论加工中心自动换刀装置故障诊断

　　摘要：加工中心是基于数控铣床技术逐渐发展起来的，自动换刀装置是其显著特征及优势，能够实现自动化换置刀库主轴上的加工刀具，从而进一步实现单台、双台及多台等加工功能。本文通过对加工中心自动换刀装置的常见故障进行分析，提出相应诊断方法，以期为相关人员提供可借鉴价值。
　　关键词：加工中心；自动换刀装置；故障诊断
　　加工中心作为以数控机械设备及操作系统共同构成的自动化、高效数控机床，其能够对各种复杂零件进行加工，是当前在国际范围内应用最广、生产量最高的先进数控机床，其自动换刀装置主要包括安装主轴头换刀、砖塔头换刀以及回转刀架换刀等，能够显著提高加工效率。因此，提高其故障诊断水平尤为重要。
　　一、刀库故障
　　刀库作为加工中心自动换刀装置的重要构成部件，在其日常运行过程中主要会出现刀库转动不准确、刀库与刀具配合不到位以及刀套松弛等。（1）刀库转动故障，导致其出现的原因主要包括变频器输入、输出电压异常，蜗杆轴与电动机轴的联轴器未固定好，接口板中的继电器异常导致PLC对输出控制失灵，机械连接处不够灵活，电网电压<370V；（2）刀库转动不准确，主要由传统机构误差值过大以及电机转动失效导致；（3）刀套松弛的原因主要为刀具超重或重量不平衡，刀套上弹簧松动
　　针对上述故障采取的措施主要有：其一，出现刀库换刀持续转动故障时，可利用螺钉旋具对刀库伸缩电磁阀进行控制，使其处于伸出状态，此时对刀库进行复位，将其目前所装置的刀具取下后停机，利用扳手将空刀抓拧到刀库齿轮箱的主轴位置，调整到正确方向后利用螺钉旋具将伸缩电磁阀关闭，达到让刀库回位的目的。最后对刀库回零开关及电缆进行核查，在及其回零正常后对换刀进行检查，若仍出现异常则对接地线进行检查，通常可排除故障。其二，出现刀库刀爪错动或拔刀卡滞时，表示刀库零点可能与初始设置不符，或其在转动过程中出现过大间隙，同时也可能存在刀具重量不平衡导致刀库零点偏移的问题。此时应采取手动控制主轴，将所有刀具卸下，利用塞尺对主轴传动键与刀库刀爪之间的间隙进行测量，确定其确实存在偏移后手动对刀库进行推拉，促使间隙回正。
　　二、自动换刀机械手故障
　　自动换刀机械手的功能即实现自动换刀，因此其工作效率直接影响着加工中心的整体运行情况。其常见故障主要包括装夹刀具松弛，刀具夹紧后无法按照指令及时松开，刀具与机械手间不稳固，掉刀以及换刀速度不合理等。通常导致刀具松弛的原因主要为主轴的拉刀碟簧损坏，拉力气缸工作异常，刀柄夹头与拉钉之间的螺纹连接不合适等。导致刀具松开异常的原因主要为松锁刀的弹簧安装不正确，从而使得螺钉过紧，最大载荷>额定数值。导致刀具不稳固及掉刀的原因主要为主轴箱位移，即其在换刀时无法及时回到换刀点，从而使得机械手工作不到位。而导致机械手换刀速度不合理的原因多为气压异常，当换刀气阀节流口的大小设置不科学时容易使得换刀速度过快或过慢。
　　针对上述故障应采取：其一，当换刀系统无法正常工作，对换刀指令反应不灵敏时，如出现机械手停滞，出现换刀系统工作异常的报警信号，此时应以加工中心自动换刀装置的使用手册为依据，根据具体报警内容进行诊断，可能出现的＂刀库换刀位置错误＂或未检测到机械手信号。这种情况下故障一般出在刀库或换刀装置上，当PLC接收到无开关信号的信息后，则会对换刀进行自动中断。因此，首先应对刀库接近开关进行检测，利用薄贴片进行感应，确定是否由开关失灵导致，如是，则对开关进行更换，如不是，则对机械手的移出及缩回快关进行检查与测试，采取手动的方式控制机械手伸缩，结果显示加工中心正常工作则证明换刀系统无异常，可能由PLC内部故障或人工操作失误导致。在进行反复操作后，发现换刀时间间隔与PLC规定不符，表示PLC程序出现错误，无法正确执行命令，此时应对数据位进行检查，将其与要求的数据值进行比较，根据数据位的具体内容进行调整
　　其二，再出现机械手拔刀故障时，首先应对工作状态下的机械装置运动过程进行仔细观察，自动换刀装置主轴此时保持的状态仍为交换旧刀具，换刀臂在升降油缸的上部，同时刀库已对新刀具进行定位，自动换刀顺序为换刀臂左移-下降-拔刀-右移-上升-抓住刀具-松刀-从主轴拔刀-交换刀具-装刀，后将旧刀具返回到刀库中并循环这一过程[3]。无法拔刀的故障主要出现在换刀臂下降后无法拔刀的环节，原因可能为机械臂伸出、缩回无信号，从而使得松刀电磁阀未通电，主轴仍处于抓到状态。此时应对松刀开关进行检查，发现其存在感应间隙过大的问题，致使换刀臂接近后未输出信号，最终使得机械手动作故障。这一故障类型的发生具有一定复杂性，与机械手工作整个流程的各个环节均有一定联系，因此需要工作人员对各个感应开关进行仔细排查。
　　参考文献
　　[1] 唐霞.卧式加工中心自动换刀装置的故障分析与排除[J].机床与液压，2014，（4）：130-131.
　　[2] 吕宁，肖恂.加工中心自动换刀装置的典型故障排除[J].中国设备工程，2013，（4）：40-41.
　　[3] 王莉刚.加工中心自动换刀装置分类及故障分析[J].中国科技博览，2012，（28）：30-30.