何春茂

摘 要：斗笠式刀庫(kù)是加工中心比較常見的一種換刀裝置。結(jié)合修復(fù)協(xié)鴻設(shè)備刀庫(kù)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)斗笠式刀庫(kù)的動(dòng)作過程和換刀過程中容易出現(xiàn)的故障進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和說明。

關(guān)鍵詞：加工中心；斗笠式刀庫(kù)；傳感器；壓縮空氣

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.156

加工中心集銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋等多項(xiàng)功能于一身，大大提高了生產(chǎn)效率。加工中心的優(yōu)勢(shì)在于它有自動(dòng)換刀裝置，能使加工變得更柔性化。換刀裝置是加工中心的重要組成部分，也是加工中心故障率最高的部分，約有50%的機(jī)床故障與換刀裝置有關(guān)。我廠協(xié)鴻加工中心的設(shè)備采用的都是型號(hào)為BT50-16T的斗笠式刀庫(kù)換刀裝置。

1 斗笠式刀庫(kù)的動(dòng)作過程

斗笠式刀庫(kù)的具體動(dòng)作過程如下：①刀庫(kù)處于非工作狀態(tài)時(shí)，停在離主軸中心較遠(yuǎn)的位置。此位置裝有信號(hào)傳感器A，其發(fā)送信號(hào)至協(xié)鴻加工中心的PLC中，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀庫(kù)狀態(tài)的確認(rèn)。②加工中心的數(shù)控系統(tǒng)可對(duì)指令的目標(biāo)刀具號(hào)和現(xiàn)狀主軸的刀具號(hào)進(jìn)行分析。如果目標(biāo)刀具號(hào)與現(xiàn)狀主軸刀具號(hào)相同，則會(huì)直接發(fā)出換刀完成信號(hào)；如果不相同，則開啟換刀程序，進(jìn)入下一個(gè)步驟。③加工中心主軸沿垂直方向移動(dòng)到安全位置。通常將安全位置定義為Z軸的第一參考點(diǎn)位置，同步主軸完成定位動(dòng)作，并一直保持定位狀態(tài)。主軸定位一般通過檢測(cè)主軸本身所帶的位置編碼器一轉(zhuǎn)信號(hào)來確定。④該刀庫(kù)向主軸方向水平移動(dòng)。刀庫(kù)放刀柄的中心線與主軸中心線在同一條直線上時(shí)，為該刀具換刀方位。該方位位置通過信號(hào)傳感器B將信號(hào)傳遞到數(shù)控系統(tǒng)PLC進(jìn)行確定。⑤主軸向Z軸下方移動(dòng)到刀具位置時(shí)應(yīng)該交換方位。通常將刀具交換方位定義為Z軸的第二個(gè)參考點(diǎn)，在此方位將當(dāng)前主軸上的刀具放回到刀庫(kù)的相應(yīng)位置。⑥刀庫(kù)中的刀夾抓刀確認(rèn)后，主軸內(nèi)孔吹氣松刀。協(xié)鴻加工中心在主軸部分安裝了松刀確認(rèn)傳感器C，協(xié)鴻加工中心的PLC接收到傳感器C發(fā)送的傳入信號(hào)后，確認(rèn)該步動(dòng)作運(yùn)行正常，才進(jìn)行下一步動(dòng)作。⑦主軸升起到Z軸的第一參考點(diǎn)。此運(yùn)行目的是避免刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)時(shí)刀夾和主軸發(fā)生碰撞。⑧主軸沿Z軸向下移動(dòng)到第二個(gè)參考點(diǎn)位置，運(yùn)行吸刀動(dòng)作。⑨主軸內(nèi)孔與刀柄夾緊并定位，夾緊傳感器D發(fā)出確定信號(hào)。⑩刀庫(kù)移動(dòng)到離主軸中心較遠(yuǎn)的位置，直到PLC接收到傳感器A發(fā)出的反饋確認(rèn)信號(hào)。?主軸定位消除，完成換刀過程。

2 斗笠式刀庫(kù)換刀過程中的常見故障

分廠協(xié)鴻加工中心刀庫(kù)部分故障率相對(duì)較高，根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了斗笠式刀庫(kù)在換刀過程中的常見故障及其原因分析。

2.1 故障一

故障現(xiàn)象：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令，刀庫(kù)不運(yùn)作。

原因分析：①檢查機(jī)床是否處于急停狀態(tài)，操作程序是否正確。雖然這些原因過于簡(jiǎn)單，但機(jī)床維修就要按照簡(jiǎn)單到難的順序。②檢查協(xié)鴻加工中心的壓縮空氣管路是否有漏氣點(diǎn)。如果有，漏氣點(diǎn)壓縮空氣壓力就不在0.5～0.6 MP這一正常范圍內(nèi)。壓力不夠會(huì)使刀庫(kù)在換刀過程中無法動(dòng)作。③檢查刀庫(kù)的電氣線路連接是否良好，輸送到協(xié)鴻加工中心數(shù)控系統(tǒng)PLC的入口信號(hào)是否正確。

2.2 故障二

故障現(xiàn)象：刀庫(kù)移動(dòng)到主軸中心位置，但不進(jìn)行接下來的動(dòng)作。

原因分析：①檢查傳感器B發(fā)送到主軸側(cè)的確認(rèn)信號(hào)是否良好，數(shù)控系統(tǒng)PLC中的接收信號(hào)是否正常。該故障大多是由傳感器接觸不良或傳感器損壞造成的。②如果接收信號(hào)和傳感器狀態(tài)都正常，觀察主軸刀具是否夾緊。③檢查主軸定位塊與刀柄定位連接是否正確。④確認(rèn)主軸是否返回了第一參考點(diǎn)。

2.3 故障三

故障現(xiàn)象：主軸抓刀后，刀庫(kù)不移回初始位置。

原因分析：①檢查氣源是否有漏氣現(xiàn)象。②檢查刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電氣連接回路是否正常。刀庫(kù)的移動(dòng)是通過控制回路控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，如果控制部分連接相反，也會(huì)發(fā)生該類故障。③檢查刀庫(kù)控制電機(jī)是否有損壞。④檢查主軸刀具抓緊是否通過抓緊傳感器D發(fā)出反饋信號(hào)到協(xié)鴻加工中心數(shù)控系統(tǒng)PLC中，如果該系統(tǒng)接收不到傳感器D發(fā)送的夾緊確認(rèn)信號(hào)，則刀庫(kù)不進(jìn)行下個(gè)程序的動(dòng)作。⑤檢查刀庫(kù)部分是否存在機(jī)械干涉現(xiàn)象。

3 斗笠式刀庫(kù)的安裝、調(diào)試

斗笠式刀庫(kù)的安裝、調(diào)試步驟為：①組裝刀庫(kù)時(shí)，注意傳感器的安裝方向。如果安裝錯(cuò)誤，則無法使刀庫(kù)一次只旋轉(zhuǎn)一個(gè)刀位。按圖紙把刀庫(kù)組裝好（包含刀庫(kù)電機(jī)等電氣元件），然后整體安裝。②調(diào)整刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)撥叉位置，保證刀庫(kù)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不能發(fā)生阻尼現(xiàn)象。③調(diào)整刀庫(kù)對(duì)刀點(diǎn)。按圖紙要求調(diào)整刀庫(kù)對(duì)刀點(diǎn)X，Y方向的鎖緊螺栓，刀庫(kù)對(duì)刀點(diǎn)Z方向的鎖緊螺栓可通過電氣控制來調(diào)整。④調(diào)整鎖放刀汽缸螺栓，保證調(diào)整螺栓在不夾持刀具時(shí)的間隙為2.2 mm，夾持刀具時(shí)的間隙為4.2 mm。⑤在主軸安裝數(shù)控銑夾頭，去除刀庫(kù)內(nèi)的彈簧卡和刀庫(kù)汽缸進(jìn)氣管，并移動(dòng)刀庫(kù)，保證刀庫(kù)的梯形凸起處能進(jìn)入到銑卡頭的梯形凹槽內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，我廠協(xié)鴻加工中心采用斗笠式刀庫(kù)換刀。刀庫(kù)的換刀過程通過汽缸中的移動(dòng)軸來實(shí)現(xiàn)，所以在刀庫(kù)換刀過程中，一定要保證氣壓在合理范圍內(nèi)。我廠協(xié)鴻加工中心刀庫(kù)的主要問題為氣壓不穩(wěn)和由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)刀夾與主軸不同心造成換刀時(shí)主軸和刀庫(kù)碰撞損壞。只要我們定期檢查和保養(yǎng)，就能保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]何希超.精密機(jī)床修理與調(diào)試[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

[2]張同.精密機(jī)床修理與潤(rùn)滑[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

[3]殷洪映，張亮寅.機(jī)械設(shè)備修理規(guī)程[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.

〔編輯：王霞〕