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換刀機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分, 它工作的正常與否直接影響到加工程序的完成。. 換刀機(jī)構(gòu)的種類很多, 小到簡(jiǎn)易數(shù)控車的4位電動(dòng)刀架, 大到加工中心上使用的刀庫及機(jī)械手。換刀機(jī)購的工作形式也是五花八門, 有氣動(dòng)的, 電動(dòng)的, 液壓的, 還有凸輪的等等, 換刀機(jī)構(gòu)的工作相當(dāng)頻繁，有時(shí)一個(gè)工件加工下來要換十多把刀，換刀的程序也很復(fù)雜，往往包括調(diào)刀，抓刀，松刀，換刀，還刀等多個(gè)步驟。換刀機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 電氣部分采用了很多接近開關(guān)或微動(dòng)開關(guān), 這些都是很敏感的電器元件。有時(shí)位置稍偏一點(diǎn)，距離稍大一點(diǎn)或臟一點(diǎn)，就會(huì)造成信號(hào)錯(cuò)誤，且不容易查找，我感覺換刀機(jī)構(gòu)的故障占數(shù)控機(jī)床故障的40% 所以說換刀機(jī)構(gòu)的修理是數(shù)控機(jī)床維修的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
一、用好PC系統(tǒng)的診斷功能
修理換刀機(jī)構(gòu),包括修理數(shù)控機(jī)床首先面對(duì)的是故障的診斷這個(gè)問題. 現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床具有很強(qiáng)的自診斷功能,有時(shí)甚至能直接指出故障點(diǎn). 我們應(yīng)充分利用機(jī)床的報(bào)警信息. 但有時(shí)故障發(fā)生時(shí)無任何報(bào)警, 連警示紅燈都不亮, 這時(shí)就要靠自己所掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn), 分析問題, 判斷問題。
臺(tái)灣產(chǎn)龍門加工中心換刀故障。機(jī)床型號(hào)：“KMC--4000 SD” 系統(tǒng)采用 FANUC SERIDS 15 M 該機(jī)床工作臺(tái)長(zhǎng) 4 M，刀庫有30個(gè)刀位。系統(tǒng)配置較高，可加工大型復(fù)雜的零件，是廠里的關(guān)鍵設(shè)備。有一次在工作中，當(dāng)執(zhí)行換刀程序時(shí)，主軸頭移到換刀點(diǎn)，刀庫門打開，機(jī)械手卻停在那里不動(dòng)了。機(jī)床無報(bào)警，我翻閱維修手冊(cè)中的換刀流程圖得知：門開后的下一步是機(jī)械手去主軸抓刀。再看信號(hào)地址表，抓刀指令由PC程序中Y 4,7發(fā)出，打開梯形圖得知；影響 Y 4,7信號(hào)發(fā)出的外圍因素有兩個(gè)，X 9,3和 X 6,5
診斷表 梯形圖 Y 4，7 去主軸抓刀
7 6 5 4 3 2 1 0 X 6，4 急停
X 0006 0 0 0 1 0 0 0 0 X 6，5 主軸定向
X 0009 0 0 0 0 0 0 0 0 X 9，3 門開
此時(shí)這兩個(gè)信號(hào)都沒有。再看PC診斷表，這兩個(gè)地址也是0。跟據(jù)梯型圖可知X9,3先于X6,5是主要矛盾,X9,3(DOOR OPEN)無信號(hào)，表示門沒開，我仔細(xì)觀查了接近開關(guān)上的發(fā)光二極管，綠色正常。此時(shí)觀察的結(jié)果與機(jī)床診斷的結(jié)果產(chǎn)生矛盾。我認(rèn)為應(yīng)該以機(jī)床診斷為準(zhǔn)。為了驗(yàn)證這個(gè)想法，我用手動(dòng)方式將機(jī)械手開回起始位置，在MDI方式下輸入T1 M06，重新運(yùn)行換刀程序，可再一次壞在這里。于是我將開關(guān)拆下檢查，用一磁力表座去感應(yīng)它，開關(guān)燈又亮了，可X 9,3 仍無反映。結(jié)論:"開關(guān)壞了"。更換一個(gè)新的，故障排除。此例說明：在維修數(shù)控機(jī)床時(shí)，不要太相信自己的眼腈，要相信機(jī)床的診斷功能。
二、定位精度對(duì)換刀的影響
臺(tái)灣產(chǎn)五面體加工中心換刀故障。機(jī)床型號(hào)：“KMC－700 HV” 系統(tǒng)采用 FANUC--700 0－M，機(jī)床主軸可立臥轉(zhuǎn)換，刀庫有60個(gè)刀位，換刀程序設(shè)計(jì)為主軸在臥式狀態(tài)下進(jìn)行。如果主軸在立式狀態(tài)下工作，執(zhí)行換刀程序時(shí)需先將主軸向上移至Y軸零點(diǎn)，轉(zhuǎn)成臥式再下移至換刀點(diǎn)方可進(jìn)行換刀，換刀結(jié)束后還得反回立式，整個(gè)過程路顯麻煩。刀庫驅(qū)動(dòng)采用伺服電機(jī)，如果刀位發(fā)生位置偏差， 調(diào)整參數(shù) D 626 即可，主軸采用電主軸，電機(jī)轉(zhuǎn)子就是主軸，沒有齒輪，整個(gè)換刀機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，修理相對(duì)間單，但前斷時(shí)間出個(gè)問題。操作者反映機(jī)床不換刀了，趕到現(xiàn)場(chǎng)，我看到機(jī)械手停在主軸左側(cè)，機(jī)床沒有任何報(bào)警，我檢查了PC的有關(guān)診斷地址一切正常。幾天以后故障又出，經(jīng)仔細(xì)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1 當(dāng)機(jī)械手不抓刀時(shí)，空運(yùn)行一切正常，說明控制系統(tǒng)正常。
2 帶刀運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生問題，都出現(xiàn)在機(jī)械手完成 180 度回轉(zhuǎn)，刀臂收回，然后退出主軸時(shí)。并發(fā)現(xiàn)主軸有角度位移。
故障分析：該機(jī)械手采用橫向插入式方法抓刀，當(dāng)機(jī)械手從主軸退出時(shí)，刀爪對(duì)主軸有個(gè)拉力，如果刀爪中心與主軸中心不同心，上下刀爪的拉力不平衡，主軸偏向那邊的刀爪可能對(duì)主軸產(chǎn)生一個(gè)扭力拉動(dòng)主軸。如果這個(gè)力大于電機(jī)鎖停力矩，主軸定向可能會(huì)失效。而當(dāng)?shù)侗廴プサ稌r(shí)，由于機(jī)械手上有定位塊，這個(gè)矛盾不突出。為了驗(yàn)證這個(gè)想法，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，我用手去轉(zhuǎn)主軸，結(jié)果很容易就轉(zhuǎn)動(dòng)了——主軸定向被破壞了。
解決措施：在MDI方式下輸入G91 G30 Y0 Z0，運(yùn)行這一段，使主軸開至換刀點(diǎn)，手動(dòng)運(yùn)行機(jī)械手至主軸側(cè)。（圖四）找來檢驗(yàn)棒測(cè)量，主軸向上偏0.3 mm，我先反復(fù)執(zhí)行M19主軸定向操作，調(diào)整控制定向角度的參數(shù)P 6577，至兩個(gè)定位塊平行誤差小于0，05mm，然后再借助檢驗(yàn)棒精調(diào)機(jī)械手橫向定位螺釘和Y軸第二參考點(diǎn)參數(shù)P 736，使主軸下移0.15mm解決了問題。
