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      2. 數(shù)控加工中心自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理與維修

        發(fā)布時(shí)間:2024-03-01
        自動換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu),它的形式多種多樣,目前常見的有以下幾種。
        1.回轉(zhuǎn)刀架換刀
        數(shù)控機(jī)床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置,有四方刀架、六角刀架,即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
        回轉(zhuǎn)刀架必須具有良好的強(qiáng)度和剛度,以承受粗加工的切削力:同時(shí)要保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位的重復(fù)定位精度。
        圖1為數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架,它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時(shí),可以用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同,更換刀架十分方便。
        圖1 數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架
        1-活塞 2-刀架體 3、7-齒輪 4-齒圈 5-空套齒輪
        6-活塞 8-齒條 9-固定插銷 10、11-推桿 12-觸頭
        回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制,它的動作分為4個(gè)步驟:
        (1)刀架抬起 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后,壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸的下腔,活塞1上升,刀架體2抬起,使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時(shí),活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。
        (2)刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)?shù)都芴鸷螅瑝毫τ蛷腸孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔,活塞6向右移動,通過聯(lián)接板帶動齒條8移動,使空套齒輪5作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60º?;钊男谐虘?yīng)等于齒輪5分度圓周長的1/6,并由限位開關(guān)控制。
        (3)刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后,壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔,活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個(gè)帶斜楔的圓柱固定插銷9,利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙,實(shí)現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時(shí),定位活動插銷10與另一個(gè)固定插銷9卡緊,同時(shí)齒輪3與齒圈4的錐面接觸,刀架在新的位置定位并夾緊。這時(shí),端齒離合器與空套齒輪5脫開。
        (4)轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 刀架壓緊之后,壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔,活塞6帶動齒條復(fù)位,由于此時(shí)端齒離合器已脫開,齒條帶動齒輪3在軸上空轉(zhuǎn)。
        如果定位和夾緊動作正常,推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸,發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束,可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工。
        回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位之外,還可以采用電動機(jī)帶動離合器定位,以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。
        2.更換主軸頭換刀
        在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中,更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種,而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭,以實(shí)現(xiàn)自動換刀。在轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上,預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí),各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置,并接通主軸運(yùn)動,使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn),而其他處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動脫開。
        圖8-18為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸7,主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由齒輪12輸入。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時(shí),先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合,同時(shí)在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞15固定在底座上,因此中心液壓缸14帶著由兩個(gè)推力軸承17和16支承的轉(zhuǎn)塔刀架體18抬起,離合器2和1脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸,推動活塞齒條,再經(jīng)過中間齒輪使大齒輪4與轉(zhuǎn)塔刀架體18一起回轉(zhuǎn)45º,將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后,壓力油進(jìn)入中心液壓缸14的下腔,使轉(zhuǎn)塔頭下降,離合器2和1重新嚙合,實(shí)現(xiàn)了精確的定位。在壓力油的作用下,轉(zhuǎn)塔頭被壓緊,轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。最后,通過液壓撥叉移動齒輪3,使它與新?lián)Q上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性,整個(gè)主軸部件裝在套筒5內(nèi),只要卸去螺釘10,就可以將整個(gè)部件抽出。主軸前軸承9采用錐孔雙列圓柱滾子軸承,調(diào)整時(shí),先卸下端蓋6,然后擰緊螺母8,使內(nèi)環(huán)做軸向移動,以便消除軸承的徑向間隙。
        為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具,每根主軸都有操縱桿13,只要按壓操縱桿,就能通過斜面推動桿11,頂出刀具。
        轉(zhuǎn)塔主軸頭的轉(zhuǎn)位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺極為相似,但因?yàn)樵谵D(zhuǎn)塔上分布著許多回轉(zhuǎn)主軸部件,使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。
        1、2一離合器 3、4、12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母
        9、16、17一軸承 10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉(zhuǎn)塔刀架體
        由于空間位置的限制,主軸部件的結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計(jì)得十分堅(jiān)實(shí),因而影響了主軸系統(tǒng)的剛度。為了保證主軸的剛度,主軸數(shù)目必須加以限制,否則將會使結(jié)構(gòu)尺寸大為增加。
        轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作。從而提高了換刀的可靠性,并顯著地縮短了換刀時(shí)間。但由于上述結(jié)構(gòu)上的原因,轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要求不太高的機(jī)床,例如數(shù)控鉆床等。
        3.帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)
        帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上,在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后,按一定的方式放入刀庫中去。換刀時(shí)先在刀庫中進(jìn)行選刀,并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具,在進(jìn)行交換刀具之后,將新刀具裝入主軸,把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量,它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方,也可作為單獨(dú)部件安裝到機(jī)床以外,并由搬運(yùn)裝置運(yùn)送刀具。
        與轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較,由于帶刀庫的自動換刀裝置數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)只有一個(gè)主軸,設(shè)計(jì)主軸部件就有可能充分增強(qiáng)它的剛度,因而能滿足精密加工的要求。另外,刀庫可以存放數(shù)量很大的刀具,因而能夠進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工,這樣就明顯提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床。
        刀庫是自動換刀裝置的主要部件,其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有很大的影響。
        根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀的方式,可以將刀庫設(shè)計(jì)成多種形式。圖8-19列出了最常用的幾種。圖8-19a~d是單盤式刀庫,為適應(yīng)機(jī)床主軸的布局,刀庫的刀具軸線可以按不同的方向配置(如圖8-19a~c),圖8-19d是刀具可作90º翻轉(zhuǎn)的圓盤刀庫,采用這種結(jié)構(gòu)能夠簡化取刀動作。單盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡單,刀庫的容量通常為15~30把,取刀比較方便,因此應(yīng)用最為廣泛。圖8-19e是鼓輪彈倉式(又稱刺猬式)刀庫,其結(jié)構(gòu)十分緊湊,在相同的空間內(nèi),它的刀庫容量較大,但選刀和取刀的動作較復(fù)雜。圖8-19f是鏈?zhǔn)降稁?,其結(jié)構(gòu)有較大的靈活性,存放刀具的數(shù)量也較多,選刀和取刀動作十分簡單。當(dāng)鏈條較長時(shí),可以增加支承鏈輪的數(shù)目,使鏈條折疊回繞,提高了空間的利用率。圖8-19g和8-19h分別為多盤式和格子式刀庫,它們雖然也具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn),但選刀和取刀動作復(fù)雜,應(yīng)用較少。刀庫的容量一般為10~60,但隨著加工工藝的發(fā)展,目前刀庫的容量似乎有進(jìn)一步增大的趨勢。圖8-20為一龍門式加工中心采用的鏈?zhǔn)降稁鞂?shí)例,圖8-21為一立式加工中心的圓盤式刀庫實(shí)例。
        8.4.3 刀具交換裝置
        數(shù)控機(jī)床的刀具交換方式通常分為由刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)刀具交換和采用機(jī)械手交換刀具兩類。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對機(jī)床的生產(chǎn)率和工作可靠性有直接的影響。
        由刀庫與機(jī)床主軸的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)刀具交換的裝置,在換刀時(shí)必須先將用過的刀具送回刀庫,然后再從刀庫中取出新刀具,這兩個(gè)動作不可能同時(shí)進(jìn)行,因此換刀時(shí)間長。如圖8-20所示的龍門加工中心,就是采用這類刀具交換方式的實(shí)例。它的選刀運(yùn)動由伺服電動機(jī)驅(qū)動鏈?zhǔn)降稁煨D(zhuǎn)來完成,換刀運(yùn)動由主軸箱沿y和z軸運(yùn)動來完成。
        采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用最為廣泛,這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性而且可以減少換刀時(shí)間。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置(地址)對應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的pc中,不論刀具放在哪個(gè)刀套內(nèi)都始終記憶著它的蹤跡。刀庫上裝有位置檢測裝置(一般與電動機(jī)裝在一起),可以檢測出每個(gè)刀套的位置,這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上還設(shè)有機(jī)械原點(diǎn),使每次選刀時(shí),就近選取,如對于盤式刀庫來說,每次選刀運(yùn)動或正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)不會超過180º。
        圖8-22為凸輪機(jī)械手換刀結(jié)構(gòu)圖,圖8-23為凸輪機(jī)械手換刀動作實(shí)例。
        刀庫及換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,且在工作中又頻繁運(yùn)動,所以故障率較高,目前機(jī)床上有50%以上的故障都與之有關(guān)。如刀庫運(yùn)動故障,定位誤差過大,機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定,機(jī)械手動作誤差過大等。這些故障最后都造成換刀動作卡位,整機(jī)停止工作。因此刀庫及換刀機(jī)械手的維護(hù)十分重要。
        1.刀庫及換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)
        1)嚴(yán)禁把超重、超長的刀具裝入刀庫,防止在機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。
        2)順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確,其他選刀方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致,防止換錯(cuò)刀具導(dǎo)致事故發(fā)生。
        3)用手動方式往刀庫上裝刀時(shí),要確保裝到位,裝牢靠,并檢查刀座上的鎖緊裝置是否可靠。
        4)經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確,檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位,發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)調(diào)整,否則不能完成換刀動作。
        5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔。
        6)開機(jī)時(shí),應(yīng)先使刀庫和機(jī)械手空運(yùn)行,檢查各部分工作是否正常,特別是行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。檢查機(jī)械手液壓系統(tǒng)的壓力是否正常,刀具在機(jī)械手上鎖緊是否可靠,發(fā)現(xiàn)不正常時(shí)應(yīng)及時(shí)處理。
        2.刀庫的故障
        刀庫的主要故障有:刀庫不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不到位;刀套不能夾緊刀具;刀套上下不到位等。
        (1)刀庫不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不到位 刀庫不能轉(zhuǎn)動的原因可能有:①聯(lián)接電動機(jī)軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動;②變頻器故障,應(yīng)檢查變頻器的輸入、輸出電壓是否正常;③plc無控制輸出,可能是接口板中的繼電器失效;④機(jī)械連接過緊;⑤電網(wǎng)電壓過低。
        刀庫轉(zhuǎn)不到位的原因可能有:電動機(jī)轉(zhuǎn)動故障,傳動機(jī)構(gòu)誤差。
        (2)刀套不能夾緊刀具 原因可能是刀套上的調(diào)整螺釘松動,或彈簧太松,造成卡緊力不足;或刀具超重。
        (3)刀套上下不到位 原因可能是裝置調(diào)整不當(dāng)或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確;限位開關(guān)安裝不正確或調(diào)整不當(dāng)而造成反饋信號錯(cuò)誤。
        3.換刀機(jī)械手故障
        (1)刀具夾不緊掉刀 原因可能是卡緊爪彈簧壓力過??;或彈簧后面的螺母松動;或刀具超重;或機(jī)械手卡緊鎖不起作用等。
        (2)刀具夾緊后松不開 原因可能是松鎖的彈簧壓合過緊,卡爪縮不回:應(yīng)調(diào)松螺母,使最大載荷不超過額定數(shù)值。
        (3) 刀具交換時(shí)掉刀 換刀時(shí)主軸箱沒有回到換刀點(diǎn)或換刀點(diǎn)漂移,機(jī)械手抓刀時(shí)沒有到位,就開始拔刀,都會導(dǎo)致?lián)Q刀時(shí)掉刀。這時(shí)應(yīng)重新移動主軸箱,使其回到換刀點(diǎn)位置,重新設(shè)定換刀點(diǎn)。
        二、 自動換刀裝置故障維修10例
        1.機(jī)械手故障的維修
        例1.故障現(xiàn)象:某加工中心采用凸輪機(jī)械手換刀,機(jī)械手結(jié)構(gòu)及換刀程序如圖2-22、圖2-23所示。換刀過程中,動作中斷,發(fā)出2035#報(bào)警,顯示內(nèi)容:機(jī)械手伸出故障。
        分析及處理過程:根據(jù)報(bào)警內(nèi)容,機(jī)床是因?yàn)闊o法執(zhí)行下一步“從主軸和刀庫中拔出刀具”,而使換刀過程中斷并報(bào)警。
        機(jī)械手未能伸出完成從主軸和刀庫中拔刀動作,產(chǎn)生故障的原因可能有:
        (1)“松刀”感應(yīng)開關(guān)失靈 在換刀過程中,各動作的完成信號均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出,只有上一動作完成后才能進(jìn)行下一動作。第3步為“主軸松刀”,如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號,則機(jī)械手“拔刀”就不會動作。檢查兩感應(yīng)開關(guān),信號正常。
        (2)“松刀”電磁閥失靈 主軸的“松刀”,是由電磁閥接通液壓缸來完成的。如電磁閥失靈,則液壓缸未進(jìn)油,刀具就“松”不了。檢查主軸的“松刀”電磁閥動作均正常。
        (3)“松刀”液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動作,或行程不到位 檢查刀庫松刀液壓缸,動作正常,行程到位;打開主軸箱(圖8-2)后罩,檢查主軸松刀液壓缸,發(fā)現(xiàn)也已到達(dá)松刀位置,油壓也正常,液壓缸無漏油現(xiàn)象。
        (4)機(jī)械手系統(tǒng)有問題,建立不起“拔刀”條件 其原因可能是:電動機(jī)控制電路有問題。檢查電動機(jī)控制電路系統(tǒng)正常。
        (5)主軸系統(tǒng)有問題 主軸結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-2所示。刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端的拉釘拉緊的;松刀時(shí),液壓缸的活塞桿頂壓頂桿,頂桿通過空心螺釘推動拉桿,一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘,另一方面又頂動拉釘,使刀具右移而在主軸錐孔中變“松”。
        主軸系統(tǒng)不松刀的原因估計(jì)有以下4點(diǎn):①刀具尾部拉釘?shù)拈L度不夠,致使液壓缸雖已運(yùn)動到位,而仍未將刀具頂“松”;②拉桿尾部空心螺釘位置起了變化,使液壓缸行程滿足不了“松刀”的要求;③頂桿出了問題,已變形或磨損;④彈簧卡頭出故障,不能張開:⑤主軸裝配調(diào)整時(shí),刀具移動量調(diào)得太小,致使在使用過程中一些綜合因素導(dǎo)致不能滿足“松刀”條件。
        處理方法:拆下“松刀”液壓缸,檢查發(fā)現(xiàn):這一故障系制造裝配時(shí),空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊闭{(diào)整得太小,故“松刀”液壓缸行程到位,而刀具在主軸錐孔中“壓出”不夠,刀具無法取出。調(diào)整空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊?,保證在主軸“松刀”液壓缸行程到位后,刀柄在主軸錐孔中的壓出量為0.4~0.5mm。經(jīng)以上調(diào)整后,故障排除。
        例2.故障現(xiàn)象:jcs-018a立式加工中心(北京精密機(jī)床廠生產(chǎn))機(jī)械手失靈;手臂旋轉(zhuǎn)速度快慢不均,氣液轉(zhuǎn)換器失油頻率加快,機(jī)械手旋轉(zhuǎn)不到位,手臂升降不動作,或手臂復(fù)位不靈。調(diào)整sc-15節(jié)流閥配合手動調(diào)整,只能維持短時(shí)間正常運(yùn)行,且排氣聲音逐漸渾濁,不像正常動作時(shí)清晰,最后到不能換刀。
        分析及處理過程:
        1)手臂旋轉(zhuǎn)75º抓主軸和刀套上的刀具,必須到位抓牢,才能下降脫刀。動作到位后旋轉(zhuǎn)180º,換刀位置上升分別插刀,手臂再復(fù)位、刀套上。手臂75º、180º旋轉(zhuǎn),其動力傳遞是壓縮空氣源推動氣液轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成液壓油由電控程序指令控制,其旋轉(zhuǎn)速度由sc-15節(jié)流閥調(diào)整;換向由5ed-ionl8f電磁閥控制。一般情況下,這些元器部件的壽命很長,可以排除這類元器件存在的問題。
        2)因刀套上下和手臂上下是獨(dú)立的氣源推動,排氣也是獨(dú)立的消聲排氣口,所以不受手臂旋轉(zhuǎn)力傳遞的影響;但旋轉(zhuǎn)不到位時(shí),手臂升降是不可能的。根據(jù)這一原理,著重檢查手臂旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)執(zhí)行元器件成為必要的工作。
        3)觀察75º、180º手臂旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)時(shí)液壓缸伸縮對應(yīng)氣液轉(zhuǎn)換各油標(biāo)升降、高低情況,發(fā)覺左右配對的氣液轉(zhuǎn)換器,左邊呈上限右邊就呈下極限,反之亦然,且公用的排氣口有較大量油液排出。分析氣液轉(zhuǎn)換器、尼龍管道均屬密閉安裝,所以此故障原因應(yīng)在執(zhí)行器件液壓缸上。
        4)拆卸機(jī)械手液壓缸,解體檢查,發(fā)現(xiàn)活塞支承環(huán)o形圈均有直線性磨損,已不能密封。液壓缸內(nèi)壁粗糙,環(huán)狀刀紋明顯,精度太差。更換上北京精密機(jī)床廠生產(chǎn)的80缸筒,重裝調(diào)整后故障消失,正常運(yùn)行至今已7年,未再發(fā)生機(jī)械手換刀失靈故障。
        例3.故障現(xiàn)象:某配套fanuc 11系統(tǒng)的bx-110p加工中心,jog方式時(shí),機(jī)械手在取送刀具時(shí),不能縮爪。機(jī)床在jog狀態(tài)下加工工件時(shí),機(jī)械手將刀具從主刀庫中取出送入送刀盒中,不能縮爪,但卻不報(bào)警;將方式選擇到atc狀態(tài),手動操作都正常。
        分析及處理過程:經(jīng)查看梯型圖,原來是限位開關(guān)ls916并沒有壓合;調(diào)整限位開關(guān)位置后,機(jī)床恢復(fù)正常。但過一段時(shí)間后,再次出現(xiàn)此故障,檢查ls916并沒松動,但卻沒有壓合,由此懷疑機(jī)械手的液壓缸拉桿沒伸到位。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)液壓缸拉桿頂端鎖緊螺母的緊定螺釘松動,使液壓缸伸縮的行程發(fā)生了變化;調(diào)整了鎖緊螺母并擰緊緊定螺釘后,此故障排除。
        例4.換刀不到位的故障維修
        故障現(xiàn)象:自動換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位。當(dāng)進(jìn)行到自動換刀程序時(shí),刀庫開始運(yùn)轉(zhuǎn),但是所需要換的刀具沒有傳動到位,刀庫就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了。3min后機(jī)床自動報(bào)警。
        分析及處理過程:mpa-h100a加工中心是日本三菱公司廣島工機(jī)工廠生產(chǎn),所配cnc系統(tǒng)為fanuc 6m-modelb,工作臺為1000mm×l000mm,60把刀具。由上述故障查報(bào)警知道是換刀時(shí)間超出。此時(shí)在mdi方式中,無論用手動輸入刀庫順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動作指令,刀庫均不動作。檢查電氣控制系統(tǒng),沒有發(fā)現(xiàn)什么異常;plc輸出指示器上的發(fā)光二極管燃亮,表明plc有輸出,刀庫順時(shí)針和逆時(shí)針傳動電磁閥上的逆時(shí)針一側(cè)的發(fā)光二極管燃亮,表明電磁閥有電,此時(shí)刀庫不動作,那么問題應(yīng)該發(fā)生在液壓系統(tǒng)或者其他方面。但是液壓系統(tǒng)的壓力正常,各油路均暢通并無堵塞現(xiàn)象;檢查各個(gè)液壓閥的液壓器件也沒有發(fā)現(xiàn)什么問題,估計(jì)故障可能出在液壓馬達(dá)上。為此,拆除了防護(hù)罩,卸下了液壓馬達(dá),能拆卸檢查的部位,都作了檢查,也沒有發(fā)現(xiàn)什么問題;后又將液壓馬達(dá)送到大連組合機(jī)床研究所去鑒定,其測試結(jié)論是液壓馬達(dá)是完好的。經(jīng)在場的同志們仔細(xì)分析研究后認(rèn)為,問題只能有一個(gè),那就是機(jī)械方面的故障;但刀庫的各部位,各個(gè)零部件均無明顯的損傷痕跡,因此機(jī)械損壞故障可排除在外;最后問題歸結(jié)為一點(diǎn),即刀庫負(fù)載太重,或者有阻滯的部位,以至液壓馬達(dá)帶不動所致。
        事實(shí)上的確如此。我們在加工10t叉車箱體時(shí),由于工件較復(fù)雜,加工面較多,所用刀具多達(dá)40多把,而且大的刀具,長的刀具(最長的刀具達(dá)550mm),重的刀具(最重的刀具達(dá)25kg以上)用量都很大,而且我們忽略了刀具在刀庫上的分布情況,重而長的刀具在刀庫上沒有均勻分布,而是集中于一段,以至造成刀庫的鏈帶局部拉得太緊,變形較大,并且可能有阻滯現(xiàn)象,所以機(jī)床的液壓馬達(dá)帶不動。最后我們把刀庫鏈帶的可調(diào)部分稍松了一些,結(jié)果一切都恢復(fù)正常,說明問題的確是出在機(jī)械上。
        注意:刀庫的鏈帶又不能調(diào)得太松,否則會有“飛刀”的危險(xiǎn)。有一次機(jī)械手在刀庫側(cè)抓刀時(shí),當(dāng)把刀具拔出、然后上升、再進(jìn)行180º旋轉(zhuǎn)時(shí),刀具突然被甩出,險(xiǎn)些釀成大禍。分析這起故障的原因,就是因?yàn)榈稁戽湈傻木壒?。該機(jī)床機(jī)械手的兩個(gè)卡爪是靠向下的推力而被刀柄的外徑向外擠開,然后靠彈簧的張力來夾緊刀具的。當(dāng)機(jī)械手向下抓刀時(shí),由于鏈帶太松,鏈帶也隨著機(jī)械手向下的推力而向下拱曲,結(jié)果機(jī)械手的卡爪只抓住刀柄的一大半,并沒有完全抓靠、抓牢,當(dāng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)時(shí),由于刀具很重,在離心力的作用下,刀具就沿切線方向甩出去。經(jīng)把鏈帶稍微緊了一下,就再也沒有發(fā)生類似情況。
        維修體會:刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)不外乎有兩類,一類是機(jī)械傳動,一類是液壓傳動。mpa-h100a加工中心是20世紀(jì)80年代初的產(chǎn)品,采用液壓傳動方式,即采用液壓馬達(dá)、電磁閥、流量控制閥等來驅(qū)動刀庫的運(yùn)轉(zhuǎn)。與采用變頻調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動的刀庫相比,就其電氣控制系統(tǒng)而言,要簡單得多,也比較直觀,一般不容易出現(xiàn)故障。但它也會隨著設(shè)備的使用環(huán)境、加工條件、工件的復(fù)雜程度、所用刀具的多少而有所變化,尤其是刀具的長度、刀具的重量以及刀具在刀庫的分布情況,這些都是故障可能因素。
        回轉(zhuǎn)刀架故障的維修
        例5.故障現(xiàn)象:sag210/2nc數(shù)控車床刀架電動機(jī)起不動,刀架不能動作。
        分析及處理過程:sag210/2nc及ckd6140及數(shù)控車床,與之配套的刀架為ld4-i四工位電動刀架。
        分析該故障產(chǎn)生的原因,可能是電動機(jī)相序接反或電源電壓偏低,但調(diào)整電動機(jī)電樞線及電源電壓,故障不能排除。說明故障為機(jī)械原因所致。將電動機(jī)罩卸下,旋轉(zhuǎn)電動機(jī)風(fēng)葉,發(fā)現(xiàn)阻力過大。拿開電動機(jī)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),蝸桿軸承損壞,電動機(jī)軸與蝸桿離合器質(zhì)量差,使電動機(jī)出現(xiàn)阻力。
        更換軸承,修復(fù)離合器后,故障排除。
        例6.故障現(xiàn)象:sag210/2nc數(shù)控車床刀架的上刀體抬起但轉(zhuǎn)動不到位。
        分析及處理過程:該車床所配套的刀架同上例。根據(jù)電動刀架的機(jī)械原理分析,上刀體不能轉(zhuǎn)動可能是粗定位銷在錐孔中卡死或斷裂。拆開電動刀架更換新的定位銷后,上刀體仍然不能旋轉(zhuǎn)到位。在重新拆卸時(shí)發(fā)現(xiàn)在裝配上刀體時(shí),應(yīng)與下刀體的四邊對齊,而且齒牙盤必須嚙合,按上述要求裝配后,故障排除。
        例7.故障現(xiàn)象:匈牙利een-400數(shù)控車床刀架定位不準(zhǔn)。
        分析及處理過程:een-400數(shù)控車床是由匈牙利sein公司生產(chǎn)的,所配的刀架是由保加利亞生產(chǎn)的,可裝6把刀。經(jīng)查定位不準(zhǔn)的主要原因是刀架部分的機(jī)械磨損較嚴(yán)重,已不能通過常規(guī)的調(diào)整、刀補(bǔ)間隙補(bǔ)償?shù)仁侄蝸斫鉀Q,需考慮進(jìn)行整體更換。經(jīng)了解,國內(nèi)的數(shù)控刀架生產(chǎn)廠家已能生產(chǎn)相同性能的臥式6刀位刀架,作適當(dāng)?shù)奶幚?,就可以使用?br>以陜西省機(jī)械研究院生產(chǎn)的jyy臥式數(shù)控電動刀架更換了原刀架后,恢復(fù)了定位精度,經(jīng)使用一年多宋,一直正常。
        例8.加工尺寸失控的故障維修
        故障現(xiàn)象:南京jn系列數(shù)控系統(tǒng)加工尺寸不能控制。
        分析及處理過程:該機(jī)床為采用南京江南機(jī)床數(shù)控工程公司的jn系列機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)而改造的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,其刀架為ld4-i型電動刀架。
        該機(jī)床在產(chǎn)品加工的過程中,發(fā)生其加工尺寸不能控制的現(xiàn)象,操作者每次在系統(tǒng)中修改參數(shù)后,數(shù)碼顯示器顯示的尺寸與實(shí)際加工出來的尺寸相差很大,且尺寸的變化無規(guī)律可尋,即使不修改系統(tǒng)的加工參數(shù),加工出來的產(chǎn)品尺寸也在不停地變化。因該機(jī)床主要是進(jìn)行內(nèi)孔加工,因此尺寸的變化主要反應(yīng)在x軸上。為了確定故障部位,采用替換法,將x軸的驅(qū)動信號與z軸的驅(qū)動信號進(jìn)行交換,即用2軸控制信號去驅(qū)動x軸,而用x軸控制信號去驅(qū)動z軸。替換后故障依然存在,這說明x軸的驅(qū)動信號無故障,同時(shí)也說明故障源應(yīng)在x軸步進(jìn)電動機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠等硬件上。
        檢查上述傳動機(jī)構(gòu)、滾珠絲杠等硬件均無故障,進(jìn)一步檢查x軸軸向重復(fù)定位精度也在其技術(shù)指標(biāo)之內(nèi)。是何原因產(chǎn)生x軸加工尺寸不能控制呢?思考檢查分析故障的思路,發(fā)現(xiàn)在分析檢查中忽略了一個(gè)重要的部件——電動刀架。
        檢查電動刀架的每一個(gè)刀號的重復(fù)定位精度,發(fā)現(xiàn)電動刀架定位不準(zhǔn)。分析電動刀架定位不準(zhǔn)的原因,若是電動刀架自身的機(jī)械定位不準(zhǔn),故障應(yīng)該是固定不變的,不應(yīng)該出現(xiàn)加工尺寸不能控制的現(xiàn)象,定有其他的原因造成該故障現(xiàn)象。檢查電動刀架的轉(zhuǎn)動情況,發(fā)現(xiàn)電動刀架在抬起時(shí),有一鐵屑卡在里面。鐵屑使定位不準(zhǔn),這就是故障源。
        拆開電動刀架,用壓縮空氣將電動刀架定位齒盤上的鐵屑吹干凈,重新裝配好電動刀架后,故障排除。
        例.刀庫無法旋轉(zhuǎn)的故障維修
        例9.故障現(xiàn)象:自動換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位。當(dāng)進(jìn)行到自動換刀程序時(shí),刀庫開始運(yùn)轉(zhuǎn),但是所需要換的刀具沒有傳動到位,刀庫就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了。3min后機(jī)床自動報(bào)警。
        分析及處理過程:th42160龍門加工中心采用的鏈?zhǔn)降稁烊鐖D8-20所示,其配套的cnc系統(tǒng)為siemens 840d。
        由上述故障查報(bào)警知道是換刀時(shí)間超出。此時(shí)在mdi方式中,無論用手動輸入刀庫順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動作指令,刀庫均不動作。檢查電氣控制系統(tǒng),沒有發(fā)現(xiàn)什么異常;plc輸出指示器上的發(fā)光二極管燃亮,表明plc有輸出,那么問題應(yīng)該發(fā)生在機(jī)械傳動方面。估計(jì)故障可能出在減速器上。為此,拆除了防護(hù)罩,卸下了伺服電動機(jī),拆開減速器,發(fā)現(xiàn)減速器內(nèi)一傳動軸上的聯(lián)接鍵脫落,致使動力傳動路線中斷,刀庫無法旋轉(zhuǎn)。修復(fù)減速器后,故障排除。
        例10.故障現(xiàn)象:自動換刀時(shí)刀鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不到位,刀庫就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了,機(jī)床自動報(bào)警。
        分析及處理過程:th42160龍門加工中心采用的鏈?zhǔn)降稁烊鐖D8-20所示,其配套的cnc系統(tǒng)為siemens 840d。
        由上述故障查報(bào)警知道是刀庫伺服電動機(jī)過載。檢查電氣控制系統(tǒng),沒有發(fā)現(xiàn)什么異常,問題應(yīng)該發(fā)生在機(jī)械傳動或其他方面:①刀庫鏈或減速器內(nèi)有異物卡?。孩诘稁戽溕系牡毒咛兀孩蹪櫥涣迹航?jīng)過檢查上述三項(xiàng)正常。卸下伺服電動機(jī),發(fā)現(xiàn)伺服電動機(jī)內(nèi)部有許多切削液,致使線圈短路所致。觀察原因是電動機(jī)與減速器聯(lián)接處的密封圈磨損,從而導(dǎo)致切削液滲入電動機(jī)。更換密封圈和伺服電動機(jī)后,故障排除。
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