數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置故障與維修

潘升華

（中船廣西船舶及海洋工程有限公司，廣西欽州 535000）

0 引言

近年來，數(shù)控機(jī)床作為典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)械手換刀裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，同時(shí)也是數(shù)控機(jī)床能夠高精度、高效率工作的重要原因。近年來，借助機(jī)械手換刀裝置，各行業(yè)的細(xì)小、復(fù)雜零部件均得到了有效加工，對(duì)于提高零部件加工水平具有重要的意義。不過，機(jī)械手換刀裝置可能在諸多因素的影響下出現(xiàn)各種故障，影響數(shù)控機(jī)床的工作效率。為此，對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置進(jìn)行闡述，分析數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置刀庫故障及維修方法，以及機(jī)械手的故障及維修方法。

1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置

機(jī)械手換刀裝置是數(shù)控機(jī)床中的重要組成部分，它能有效保證精度化、細(xì)小化零部件的加工。作為自動(dòng)換刀功能的裝置，機(jī)械手換刀裝置在數(shù)控機(jī)床中的類型較多[1]，如雙主軸換刀、斗笠式換刀等。但目前，數(shù)控機(jī)床比較常用的仍是機(jī)械手換刀裝置。圖1為數(shù)控機(jī)床的機(jī)械手換刀裝置，有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床工作過程中，利用機(jī)械手換刀裝置可以在最短的時(shí)間內(nèi)完成換刀位與主軸上刀具的調(diào)換，由此縮短換刀的時(shí)間，提高數(shù)控機(jī)床的工作效率。

按照刀具進(jìn)行劃分，機(jī)械手換刀裝置可以將其分為鏈?zhǔn)绞謸Q刀、盤式手換刀和格子式手換刀（圖2）：鏈?zhǔn)绞謸Q刀的刀庫與刀具，主要布置在鏈條環(huán)節(jié)上，有刀庫容量大和空間利用率高的特點(diǎn)；盤式手換刀的刀庫與刀具，主要呈圓周的狀態(tài)分布，有刀庫容量小、空間利用率低的特點(diǎn)；格子式手換刀的刀庫與刀具呈現(xiàn)縱橫排列，有刀庫容量大和空間利用率高的特點(diǎn)。

圖1 數(shù)控機(jī)床中的機(jī)械手換刀裝置

圖2 按照刀具劃分的機(jī)械手換刀類型

2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置刀庫故障及維修方法研究

2.1 刀盤定位不準(zhǔn)及刀庫不能轉(zhuǎn)動(dòng)

從刀庫故障及維修方面來分析機(jī)械手換刀裝置的故障。在諸多刀庫故障中，刀盤定位不準(zhǔn)及刀庫不能轉(zhuǎn)動(dòng)是常見的故障[2]。

刀盤定位不準(zhǔn)的原因，可能是數(shù)控機(jī)床的電動(dòng)機(jī)經(jīng)過長期使用后，未及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢查和維修，導(dǎo)致電動(dòng)車的剎車器存在明顯的磨損現(xiàn)象。因此，提出的維修措施為：適當(dāng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)剎車器的螺釘，避免刀盤定位不準(zhǔn)故障的發(fā)生，提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械手換刀裝置的應(yīng)用水平。

引起刀庫不能轉(zhuǎn)動(dòng)故障的原因較多：①可能是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的電機(jī)經(jīng)過長期使用，其機(jī)軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器存在松動(dòng)現(xiàn)象未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)；②機(jī)械手換刀的PLC沒有輸出控制[3]；③數(shù)控機(jī)床工作中的變頻器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電機(jī)電力不足。由此，提出的維修措施為：①定期檢查電機(jī)軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器，并及時(shí)對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行調(diào)整；②設(shè)置PLC輸出裝置，并對(duì)該輸出裝置進(jìn)行監(jiān)控檢查；③定時(shí)檢查數(shù)控機(jī)床工作期間變頻器的電壓輸入與輸出情況，保證電機(jī)通電正常。

2.2 刀套上下不到位及倒刀時(shí)刀具掉落

機(jī)械手換刀裝置刀庫故障，也體現(xiàn)在刀套上下不到位及倒刀時(shí)刀具掉落。刀套上下不到位故障的原因主要有2方面：一是機(jī)械手換刀的刀套在安裝時(shí)的撥叉位置不準(zhǔn)確；二是刀套的限位開關(guān)裝置在安裝時(shí)存在調(diào)整不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，最終導(dǎo)致刀套的反饋出現(xiàn)誤差。維修措施：定期、及時(shí)檢查刀套限位開關(guān)的位置，同對(duì)開關(guān)進(jìn)行合理的調(diào)整和撥叉，或根據(jù)刀套撥叉情況更換元件。

倒刀時(shí)刀具掉落的原因也有2個(gè)：一是機(jī)械手換刀的刀柄與拉釘?shù)木嚯x存在明顯差異，不夠合理；二是機(jī)械手換刀的刀套內(nèi)彈簧夾的力度不夠，無法使其恢復(fù)到正常的位置。具體解決措施為：根據(jù)到機(jī)械手換刀的實(shí)際工作情況，適當(dāng)對(duì)元器件進(jìn)行調(diào)整或是更換。

2.3 刀套破裂及電動(dòng)機(jī)燒壞

刀套破裂的原因有2種：一是在機(jī)械手換刀沒有定位之前，存在倒刀的動(dòng)作或是刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象；二是在機(jī)械手換刀裝入刀具時(shí)，刀套被撞壞。具體故障維修措施為：根據(jù)機(jī)械手換刀的實(shí)際位置，適當(dāng)調(diào)整刀盤的定位，將其與開關(guān)接近；或更換新的刀套。

電機(jī)燒壞故障的原因?yàn)殡妷菏褂闷陂g存在不合理和不正確的現(xiàn)象，電機(jī)的剎車被燒壞，刀具組件無法有效運(yùn)轉(zhuǎn)等。故障維修措施是：定期檢查電壓使用情況，明確電壓是否與電源相匹配，檢查電機(jī)剎車器線圈是否損壞。

3 換刀裝置機(jī)械手常見故障及維修方法研究

3.1 刀具夾不緊與加緊后松不開

刀具夾不緊的原因可能是機(jī)械手換刀的卡緊鎖壞掉未被發(fā)現(xiàn)，或者是機(jī)械手換刀的卡爪彈簧在長時(shí)間使用后，壓力減小。常用的維修措施為及時(shí)更換機(jī)械手換刀的卡緊鎖和卡爪彈簧。刀具加緊后松不開故障的原因可能是機(jī)械手換刀的卡爪彈簧壓力過大，導(dǎo)致卡爪無法有效的縮回。針對(duì)此種故障，可以通過調(diào)整機(jī)械手換刀螺母和更換彈簧的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手換刀故障的維修。由此可見，機(jī)械手故障刀具夾不緊和松不開故障，可以通過調(diào)整及更換彈簧的方式解決。

3.2 刀具交換時(shí)掉刀與刀臂不回位

刀具交換時(shí)掉刀故障的原因：①在更換機(jī)械手換刀時(shí)，主軸箱沒有回到正確的換刀點(diǎn)；②機(jī)械手換刀在抓刀時(shí)，并沒有在正確的位置上就開始拔刀；③機(jī)械手換刀的刀具與刀臂所用的夾刀點(diǎn)存在異常現(xiàn)象。提出以下幾種維修措施：①根據(jù)機(jī)械手換刀的工作狀態(tài)，對(duì)換刀點(diǎn)進(jìn)行重新的設(shè)定；③及時(shí)調(diào)整換刀壓力值；③對(duì)夾刀點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的校正。

刀臂不回位的故障原因：可能是機(jī)械手換刀的電路在連接時(shí)，存在接觸不良的現(xiàn)象；或是機(jī)械手換刀的刀臂存在明顯彎曲現(xiàn)象。其維修措施為：定期檢查電路，發(fā)現(xiàn)電路存在故障及時(shí)解決；根據(jù)刀臂的彎曲程度更換刀臂。

4 結(jié)語

借助先進(jìn)的技術(shù)，可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展。作為設(shè)備的重要組成部分，機(jī)械手換刀裝置在數(shù)控機(jī)床中發(fā)揮著重要作用。但是，受多種因素影響，機(jī)械手換刀裝置在應(yīng)用期間易出現(xiàn)故障。通過分析機(jī)械手換刀裝置在應(yīng)用中的具體故障及可能產(chǎn)生的原因，提出具體解決措施，以提高機(jī)械手換刀裝置在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用水平。