數控機床機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，數控機床作為典型的機電一體化產品，在各行業得到了廣泛應用。機械手換刀裝置是數控機床的重要組成部分，同時也是數控機床能夠高精度、高效率工作的重要原因。近年來，借助機械手換刀裝置，各行業的細小、復雜零部件均得到了有效加工，對于提高零部件加工水平具有重要的意義。不過，機械手換刀裝置可能在諸多因素的影響下出現各種故障，影響數控機床的工作效率。為此，對數控機床機械手換刀裝置進行闡述，分析數控機床機械手換刀裝置刀庫故障及維修方法，以及機械手的故障及維修方法。

1 數控機床機械手換刀裝置

機械手換刀裝置是數控機床中的重要組成部分，它能有效保證精度化、細小化零部件的加工。作為自動換刀功能的裝置，機械手換刀裝置在數控機床中的類型較多[1]，如雙主軸換刀、斗笠式換刀等。但目前，數控機床比較常用的仍是機械手換刀裝置。圖1為數控機床的機械手換刀裝置，有準確、快速的優點。數控機床工作過程中，利用機械手換刀裝置可以在最短的時間內完成換刀位與主軸上刀具的調換，由此縮短換刀的時間，提高數控機床的工作效率。

按照刀具進行劃分，機械手換刀裝置可以將其分為鏈式手換刀、盤式手換刀和格子式手換刀（圖2）：鏈式手換刀的刀庫與刀具，主要布置在鏈條環節上，有刀庫容量大和空間利用率高的特點；盤式手換刀的刀庫與刀具，主要呈圓周的狀態分布，有刀庫容量小、空間利用率低的特點；格子式手換刀的刀庫與刀具呈現縱橫排列，有刀庫容量大和空間利用率高的特點。

圖1 數控機床中的機械手換刀裝置

圖2 按照刀具劃分的機械手換刀類型

2 數控機床機械手換刀裝置刀庫故障及維修方法研究

2.1 刀盤定位不準及刀庫不能轉動

從刀庫故障及維修方面來分析機械手換刀裝置的故障。在諸多刀庫故障中，刀盤定位不準及刀庫不能轉動是常見的故障[2]。

刀盤定位不準的原因，可能是數控機床的電動機經過長期使用后，未及時對其進行檢查和維修，導致電動車的剎車器存在明顯的磨損現象。因此，提出的維修措施為：適當調節電動機剎車器的螺釘，避免刀盤定位不準故障的發生，提高數控機床機械手換刀裝置的應用水平。

引起刀庫不能轉動故障的原因較多：①可能是因為數控機床的電機經過長期使用，其機軸與蝸桿軸的聯軸器存在松動現象未被及時發現；②機械手換刀的PLC沒有輸出控制[3]；③數控機床工作中的變頻器出現故障，導致電機電力不足。由此，提出的維修措施為：①定期檢查電機軸與蝸桿軸的聯軸器，并及時對聯軸器進行調整；②設置PLC輸出裝置，并對該輸出裝置進行監控檢查；③定時檢查數控機床工作期間變頻器的電壓輸入與輸出情況，保證電機通電正常。

2.2 刀套上下不到位及倒刀時刀具掉落

機械手換刀裝置刀庫故障，也體現在刀套上下不到位及倒刀時刀具掉落。刀套上下不到位故障的原因主要有2方面：一是機械手換刀的刀套在安裝時的撥叉位置不準確；二是刀套的限位開關裝置在安裝時存在調整不當的現象，最終導致刀套的反饋出現誤差。維修措施：定期、及時檢查刀套限位開關的位置，同對開關進行合理的調整和撥叉，或根據刀套撥叉情況更換元件。

倒刀時刀具掉落的原因也有2個：一是機械手換刀的刀柄與拉釘的距離存在明顯差異，不夠合理；二是機械手換刀的刀套內彈簧夾的力度不夠，無法使其恢復到正常的位置。具體解決措施為：根據到機械手換刀的實際工作情況，適當對元器件進行調整或是更換。

2.3 刀套破裂及電動機燒壞

刀套破裂的原因有2種：一是在機械手換刀沒有定位之前，存在倒刀的動作或是刀盤轉動現象；二是在機械手換刀裝入刀具時，刀套被撞壞。具體故障維修措施為：根據機械手換刀的實際位置，適當調整刀盤的定位，將其與開關接近；或更換新的刀套。

電機燒壞故障的原因為電壓使用期間存在不合理和不正確的現象，電機的剎車被燒壞，刀具組件無法有效運轉等。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，檢查電機剎車器線圈是否損壞。

3 換刀裝置機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械手換刀的卡緊鎖壞掉未被發現，或者是機械手換刀的卡爪彈簧在長時間使用后，壓力減小。常用的維修措施為及時更換機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械手換刀的卡爪彈簧壓力過大，導致卡爪無法有效的縮回。針對此種故障，可以通過調整機械手換刀螺母和更換彈簧的方式，實現對機械手換刀故障的維修。由此可見，機械手故障刀具夾不緊和松不開故障，可以通過調整及更換彈簧的方式解決。

3.2 刀具交換時掉刀與刀臂不回位

刀具交換時掉刀故障的原因：①在更換機械手換刀時，主軸箱沒有回到正確的換刀點；②機械手換刀在抓刀時，并沒有在正確的位置上就開始拔刀；③機械手換刀的刀具與刀臂所用的夾刀點存在異常現象。提出以下幾種維修措施：①根據機械手換刀的工作狀態，對換刀點進行重新的設定；③及時調整換刀壓力值；③對夾刀點進行科學的校正。

刀臂不回位的故障原因：可能是機械手換刀的電路在連接時，存在接觸不良的現象；或是機械手換刀的刀臂存在明顯彎曲現象。其維修措施為：定期檢查電路，發現電路存在故障及時解決；根據刀臂的彎曲程度更換刀臂。

4 結語

借助先進的技術，可以提高生產自動化水平，促進數控機床行業的發展。作為設備的重要組成部分，機械手換刀裝置在數控機床中發揮著重要作用。但是，受多種因素影響，機械手換刀裝置在應用期間易出現故障。通過分析機械手換刀裝置在應用中的具體故障及可能產生的原因，提出具體解決措施，以提高機械手換刀裝置在數控機床中的應用水平。