為了保證經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床運(yùn)行的穩(wěn)定性，要優(yōu)化自動(dòng)換刀裝置的運(yùn)行效果，維持運(yùn)行作業(yè)效率質(zhì)量。在明確經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床自動(dòng)換刀原理的同時(shí)，針對(duì)可能存在的問題予以預(yù)警分析，并及時(shí)落實(shí)維修處理工作，依據(jù)故障查找、故障原因分析、故障維修排除、檢測(cè)運(yùn)行的流程完善相關(guān)維修工作，并對(duì)回轉(zhuǎn)刀架換刀、更換主軸頭換刀、帶刀庫自動(dòng)換刀系統(tǒng)予以集中分析，了解容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控車床自動(dòng)換刀工作產(chǎn)生的影響，全面分析和明確具體的換刀流程為后續(xù)全面提高維護(hù)氧化水平提供保障，充分發(fā)揮數(shù)控車床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的實(shí)際應(yīng)用效率。

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：趙宏霞，：1978年09月，女，籍貫：吉林省吉林市，職稱：高級(jí)工程師? 大學(xué)本科工學(xué)學(xué)士? 研究方向：機(jī)械電氣工程。

山東華宇工學(xué)院校級(jí)科研平臺(tái)：數(shù)控刀具制造工藝技術(shù)研發(fā)中心

在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床應(yīng)用管理的過程中，要維持自動(dòng)換刀裝置定位的準(zhǔn)確性，確保能貼合換刀時(shí)間短、剛性強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，避免故障問題對(duì)應(yīng)用效率產(chǎn)生的影響，打造良好的設(shè)備應(yīng)用環(huán)境。在中小企業(yè)中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的應(yīng)用范圍較廣，為了保證其應(yīng)用效果，就要及時(shí)排除故障問題。加之?dāng)?shù)控系統(tǒng)中電子器件的性能和壽命離散性較高，利用電氣控制必然會(huì)存在應(yīng)用隱患，所以要及時(shí)檢索故障原因。

電動(dòng)刀架的基本工作原理如下：系統(tǒng)在獲取指令后發(fā)出對(duì)應(yīng)的換刀信號(hào)，從而配合相應(yīng)的處理工序?qū)^電器予以控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)，借助渦輪元件、蝸桿遠(yuǎn)近以及螺桿遠(yuǎn)近將銷盤直接推動(dòng)到指定的高度位置上，此時(shí)的離合銷就會(huì)進(jìn)入離合盤槽位置，帶動(dòng)的歐承重就能實(shí)現(xiàn)上刀位的轉(zhuǎn)位處理。達(dá)到刀位后，霍爾元件發(fā)出信號(hào)，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)反轉(zhuǎn)，此時(shí)，反靠銷進(jìn)入盤槽，刀架就能進(jìn)行基礎(chǔ)的粗定位處理，利用銷盤下降的指令處理方式，確保端齒匹配度合理，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

與此同時(shí)，在刀架換刀應(yīng)用工序中，還要借助強(qiáng)電回路控制、交流回路控制和信號(hào)回路控制基礎(chǔ)單位完成電氣控制。常規(guī)化的四工位刀架要借助機(jī)床PLC實(shí)現(xiàn)換刀處理，匹配I/O信號(hào)進(jìn)行邏輯處理計(jì)算分析，完成順序控制。

1.2.1回轉(zhuǎn)刀架換刀操作

在回轉(zhuǎn)刀架應(yīng)用處理的過程中，其本身具有較好的強(qiáng)度和剛度，才能承受粗加工產(chǎn)生的切削力，為了滿足重復(fù)定位的精度，要按照標(biāo)準(zhǔn)流程完成對(duì)應(yīng)操作。1）抬起刀架，在數(shù)控裝置獲取對(duì)應(yīng)換刀指令后，壓力油就會(huì)從入孔直接進(jìn)入到壓緊液壓缸的下腔位置，形成初始指令應(yīng)用模式，對(duì)應(yīng)的活塞上升，刀架體隨之抬起，此時(shí)，要利用具有定位功能的活動(dòng)插銷完成合攏和脫開處理，有效維持應(yīng)用效果。與此同時(shí)，活塞桿的下端齒輪離合器和空套齒輪形成結(jié)合作用，完成初始工作內(nèi)容。2）刀架完成轉(zhuǎn)位處理，在刀架抬起操作結(jié)束后，壓力油進(jìn)入到轉(zhuǎn)為液壓缸位置，活塞隨之移動(dòng)，借助連接板就能帶動(dòng)齒輪產(chǎn)生對(duì)應(yīng)方向的移動(dòng)，空套齒輪形成逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)模式，借助端齒離合器將刀架旋轉(zhuǎn)到固定的角度。此時(shí)，活塞的整個(gè)行程軌跡一般是齒輪周長(zhǎng)的1/6，配合限位開關(guān)建立對(duì)應(yīng)的控制方案。3）刀架壓緊處理，在轉(zhuǎn)位操作結(jié)束后，壓力油會(huì)進(jìn)入到壓緊液壓缸的上腔位置，活塞此時(shí)帶動(dòng)刀架體形成下降趨勢(shì)，齒輪帶動(dòng)圓柱固定插銷，配合活動(dòng)插銷就能最大程度上消除定位銷和孔之間產(chǎn)生的間隙，從而有效形成反靠定位處理工序。值得一提的是，在刀架體下降過程中，定位活動(dòng)插銷和固定插銷之間能形成夾緊的模式，同時(shí)齒輪和齒圈錐面直接接觸，刀架就能完成新的位置定位夾緊操作，端齒離合器和空套齒輪分離。4）建立轉(zhuǎn)為液壓缸復(fù)位處理，在刀架壓緊操作結(jié)束后，壓力油會(huì)從孔直接進(jìn)入到轉(zhuǎn)位液壓缸的腔體內(nèi)，此時(shí)活塞會(huì)直接借助壓力產(chǎn)生的風(fēng)量帶動(dòng)齒條完成復(fù)位操作，因?yàn)槎她X離合器本身已經(jīng)處于脫開狀態(tài)，所以齒條會(huì)直接帶動(dòng)齒輪完成空轉(zhuǎn)。若是定位和夾緊操作均滿足動(dòng)作要求和指令標(biāo)準(zhǔn)，則推桿和觸頭就能形成良性接觸，會(huì)直接發(fā)送換刀結(jié)束的信號(hào)，整個(gè)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床就能繼續(xù)完成匹配的切削加工操作。

1.2.2更換主軸頭換刀操作

針對(duì)具有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床，有效進(jìn)行主軸頭更換能在提升操作效率的同時(shí)，借助自動(dòng)換刀大大優(yōu)化工作準(zhǔn)確性和規(guī)范性。一般而言，在磚塔的不同主軸頭位置要預(yù)先安裝匹配不同工序的旋轉(zhuǎn)刀具，在系統(tǒng)接收到對(duì)應(yīng)換刀指令后，主軸頭就會(huì)依次旋轉(zhuǎn)到加工的具體位置，并且有效連接主軸運(yùn)動(dòng)位置完成運(yùn)動(dòng)處理，保證主軸能帶動(dòng)刀具形成旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)。此時(shí)，沒有處在加工位置的主軸會(huì)自動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)模塊脫開，避免出現(xiàn)誤操作。另外，因?yàn)榭臻g位置會(huì)存在一定的限制性，因此，主軸部位的結(jié)構(gòu)一般采取的是靈活運(yùn)動(dòng)模式，這就會(huì)對(duì)主軸系統(tǒng)的剛度形成作用，要想提升主軸的剛度水平，就要限制主軸的實(shí)際應(yīng)用數(shù)量，避免結(jié)構(gòu)尺寸增大產(chǎn)生的不穩(wěn)定性因素。更換主軸頭處理方案最大的優(yōu)勢(shì)就在于能有效減少卸刀、裝刀等操作產(chǎn)生的偏差，維護(hù)應(yīng)用可靠性合規(guī)發(fā)行，減少換刀時(shí)間。

1.2.3帶刀庫自動(dòng)換刀系統(tǒng)處理模式

在加工的同時(shí)將刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄位置，并調(diào)整尺寸，按照標(biāo)準(zhǔn)方式完成刀庫吹工序，維持主軸應(yīng)用的合理性，滿足了精密加工的基本刦。這種處理方式使得刀庫能存放一定數(shù)量的刀具，符合工序加工的應(yīng)用要求，也能提升機(jī)床的加工時(shí)效性，更加適用在數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床等自動(dòng)換刀裝置處理工序中。

為了保證維修效果，要在發(fā)現(xiàn)電路故障后及時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)位置的查找，從而維持綜合維修處理的效果，一般是從電路故障和機(jī)械故障兩個(gè)方面予以分析：

1）確定刀架的具體換刀位置，若是換刀位置準(zhǔn)確，就直接啟動(dòng)后續(xù)的換刀操作指令，然后開始相應(yīng)的檢查工作。若是刀架位置不準(zhǔn)確，就要對(duì)刀架位置予以修正，錯(cuò)誤的刀架位置會(huì)對(duì)電路檢測(cè)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

2）打開刀架蓋，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用規(guī)范分析刀架內(nèi)部的開關(guān)位置，多數(shù)設(shè)備都會(huì)在四個(gè)角設(shè)置霍爾開關(guān)，觀察對(duì)應(yīng)位置的準(zhǔn)確性。

3）關(guān)閉蓋子，開啟經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，進(jìn)行試運(yùn)行，觀察運(yùn)行效果。若是車床存在過沖或者是滯后運(yùn)行的問題，就要集中開展故障分析。開關(guān)位置和故障問題無關(guān)聯(lián)，就說明故障問題不是電路產(chǎn)生的。

若是要判斷數(shù)控車床自動(dòng)換刀裝置是否存在機(jī)械故障問題，就要先進(jìn)行拆卸分析，自動(dòng)刀架應(yīng)用內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)完成傳動(dòng)處理，因此，卸載時(shí)要注意分寸，一般是選取自上而下的方式完成拆卸，觀察霍爾開關(guān)位置是否存在改變或者是松動(dòng)。并且，要觀察線頭、斷頭等位置，標(biāo)記好后完成記錄。另外，要依據(jù)操作規(guī)程插入蝸桿端頭進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)檢測(cè)，觀察端面齒盤磨損情況，然后綜合判定其運(yùn)行效果。

除此之外，操作人員要統(tǒng)計(jì)確認(rèn)換刀裝置的檢測(cè)結(jié)果，尤其是端面齒板的磨損狀態(tài)，避免過沖或者是滯后等問題對(duì)自動(dòng)換刀維修裝置產(chǎn)生影響。

在進(jìn)行故障查找后就要分析故障的主要原因，然后才能落實(shí)相匹配的故障處理方案。

第一，檢查定位銷，確認(rèn)位置，并測(cè)量銷孔，一般是提起刀架然后測(cè)定機(jī)械位置和機(jī)械距離。

第二，刀架抬起后，設(shè)備中銷釘?shù)暮蠖藭?huì)受到彈簧的推力，內(nèi)控長(zhǎng)度隨之縮減，形成彎曲狀態(tài)。若是阻力增加，則會(huì)造成刀架超調(diào)亦或是刀架操作滯后。

判定相應(yīng)問題后，就要制定對(duì)應(yīng)的處理措施。本文主要以機(jī)械故障維修排除為例，一般要及時(shí)更換圓柱銷，確保定位的準(zhǔn)確性。在應(yīng)用過程中，圓柱銷在孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)操作，方向?yàn)樽陨隙?，只有保證其耐磨性、韌性和強(qiáng)度，才能保證應(yīng)用過程合理性。利用UQ材料時(shí)，要將其作為基孔間隙材料，利用熱處理滿足HRC48-52硬度要求，實(shí)現(xiàn)裝配工作和后處理工作。

另外，要對(duì)刀架蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)予以修復(fù)，確保精準(zhǔn)定位的同時(shí)，修復(fù)后及時(shí)添涂紅丹粉，形成保護(hù)機(jī)理。要將蝸桿和蝸輪拆卸后修復(fù)具體結(jié)構(gòu)，確保維修應(yīng)用的最優(yōu)化。

在數(shù)控車床應(yīng)用管理中，傳感器問題、接口問題、電源故障問題等較為常見，利用新型技術(shù)體系配合數(shù)控原理分析，就能提升故障維修的效率，從而減少故障產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

在完成自動(dòng)刀架裝配工作后，要對(duì)其進(jìn)行精密性的檢測(cè)，以保證能及時(shí)分析刀架定位的精度。

第一，換刀操作中，要對(duì)4個(gè)基礎(chǔ)刀位進(jìn)行依次換刀，觀察重復(fù)換刀動(dòng)作的連貫性，并及時(shí)盤式刀庫中相應(yīng)刀片的情況，記錄數(shù)據(jù)，有效調(diào)整刀片的位置。

第二，利用小車天梯軸程序進(jìn)行試運(yùn)行分析，完成基礎(chǔ)試驗(yàn)操作后對(duì)工位加裝外圓刀具，確保工件檢查的合理性和完整性。

第三，操作人員要借助50mm量規(guī)和千分表進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的測(cè)定和分析，圓度的誤差在0.001mm、重復(fù)定位精度在0.001mm到0.002mm之間。

案例1：以西門子802S系數(shù)控車床為例，程序從運(yùn)行狀態(tài)切換到換刀指令過程中出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)，不能繼續(xù)后續(xù)操作。此時(shí)，維修人員要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)指令操作予以分析，因?yàn)橹噶畎l(fā)布正常，因此排除數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的問題，此時(shí)，維修人員將自動(dòng)換刀切換到手動(dòng)換刀，發(fā)現(xiàn)依舊無法操作，于是拆卸電機(jī)利用扳手盤動(dòng)換刀裝置，此時(shí)出現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的情況，就說明動(dòng)力網(wǎng)體系中電源相序存在異常。所以，維修人員及時(shí)調(diào)整了電源的兩相結(jié)構(gòu)，數(shù)控機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。

案例2：某焊礦機(jī)械廠應(yīng)用的是CKD6163系數(shù)控車床，在執(zhí)行換刀操作后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了正向旋轉(zhuǎn)，但是旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)連續(xù)不停的問題。維修人員利用重新編程的方式更換其他刀具發(fā)現(xiàn)問題消失，就判定是刀具問題，將刀位手動(dòng)停在故障位后，檢查發(fā)現(xiàn)存在高電平的問題，說明對(duì)應(yīng)的霍爾元件出現(xiàn)損壞，維修人員更換了霍爾元件，整體車床運(yùn)行恢復(fù)正常。

總而言之，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，為了維持其應(yīng)用水平，要整合具體的應(yīng)用要求，對(duì)質(zhì)量和性能予以關(guān)注，滿足安全性能高和定位準(zhǔn)確的要求，優(yōu)化自動(dòng)換刀裝置的控制力，及時(shí)檢索問題和故障并維修，利用針對(duì)性處理方案打造良好的工作環(huán)境，優(yōu)化數(shù)控車床的水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的共贏。

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