0 引言

      加工中心（xīn）的一個很大優勢在於（yú）它有（yǒu）ATC 裝置，使加工變得更具有柔性化。加工中心常用的刀庫有鬥笠式、凸（tū）輪式、鏈條式等，其中鬥笠式刀庫由於其形狀像個大鬥笠而得名，一般（bān）存儲刀具數量不能太多，10~24 把刀具為宜，具有體積小、安裝方便等特點，在立式加工中心中應（yīng）用較多。

      1 鬥笠式（shì）刀庫的動作過程

      鬥笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸平行移動，首先，取下主軸上原有刀具，當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽（cáo）時，主（zhǔ）軸向上移動脫離刀具；其次主（zhǔ）軸安裝新刀具，這時刀庫轉動，當目標刀具對正主軸正下方時，主軸下移，使刀具進（jìn）入主軸錐孔內，刀具夾緊後，刀庫退回原來（lái）的位置，換刀結束。刀庫具體動作過程如下：

      1.1 刀庫（kù）處於正常狀態，此時刀庫停留在遠離主軸中心的位置。此位置一（yī）般安裝（zhuāng）有信號傳感器（為了方便理（lǐ）解，定義為A），傳感器A發送信號輸送到數控機床的PLC 中，對刀庫狀態（tài）進行確認。

      1.2 數控係統對指令的（de）目標刀（dāo）具號和當前主軸的刀具號進行分析。如果目標刀具號和當前主軸刀具號一致，直接發出換刀完成信號。如果目標刀具號和當前主軸刀具號不一致，啟動換刀程序，進入下一步。

      1.3 主軸沿Z 方向移動（dòng）到安全位（wèi）置。一般安全位置定義為Z 軸的第一參考點（diǎn）位置，同時主軸（zhóu）完成定位（wèi）動作，並保持定位狀態；主軸定位常（cháng）常通（tōng）過檢測主軸（zhóu）所帶的位置編碼器一轉（zhuǎn）信號（hào）來完成。

      1.4 刀（dāo）庫平行向主軸位置移動。刀庫刀具中心和主軸中心（xīn）線在（zài）一條（tiáo）直線上時為換刀位置，位置到達通過信號傳感器（B）反饋信號到數控係統PLC 進行確認。

      1.5 主軸向下（xià）移動到刀具交換位置。一般刀具交換位置定義為Z軸的第二參考（kǎo）點，在此位置將當（dāng）前主軸（zhóu）上的刀具還回到刀庫中。

      1.6 刀庫抓刀確認後，主（zhǔ）軸吹氣鬆（sōng）刀。機床在（zài）主軸部分安裝鬆刀確認傳感器（C），數控機床PLC 接收到傳感器（qì）C發送的反饋信（xìn）號後，確認本步（bù）動（dòng）作執行完成，允（yǔn）許下一步動（dòng）作開始。

      1.7 主軸抬起到（dào）Z軸第一參考（kǎo）點位置。此操作目的是防止刀庫轉動時，刀庫和主軸發生幹涉。

      1.8 刀庫旋轉使（shǐ）能。數控係（xì）統發出刀庫電機正/ 反轉啟動信號，啟動刀（dāo）庫電機的轉動，找到指令要求更換的（de）目標刀具，並使此刀具位置（zhì）的中心與主軸中心在一條直線上。

      1.9 主軸沿下移（yí）到Z 軸的第二參考點（diǎn）位置，進（jìn）行抓刀（dāo）動作。

      1.10 主軸刀具加緊。加緊傳感器（D）發出確認信（xìn）號。

      1.11 刀庫向遠離主軸中心位置側平移，直到PLC 接收到傳感器A 發出的反饋確認信號。

      1.12 主軸定位解除，換刀操作完成。

      刀庫僅有以上四個傳感器是不夠的，為了保證數控機床的安全，保證刀庫的換刀順利完成，在（zài）鬥笠式（shì）刀庫中一般還（hái）安裝刀庫轉動到位確認傳感器（E），保證刀庫轉動停止（zhǐ）時，刀（dāo）具（jù）中心線位置和主軸中心線在一（yī）條直線上。

      2 鬥笠式刀庫換刀過程常見故障分析

      數控機（jī）床刀（dāo）庫部分故障率相對較高，根據以往的工作經驗，對鬥笠（lì）式刀庫在換刀過程中常（cháng）見故障現象及原因（yīn）總結以下幾條：

      例1 故障現象（xiàng）：數控係統發出換刀指令（lìng），刀庫不動作。

      例2 故障現象：刀庫移動到主軸（zhóu）中心位置，但不進行接下的動作。

      原因分析：①檢查刀庫到主軸側的確認信號傳感器B、E 是否良好？發（fā）送到數控係（xì）統PLC 中的信號狀態是否正常？此故障現象多由於傳感器不（bú）良造成（chéng）；②如果傳（chuán）感器狀態及信號都正常（cháng），請檢查主軸（zhóu）刀具是（shì）否加緊？③檢查主軸定位是否完成（chéng）？④確認第一（yī）參（cān）考點返回（huí）是否完成？

      例3 故障現象：刀庫從主軸取完刀，不旋（xuán）轉到目標（biāo）刀位。

      原因（yīn）分析：一般刀庫的旋轉電機為三相異步電動機帶動（dòng），如果發生以上故障，要進行以下檢查：①參照機（jī）床的電氣圖紙，利用萬用（yòng）表等檢（jiǎn）測工具檢查電機的（de）啟動電路是否正常？②檢查刀庫部分的（de）電源是（shì）否正常？交流接（jiē）觸器與開關（guān）是否正常？一般刀庫主電路部分的動力電源為（wéi）3 相交流380V電壓，交流接觸器線圈（quān）控製部分的（de）電源為交流110V或（huò）直流24V，檢查此部（bù）分的電路並保證（zhèng）電路正常；③如果在保證以上部分都正（zhèng）常的情況下，檢（jiǎn）查刀庫驅（qū）動電機（jī）是否（fǒu）正常？④如果以（yǐ）上故障都排除，請考（kǎo）慮刀庫（kù）機械部分是否有（yǒu）幹涉的地方？刀（dāo）庫（kù）旋轉驅動電機和刀（dāo）庫的連接是否脫離？

      例（lì）4 故障現象（xiàng）：主軸抓刀後，刀（dāo）庫不移回初始位置。

      原因分析：①檢查氣源（yuán）壓力是（shì）否在（zài）要求範圍？②檢查刀庫驅動電機控（kòng）製回路是否正常？刀庫控（kòng）製電機（jī）正、反轉實現刀庫的左、右平移，如（rú）果反轉控製部分故障，容易（yì）出現以上（shàng）故障；③檢查刀庫控製電機；③檢（jiǎn）查（chá）主軸刀具抓緊情況，主軸刀具抓（zhuā）緊通過加緊傳感器D 發出回饋信號到（dào）數控（kòng）係統，如果數控係統接（jiē）受不到傳感器D 發送的加緊確認信號，刀庫不執行下（xià）麵的動作；④檢查刀庫部分是否存在機械幹涉現象。

      加工中心采用鬥笠式刀庫（kù）換刀，一般（bān）刀庫的平移過程通過汽缸動作來實現，所以在刀庫動作（zuò）過程中，保證氣壓的充足與穩定非常重要，操作者開機前首先（xiān）要檢查機床的壓（yā）縮空氣壓力，保證壓力穩定在要求（qiú）範圍內（nèi）。對於刀庫出（chū）現的其他電氣問題，維修人員參照機床的電氣圖（tú）冊，通過分析鬥笠式刀庫（kù）的（de）動（dòng）作過程，一定能找出原因，解決問題（tí），保證設備的正常（cháng）運轉。