）叫盤式刀庫（kù），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（pán）式刀庫相比機構（gòu）複雜、造價較高、刀庫容量稍大，一般用於標（biāo）準（zhǔn）立式加工（gōng）中心。使用（yòng）過程中要注意裝載刀具不能超過刀庫的承受極限，防止甩刀事故發生 ; 刀具長度（dù）不能超（chāo）過刀庫設定極限，防止和其他刀具（jù）發生幹涉造成損壞。該刀庫（kù）的（de）主要工作原（yuán）理是 : 刀庫將刀具運轉至相應刀號（hào），推杆把（bǎ）刀具垂直推出（chū）與主軸平行，同步主軸下降或（huò）上升至機械手抓刀（dāo）位置，機械手同步從（cóng）刀庫和主軸向下取刀，機械手旋（xuán）轉 180°把刀具（jù）同步向上（shàng）送入刀庫和主軸，刀庫推杆收回，刀具由垂直恢複至與刀庫主軸平行放置。

1.3 鏈（liàn）條式刀庫

鏈條式（shì）刀庫的主要特點是 : 結構緊（jǐn）湊（còu），刀庫容量大（dà），鏈條的（de）形狀可（kě）根據機床的格局製成相適應的的各種形（xíng）狀，且刀庫數量（liàng）可以根據加工或者機床的需要對鏈條長度進行增減，但不影響換刀速度（dù）。鏈條式刀庫采用機械手換刀，換（huàn）刀速度快，刀具保護性好，但價格較（jiào）昂貴，一般在（zài）較高端的機床上配備（bèi）。

2 .665MC車銑複合加工中心自動換刀係統（tǒng）的組成

665MC 車銑複合加工中（zhōng）心的換刀係統，主要包括自動換刀裝置（zhì）（機（jī）械手）和控製（zhì）係統（tǒng）兩大部分。665MC 車銑複（fù）合加工中心采用的是鏈式刀庫，換刀的主要步驟是 : 刀（dāo）庫將刀具運轉至相應（yīng）刀號，主刀（dāo）塔旋轉 90°使機械手與主軸、刀座軸（zhóu）線平行，液壓缸完成沿主軸軸線和刀庫刀座軸線上的拔刀動作（zuò），隨後沿自身軸線旋轉（zhuǎn） 180°，使兩把刀交（jiāo）換位置，再次（cì）前移把即將（jiāng）使用的刀插入主軸，將使（shǐ）用過的刀歸還刀庫，恢複初始位置，完成換刀步驟。實（shí）現自動換刀需（xū）給定換（huàn）刀指令，如（rú）M06 T01D01 通過 CNC 係統命令 PLC 工作。在接（jiē）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（kù）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（fù）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（guò）程（chéng）中，由於諸多因素的影響可能出現各種故障，嚴重影響（xiǎng）零件的加工效率。

3.1 刀庫不（bú）轉

665MC 車銑複合加工中心刀庫為鏈式刀（dāo）庫，驅動主要靠（kào）電機帶動鏈輪，鏈（liàn）輪再帶動鏈條使鏈條上的刀座進行運動。如果輸入換刀指令或按下換（huàn）刀按鍵（jiàn），機（jī）械手有動（dòng）作而刀庫不運動（dòng），應從以下幾方麵（miàn）排查故障 : ①接電動機主軸與鏈輪軸的聯軸器（qì）是否有（yǒu）鬆動，如果有（yǒu）鬆動（dòng）應緊固（gù）聯軸器（qì），磨損嚴重的情況下更換（huàn）聯軸器。②刀庫電機是否能正常工作，如損壞需及時維修或更換。③電（diàn）信號是否能正常穩定的輸入，電壓是否（fǒu）過低，變頻器、繼電器（qì）等裝置是否工作，信號燈是（shì）否正常（cháng）。如不正常需及時維修或更換電器元件（由於電器原件較（jiào）複雜，原則上（shàng）以更換為主）。④電網電壓（yā）過低，以前（qián）電壓不穩定時會出現刀庫不轉或轉（zhuǎn）動緩慢的情況，現在隨（suí）著國家電力（lì）係統的完善（shàn），此類情況很少見，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

產生這種情況，首先可以排除電信（xìn）號或者電氣（qì）係統產生的（de）故障，重點排查以下幾種故（gù）障 : ①刀庫電（diàn）動機轉動故障。主要存在（zài）於電動（dòng）機輸出的轉角上，需要（yào）重新設定維修。②傳動機構誤差，主要需要定期檢（jiǎn）查刀庫（kù）的（de）傳動，包括重複定位精度、雙向來回換刀定位精（jīng）度等。當刀庫傳動（dòng）精度超出偏差時，需（xū）要及時檢修。③刀庫電機製動係統故障，需要及時（shí）調（diào）整（zhěng）製動器螺釘。

3.3 刀庫監測係統報警或刀庫不運行

產生這種情況要依次排除以（yǐ）下幾種（zhǒng）故障 : ①刀（dāo）庫門未關閉或未關緊（見圖 5），此時關緊刀庫門讓（ràng）檢測（cè）機構檢測到刀庫門已關好。②推刀杆（gǎn）未複位（見圖 6），當利用推刀杆（gǎn）拆卸刀具後，沒有把推刀杆（gǎn）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（見圖 7，推杆（gǎn）指示燈亮起說明推杆已複（fù）位）。③換刀（dāo）模式選錯或換刀（dāo）指令錯誤，需仔細檢查操作過（guò）程。④通道（dào）選錯，本應選擇通道 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（gǎn）未複位

圖 7 推杆複位

3.4 機（jī）械手（shǒu）故障

機械手常見故障（zhàng）有以下幾種 : ①機械手臂（bì）抓空，機械手（shǒu）不到位。產生這種情況可能是出現了換刀中斷，或是機（jī）械手長時（shí）間累計（jì）誤差（chà）所致，此（cǐ）時可以（yǐ）通過（guò）機械方式解決。在刀庫頂部有 1 個凸（tū）輪機構（gòu），通過插入內六角扳手旋轉凸輪機構轉動機械手（shǒu）臂，使機械手臂複位，檢測信號燈由紅色變為綠色證明（míng）旋轉到位。②機械手掉刀。主（zhǔ）要檢查機械手臂鎖（suǒ）緊機構是否有鬆動，如果有鬆動需進行調整，然後考慮刀具是否過重，超過（guò）了機械手最大夾持重量。③機械手卡爪夾刀後不鬆刀，可能是因為鎖緊機構過緊，需（xū）調鬆。④機械手運動過慢，此時需要檢測氣動係統的壓力和流速（sù），是否有泄漏，通過聽主軸換刀機構的氣壓聲音可以判（pàn）斷是否正常。

3.5 上刀塔鬆刀故障

上刀塔主軸（zhóu）鬆刀故障也比較常見（jiàn），主（zhǔ）要表現（xiàn）在機械手抓（zhuā）取主軸刀具時主軸不鬆刀，或者機械手裝刀時主軸不拉刀（dāo）。可能出現的故障原因及解（jiě）決方法如下（xià） : ①主軸未接收到鬆（sōng）刀信號。需要檢查感應開關是否正常，不正（zhèng）常情況下需要更換。②檢查液（yè）動電磁閥（fá）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，鎖緊機構是否（fǒu）能正（zhèng）常工作，彈（dàn）簧卡頭的彈力是否在合格（gé）範圍內。此類問題屬於（yú）機械故障，比（bǐ）較直觀，便於維（wéi）修（xiū）或更換。④氣壓不夠，主軸管壁太髒（zāng）太粘稠，需要調整氣壓，清潔主軸。

3.6 刀庫亂刀故障（zhàng）

665MC 車銑（xǐ）複合加工中（zhōng）心下刀塔是 12 刀位標（biāo）準 VDI30 的車削（xuē）中心刀塔，一般不會出現亂刀（dāo），上刀塔隻有 1 把刀，配備刀庫為鏈式刀庫。所以，在換刀過（guò）程中遇到突然斷電（diàn）或者突（tū）然中斷就可能出現亂刀現象（刀庫換刀位置與係統刀（dāo）號不一致，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重啟機床，刀（dāo）架、刀庫回零 ; ②在係統數據（jù）寄存器中更改刀具（jù）數（shù）據。

4. 665MC 車（chē）銑複合加工（gōng）中心刀庫的維保方案

刀庫是機械零（líng）件加工中使用（yòng）非（fēi）常頻繁的一個裝（zhuāng）置，在提高生產效率的（de）同時，故障率也不低，可（kě）以說機床的一半故障可能出在刀（dāo）庫上，所以刀庫（kù）和機械手的維護與保養顯得尤為重要。在刀庫的維護保養過程中（zhōng）要做到以下幾點 : ①根據刀庫容（róng）量與規格選擇刀具，嚴禁把超長、超重的刀（dāo）具放入（rù）刀庫，防止刀具相互幹涉或掉刀。②刀庫裝刀時，盡量通過（guò）主軸和機械手進行刀（dāo）具入庫，防止刀（dāo）庫亂（luàn）刀，如果要在刀庫直接裝刀則需要仔細查，避免刀庫上的刀和係統刀號不對應造成事故 ; 裝刀（dāo）時要（yào）把刀（dāo）具（jù）安裝到位，並檢查鎖緊裝置是否牢固可靠，避（bì）免甩刀現象。③開機前檢查刀庫是否正常，回零後檢查零位是（shì）否正確。④刀庫清潔時盡量用吸塵（chén）器，少（shǎo）用氣槍（qiāng），防止鐵屑吹進（jìn）機械、電器元件內造成故障。保持刀具刀柄及刀座清潔，防止生鏽。⑤開機時，機械手、上刀塔回零後需空運行、試換刀。檢查各電器、機械元件是否正常（cháng），一旦發現不正（zhèng）常要及時（shí）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（hé）加工中心之一，其中，上下刀塔是（shì）使用最頻繁的兩部分，也是車銑複合加工中心（xīn）最（zuì）關鍵的組成部（bù）分，其產生的（de）故障直接影響零件的加工效率（lǜ）和（hé）機床的使用效率。本文主要通過分析刀庫、機械手等電器、機械部件在使用期間易（yì）出現的故障，常（cháng）見的（de）故障形式，提出解決故障的措施並開展（zhǎn）深入探索與研究，為保證車銑複合加工中心刀庫的正常運（yùn）行提供（gòng）參考（kǎo），並為相關研究提供一定的實踐依據。

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