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經濟型數控車床自動換刀（dāo）原理與維修

2022-5-12 來源：山東華宇工學院作者：趙宏霞

摘要：目的：保（bǎo）證經濟型數控車床運行的穩定性，要優化自動換刀裝置的運行效果，維持運行作業效（xiào）率質量。方法（fǎ）：在（zài）明（míng）確經濟型數控車床自動換（huàn）刀原理的同時，針對可能存在（zài）的（de）問題予以預警分析，並（bìng）及時落實維修處（chù）理工作，依（yī）據故障查找（zhǎo）、故障原（yuán）因分析、故障維修排除、檢測運行的流程完善（shàn）相關維修工作，並（bìng）對（duì）回轉刀架換刀、更換主軸頭換刀、帶刀庫（kù）自動換刀係統予以集中分析，了解容量、布局以及具體結構對數控車床自動換刀工作產生（shēng）的影響，全麵分析和明確具體的（de）換刀流程。結論：為後續全麵提高維護（hù）養（yǎng）護水平提供保障，充分發揮數控車床應用優勢，提高經濟型數控車床（chuáng）的實（shí）際應用效率。

關鍵詞：經濟型數控車床；自動換刀；原理；維修

在經濟（jì）型數控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（gāng）性強的實際應用標準，避免（miǎn）故障問題對（duì）應用效（xiào）率產生的影響，則需（xū）打造良好的設備應用環境。目（mù）前，中小企業中，經濟型數控車床（chuáng）的應用範圍（wéi）較廣（guǎng），為保證其應用效果，就需及時排除故障。另外數控係（xì）統中電子器件的

性（xìng）能和壽（shòu）命離散性較高，利用電氣控製必然會存在應用隱患，所以（yǐ）須及（jí）時檢索故障原因。

1、經（jīng）濟型數控車床自動換刀原理和（hé）具體操作

1.1 基本原理

電動刀架的基本工作原理如下：係統在獲取（qǔ）指令後發出對應的換刀（dāo）信號（hào），從（cóng）而配合相應的處理工序對（duì）繼電器予以控製，實現電（diàn）機正轉，借助（zhù）渦輪元件、蝸杆遠近及螺杆遠近將銷盤直接推動到指定（dìng）高度，此時離合（hé）銷就（jiù）會進（jìn）入離合（hé）盤（pán）槽（cáo），帶（dài）動歐承重（chóng）實現（xiàn）上刀位的轉位處理。到達刀位後，霍爾元件發出信號（hào），電動（dòng）機自動反轉，此時，反（fǎn）靠銷進入盤槽（cáo），刀（dāo）架就能（néng）進行基礎的粗定位處理，利用銷盤下降的指令處理方（fāng）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，還要借助強電回路控製、交流回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（jī）床PLC實現（xiàn）換刀處理，匹配 I/O 信號進行邏輯處理計算分析，完成順序控製。

1.2 具體操作

1.2.1 回轉刀架換刀操作

回轉刀（dāo）架（jià）應用處理過程中，因其本（běn）身具有（yǒu）較好的強度和剛度，故才能承受粗加工產生的切削力，為滿足重複定位的精度，要按照標準流程完成相（xiàng）應操（cāo）作。

（1）抬起刀架。在數控裝置獲取（qǔ）對應換刀指令後，壓力油會從入孔直接進（jìn）入壓緊液壓（yā）缸（gāng）的（de）下腔，形成初始指（zhǐ）令應用（yòng）模式，對應的活塞上升（shēng），刀架體隨之抬起，此時利用具有定位功能的活動插銷完成合攏（lǒng）和脫開處理，有效維持應用效果。與此同時，活塞杆的下（xià）端齒輪離（lí）合器和空套齒輪形成結合作用，完成初始工作內容。

（2）刀架完（wán）成轉位處理。刀架（jià）抬起操作結束後，壓（yā）力油進入轉位液壓缸，活塞隨之移（yí）動，借助連接板帶動齒輪產生對應方向（xiàng）的移動，空套（tào）齒輪形成逆時針轉動模式，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齒輪周長的1/6，配合限位開關建立對應（yīng）的控製方案。

（3）刀架壓緊處理。轉位操作結束後，壓力油進入（rù）壓緊（jǐn）液壓缸上腔，活塞此時帶動刀架體形成下降趨勢（shì），齒輪帶動圓柱固定插銷，配合活動插銷在最大程度上消除定位銷和孔之間產生的間隙，從而有效形成反靠定位處（chù）理工序。另外，刀架（jià）體下降（jiàng）過（guò）程中（zhōng），定位活動插銷和固定插銷之間能形成夾緊的模式，同時齒輪和（hé）齒圈錐麵直接接觸，刀架就能完（wán）成新的位置定位夾緊操作，端齒（chǐ）離合器和空套齒輪分離。

（4）建立（lì）轉為液壓缸複位處（chù）理。刀架壓緊操作結（jié）束後，壓（yā）力油從孔直接（jiē）進入轉位液壓缸（gāng）腔體，此時活塞會直接借助壓力產生的風量帶動齒條完成複位操作，因端（duān）齒離合器本身已處於脫開狀態，所以齒條會直接帶動齒輪完成空轉。若是定位和（hé）夾緊操作均滿足動作要求和指令標準（zhǔn），則推杆和觸頭就能形成良性接觸，就會直接（jiē）發送換刀結束信號（hào），整個經濟型（xíng）數（shù）控車（chē）床就能繼續完成（chéng）匹配的（de）切削加（jiā）工操作。

1.2.2 更換主軸（zhóu）頭換刀操作

針對具有旋轉刀具的數（shù）控機床，有效進行主軸頭更換能在提升（shēng）操作效率的同時，還可（kě）以借助自動換刀優化工作（zuò）準確性和規範性。一般而（ér）言，磚塔的（de）不同主軸頭位置要預先安裝匹配不同工序的旋轉刀具，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（dòng）位置完成運動處理，保證主軸能帶動（dòng）刀具（jù）形成旋轉（zhuǎn）趨勢。此時，沒有處在加工位（wèi）置的主軸會自動和（hé）主運動模塊（kuài）脫開，避免出現誤操（cāo）作。

另外，因為空間位置存在一定限製，因此主（zhǔ）軸部位的（de）結構一般采取靈活運動模式，這就會對主軸係統的剛度有（yǒu）一定影響，要提升主軸的剛（gāng）度水平，則要限製主軸的實際應用數量，避免結構尺寸增大產生的（de）不穩定性因素。更換主軸頭處理方案最大的優勢在於能有效減少卸刀、裝刀等操作產生的偏差，維護應用可靠性合（hé）規發行，減（jiǎn）少換刀時間。

1.2.3 帶刀庫自動換刀係統處理模式

在加工的同時將（jiāng）刀具安（ān）裝（zhuāng）在標準刀柄位置，並調整尺寸，按照標準方式完成刀庫吹工序，維持主（zhǔ）軸應用的合理性（xìng），滿足精密加工的基本（běn）要（yào）求。這種處理方式使刀（dāo）庫能存放一定（dìng）數量刀具，符（fú）合工序加工的應用要（yào）求，也能（néng）提（tí）升機床（chuáng）的加工時效性，更適用於數控鑽床、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（zì）動換刀維修流程

2.1 故障查找

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

2.1.1 電（diàn）路故障查找

（1）確定刀架的具體換刀位置，若換刀位置準確，就直接啟動後續的換刀操作指令，然後開（kāi）始相應的檢查工作。若刀架位置不準確（què），就要對（duì）刀架位置予以（yǐ）修正，錯誤的刀架位置會對電路檢測的（de）時（shí）效性和準確性產生（shēng）影（yǐng）響（xiǎng）。

（2）打開刀架蓋，結合實（shí）際（jì）應用規範分析（xī）刀架內部的開關位置，多數設備都（dōu）會在四個（gè）角設置霍爾開關，觀察對應（yīng）位置的準確（què）性。

（3）關閉蓋子，開啟經濟型數控車（chē）床，進行試運行，觀察運行效果（guǒ）。若車（chē）床存在過衝或滯後運行問題，需集中開展故障分析。若開關位置和故障問題無關聯，就說明故障問題不是電路產生的。

2.1.2 機械故障查找

若要判斷數（shù）控車床自動換刀裝置是否存在機械（xiè）故障問題，需先進行拆卸分析，由於自動刀架應用內螺旋結構（gòu）完成傳動處（chù）理，因此卸載時要注意：一般以自（zì）上而下的方式完成拆卸，觀察霍爾開關位置是否存在改變或鬆動（dòng）；並觀察線頭、斷頭等位置，標記好後完成記錄。另（lìng）外，要依據操作規程插入蝸杆端頭（tóu）進行順時針旋轉檢測（cè），觀察端麵齒盤磨損情況，然後綜合判定其運行效果。

除此（cǐ）之外，操作人員要統計確認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（miǎn）過衝或（huò）滯後等問題對自動（dòng）換刀維修裝置產生影響。

2.2 故障原因分析

查找出故障後就要分析故（gù）障的主（zhǔ）要原因，然後才能落實相匹配的故（gù）障處理方案。

第（dì）一，檢查定位銷，確（què）認位（wèi）置，並測量銷孔，一般是提起刀架後測定機械位置和機械距離。

第二（èr），刀架抬起後，設備中銷釘的後端會受（shòu）到彈簧的推力，內（nèi）控長度隨之縮減，形成彎曲狀態（tài）。若阻力（lì）增加，則（zé）會造成刀（dāo）架超調亦或是刀架操作滯（zhì）後。

2.3 故障維修排（pái）除

判定相應問題後，就要製定對應的處理措施。本論述主要以機械故障維修（xiū）排除為例，一般要及時更換（huàn）圓柱（zhù）銷，確保定位的準確性。在應用過程中，圓柱銷在孔（kǒng）內實現滑（huá）動操作，方向（xiàng）為自（zì）上（shàng）而下，隻有保證其耐磨性、韌性和強度，才能保證應用過程合理性。利用 UQ材料時，要將其作（zuò）為基（jī）孔間隙材料，利用熱處理滿足HRC48-52硬度（dù）要求，實現裝（zhuāng）配工作和後處理工作。

另外，要對刀架渦輪（lún）蝸杆機構予以修複，確保精準定（dìng）位的同（tóng）時（shí），修（xiū）複後及時添塗紅丹粉，形成保護機理。要將蝸杆和渦輪拆卸後修複具體結構（gòu），確保維修應用的最優化。

在數控（kòng）車床（chuáng）應用管（guǎn）理中，傳感（gǎn）器問題、接口問題、電源故障問題等較為常見，利用新型技術體係配合數控原理分（fèn）析，就能提升故障維修的效率，從而減少故障產生的經濟（jì）損失。

2.4 檢測試行

在完成自動刀架裝配工作後，要對其（qí）進行精密性（xìng）檢測，以保證能及時分析刀架（jià）定（dìng）位（wèi）的精度。

（1）換刀操作中，要對4個基礎刀位進行依次換刀，觀察重複換刀動（dòng）作的連貫性，並及時觀測盤式刀庫中相應刀片的（de）情況，記錄數據，有效調整刀片位置。

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

（3）操作人員要借助 50 mm 量規和千分表（biǎo）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

案例1：以西門子802S係數控（kòng）車床（chuáng）為例，程（chéng）序從運行狀態切換（huàn）到換刀指令過程中出現（xiàn）運轉停止狀態，不（bú）能繼續（xù）後續操作。此時，要對數控係統指令操作予以存在異常。所以，及時（shí）調整電（diàn）源的兩相結（jié）構，數控機（jī）床恢複（fù）正常運行。

案例2：某焊礦機械（xiè）廠采（cǎi）用 CKD6163 係數控車（chē）床，執行換刀操作後，電機實現了正向旋轉，但是旋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（qí）他刀具發現問題消失，則判定是刀具問題，將刀位手（shǒu）動停（tíng）在故障位後，檢查發現存在高電平問題，說（shuō）明對應的霍爾元件出現損壞，更換霍爾元件後，整體車床運行恢複正（zhèng）常。

4、結束語

經濟型數控車床的應用範（fàn）圍在不斷擴（kuò）大，為維持其應用水平，需整合具體的應用要求，對質量和性（xìng）能予以關注，滿足安全性能高和定位準確的要求，優化自動換刀裝置的控製力，及時檢（jiǎn）索問題和故障並維修，利用針對性處理方案打造良好的工（gōng）作環境，優化數（shù）控車（chē）床的水平，實現經濟效益、社會效益的共贏（yíng）。

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