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經濟型（xíng）數控車床自（zì）動換刀原理與維修

2022-5-12 來源（yuán）：山東華宇工（gōng）學院（yuàn）作者：趙宏霞（xiá）

摘要：目的：保證經濟型數控車床運行的（de）穩定性（xìng），要優化自動換刀裝置的運行效果（guǒ），維持運行作業效率質量。方（fāng）法：在明確經濟型數控車床自動換刀原理的同（tóng）時，針對可（kě）能存在的問題予以預警分析，並及時落實維修處理工作，依據故障查找、故（gù）障原因分析、故障維修排（pái）除、檢（jiǎn）測運（yùn）行的流程完（wán）善相關（guān）維修工作，並對回轉刀架換刀、更換主軸頭換刀、帶刀庫自動換刀係統予以集中分析（xī），了解容量、布局以及具體結（jié）構對數控車床自動換刀工作產生的影響，全麵分析（xī）和明確具體的換刀流程。結論（lùn）：為後續全麵提高維護養護水平提供保障，充（chōng）分發揮數控車床應用優勢，提高經濟型數控車床的實際應（yīng）用效率。

關鍵詞：經濟型數控車床；自動換刀；原理；維修

在經濟型數（shù）控（kòng）車床應用管理過程中，要維持自動換刀裝置定位的準確性，確保能貼合換刀時間短、剛性強的實際應用標準，避免故障問題對應用效率產生的影響（xiǎng），則需打造良好的設備（bèi）應（yīng）用環境。目前（qián），中小企業中，經濟型數控車床的應用範圍（wéi）較廣，為保證其應用（yòng）效（xiào）果，就需（xū）及時排除故障。另外數控係統中電子器件的（de）

性能和壽命（mìng）離散性較高，利用電氣（qì）控製必然會存在應用隱患，所以須及時檢索故障原因。

1、經濟型數控車床自動換刀原理（lǐ）和（hé）具體操作

1.1 基本原理

電動刀架的基本工作原理如（rú）下：係統在獲（huò）取指令後發出對應的換刀信號，從而配合相應的處理工序對繼（jì）電器予以控製，實現電機正轉（zhuǎn），借助（zhù）渦輪元件、蝸杆遠近及螺杆遠近將（jiāng）銷盤直接推動到指定（dìng）高度，此時離合銷就會進入離合（hé）盤槽，帶動歐承重實現上刀位的轉位處理。到達刀位後，霍爾（ěr）元件發出信（xìn）號，電動機自動反轉，此時，反靠銷進入（rù）盤槽，刀架就能進行基礎的粗定位處理（lǐ），利用銷盤下降的指令處理方式，確保端齒匹配度合理，實現精準定位。

與此同時，在刀架換刀應用工序中，還要借助強（qiáng）電（diàn）回路控製、交流回（huí）路控製和信號回路控製基礎單位完成電氣控製。常規化的四工位刀架要借助機床PLC實現換（huàn）刀處理，匹配 I/O 信號進行邏輯處（chù）理（lǐ）計算分析，完成順序控製。

1.2 具體操作

1.2.1 回轉刀（dāo）架換刀操作

回轉（zhuǎn）刀架應用處理過程中，因其本身具有較好的強度和剛度，故才能承受粗加工產生的切削力，為滿足重複定（dìng）位的（de）精度，要按照標準流程完成相應操作。

（1）抬起刀架（jià）。在數控裝置獲取對應換刀指令後，壓力油會從（cóng）入孔直接進入壓緊液壓缸的下腔，形成初始指令應用模式，對應的活塞上升，刀架體（tǐ）隨之抬起，此時利用具有定位功能的活動插銷完成合攏和脫開處理，有效維持應用效果。與此同時（shí），活塞杆的下端（duān）齒輪離合器和空套齒輪（lún）形成結合（hé）作用，完成初始工作內容。

（2）刀架完成轉位處理。刀架抬起操作結（jié）束後，壓力油進入轉位液壓缸，活塞隨（suí）之移動，借助連接板帶動齒輪產生對應方向的移動（dòng），空套齒輪形成逆（nì）時（shí）針轉動模式（shì），借助端齒離合器將刀架旋轉到固定角度。此時，活塞的整個行程軌跡一般是（shì）齒輪周長的1/6，配合限位開關建立對應的控製方（fāng）案。

（3）刀架壓緊處（chù）理。轉位操作結束後，壓力油進入壓緊液（yè）壓缸上腔，活塞此時（shí）帶（dài）動刀架體形成下降趨勢，齒（chǐ）輪帶（dài）動圓柱固定插銷，配合活（huó）動插銷在最大程度上消除定位銷和孔（kǒng）之間產生的間隙，從而有效形成反靠定位處理工序。另外（wài），刀架體下降過（guò）程中，定位活動插銷和固定插銷之間能形成夾（jiá）緊的模式，同時齒輪（lún）和齒圈錐麵直接接觸，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（fèn）離。

（4）建立轉為液壓缸複位處理。刀（dāo）架壓緊（jǐn）操作結束後，壓力油從孔直接進入轉位液壓缸腔體，此時活塞會直接借助壓力產生的風量帶動齒條完成（chéng）複位操作，因端齒離合器本身已處於脫開狀態，所以齒條會直接（jiē）帶動（dòng）齒輪完成空轉。若（ruò）是定位（wèi）和（hé）夾緊操作（zuò）均滿足動作要求和指令標準（zhǔn），則（zé）推杆和觸頭就能形成良（liáng）性接觸，就會直接發送換刀結束信號，整個經濟型數控（kòng）車床就能繼續完成匹配的切削（xuē）加工操作。

1.2.2 更換主軸頭換刀操作

針對具有旋轉刀具（jù）的數控機床（chuáng），有效進行主（zhǔ）軸頭更換能在提升操作效率的同時，還可以借助自動換刀優化工作準確性和規範性。一般而言，磚塔的不同主軸頭位置（zhì）要預先安裝匹配不同工序的旋轉刀具（jù），在係統接收到對應換刀指令後，主軸頭就會依次旋轉到加工的具體位置，並且有效連接（jiē）主軸運動位置完成運動處理，保證主軸能帶（dài）動（dòng）刀具形成旋轉趨勢（shì）。此時，沒有處在加工（gōng）位置的主軸會自動和主運動模塊脫開，避免出現誤操作。

另外（wài），因為空間位（wèi）置存在一定限製（zhì），因此主軸部（bù）位的結構一般采取靈活運動模式，這就會對主軸係統（tǒng）的剛度有一定（dìng）影響（xiǎng），要提升主軸的剛度水平（píng），則要限製主軸的實際（jì）應用數量，避（bì）免結構尺寸增大產生的不穩定性因素。更換主軸頭處理方案最大的優勢在（zài）於能有效減少卸刀、裝刀（dāo）等操（cāo）作產生的偏差，維護應用（yòng）可靠（kào）性合規發（fā）行，減少換刀時間。

1.2.3 帶刀庫（kù）自動換刀（dāo）係統處理模式

在加工的同時將刀具安裝在標準刀柄位置，並調整尺（chǐ）寸，按照標（biāo）準方式完（wán）成刀庫吹工序，維持主（zhǔ）軸應用（yòng）的合理性，滿足精密加工的基本要（yào）求。這種處（chù）理方式（shì）使刀庫能存放一定數量刀具，符合工序加工的應用要求，也能提升機床（chuáng）的加工時效性，更適用於（yú）數控鑽床、數控銑床等自動換刀裝置處理工序中。

2、經濟型數控車床自動換刀（dāo）維修流程

2.1 故障（zhàng）查找

為保證維修效果，在發現電路故障後須及（jí）時進行對應（yīng）位置的查找，從而維持（chí）綜合（hé）維修處理的效果，一般是從電路故障和機械故障兩個方麵予以分析（xī）。

2.1.1 電路（lù）故障查找

（1）確（què）定刀（dāo）架的（de）具體換刀位置，若換刀位（wèi）置準（zhǔn）確，就直接啟動後續的換刀操作指令，然後開始相應的檢查工作。若刀架位置不準確，就要對刀架位置予以修正（zhèng），錯誤的刀架（jià）位置會對電路檢測的時效性和準確性（xìng）產（chǎn）生影響。

（2）打開刀架蓋，結合實際（jì）應用規範分析刀架內部的開（kāi）關位（wèi）置，多數（shù）設備（bèi）都會在四個角設置霍爾開關，觀察（chá）對應位置的準確（què）性。

（3）關（guān）閉蓋子，開啟經濟型數控車（chē）床，進（jìn）行試運（yùn）行，觀察（chá）運行效果。若車床存在（zài）過（guò）衝或滯後運行問題，需集中開展故障分（fèn）析。若開關位置和故障問題（tí）無（wú）關聯，就說明故障問題不是電路產生的。

2.1.2 機械故障查找

若要判（pàn）斷數控車床自動換刀裝置是否存在機械故障問題（tí），需先進行（háng）拆（chāi）卸分（fèn）析，由於自動刀架應用內螺旋結構完成傳動處理，因此卸載時（shí）要注意（yì）：一般（bān）以自上而下的（de）方式完成拆（chāi）卸，觀察霍爾（ěr）開關（guān）位置是否存在改變或鬆動；並觀（guān）察（chá）線頭、斷頭（tóu）等位（wèi）置，標記好後完成記錄。另外，要依據操作規程插（chā）入蝸杆端頭進行順（shùn）時針旋轉檢測，觀察端麵齒（chǐ）盤磨損情況（kuàng），然後綜合判定其運行效果。

除此之外，操作人員要統計確認（rèn）換刀裝置的檢測結果，尤其是端麵齒板的（de）磨損狀態（tài），避免過衝或滯後等（děng）問題對自動換刀維修裝置產生（shēng）影響。

2.2 故障原因分析

查（chá）找出故障後就要分析故障的主要（yào）原因，然後才能落實相（xiàng）匹配的故障處理方（fāng）案。

第一，檢查定位銷，確認位置，並測量銷孔，一般是提起刀架後測定機（jī）械位置（zhì）和機械距（jù）離。

第二，刀架抬起後，設備中銷釘的後端會受到彈簧的推力，內控（kòng）長度隨之縮減，形成彎曲狀態（tài）。若阻力增加，則會造成刀架超調（diào）亦或是刀架操作滯後。

2.3 故障維修排除

判（pàn）定（dìng）相應問題後，就要（yào）製定對應的處理措施。本論述主（zhǔ）要（yào）以機械故障（zhàng）維修排除為例，一般要（yào）及時更換圓柱（zhù）銷，確（què）保定位的準確性。在應用過程（chéng）中，圓柱銷在孔內實現滑動操作，方向為自上（shàng）而下，隻有保證（zhèng）其耐磨性、韌性和強度，才能保證應用過程合（hé）理性。利（lì）用（yòng） UQ材料時，要將其作為基（jī）孔間隙材料（liào），利用熱處理滿足HRC48-52硬度要求，實現裝配工作和（hé）後處理工作。

另外，要對刀架渦輪蝸杆（gǎn）機構予以修複，確保精準定位的同時，修複後及時添塗紅丹粉，形成保護機理。要（yào）將蝸杆和渦輪拆（chāi）卸（xiè）後修複具體結構，確保維修應用的最優化。

在數控車床應用管理（lǐ）中，傳（chuán）感器問題、接口問題、電源故障問題等較為常見，利用新型技術體（tǐ）係（xì）配合數（shù）控原理分析，就（jiù）能提升故障（zhàng）維修的效率，從而減少（shǎo）故障產生（shēng）的經濟損失（shī）。

2.4 檢測試行

在完成自動刀架裝配工作後，要對其進行精密性檢測，以保證能及時分析刀（dāo）架（jià）定位的精度。

（1）換刀操作（zuò）中，要對4個基礎刀位進行依次換（huàn）刀，觀察重（chóng）複換刀動作（zuò）的連貫性，並（bìng）及時觀測盤式刀（dāo）庫中相應刀片的情況，記錄數據，有效調（diào）整刀片（piàn）位置。

（2）利用小車天梯軸程序進行試運行分析，完成基礎試（shì）驗操作後對工位加裝外圓刀具，確保工件（jiàn）檢查的合理性（xìng）和完整（zhěng）性。

（3）操作人員要借助 50 mm 量規和千分表進行標準長度的測定和分析，圓度誤差為0.001 mm、重複定位精度為0.001 mm～0.002 mm。

3、案例（lì）

案例1：以西門子（zǐ）802S係數控車床為例，程序從運行狀態切換到換刀指令過程中出現運轉停止狀態（tài），不能繼續後續操作（zuò）。此時，要對數控係統（tǒng）指令操作予以存在異常。所（suǒ）以，及時（shí）調整（zhěng）電源的兩相結構，數控機床（chuáng）恢複正常運行。

案例2：某焊（hàn）礦機械廠采用 CKD6163 係數控車床，執行換刀操作後，電（diàn）機實現（xiàn）了正向旋轉，但是旋（xuán）轉出現連續不停的問題。維修人員利用重新編程的方式更其他刀具發現問題消失，則判定是刀具（jù）問題，將刀位手動停在故障位後，檢查發現存（cún）在高電平問題（tí），說（shuō）明對應的霍爾元件出現損壞（huài），更換霍（huò）爾元件後，整體車床運行恢複正常。

4、結束語

經濟型（xíng）數控車床的應用（yòng）範圍在不斷擴大，為維持其應用水平，需整（zhěng）合具體的應用要求，對（duì）質量和性能予以（yǐ）關注，滿足安全性能高（gāo）和定位準確的要求，優化自動換刀（dāo）裝置的控製力，及（jí）時檢索問題和故障並維修，利用針對性（xìng）處理方案打（dǎ）造良（liáng）好的工作環境，優化數控車床的水平，實現經濟效益、社會效益的共贏。

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