17.斗笠式刀库换刀故障诊断
加工中心刀库（斗笠、圆盘）常见故障诊断及解决对策
加工中心刀库（斗笠、圆盘）常见故障诊断及解决对策
一．斗笠刀库故障
原因：
1．刀盘电机、进刀电机、退刀电机相序相反
2．进刀到位、退刀到位的信号检测线路有问题
3．主轴松到、紧刀到位信号检测线路有问题或推刀距离有偏差
4．主轴定位角度有偏差
5．主轴第二参考点有偏差
6．刀库乱刀号
7．刀盘计数开关损坏或刀盘旋转不停止
解决对策：
1．调整电机接线相序
2．调节进刀、退刀感应开关位置，如损坏更换
3．调节松、紧刀位置开关和打刀缸推刀距离
4．调节主轴参数3207（三菱）参数4077（发那科）至合适角度5．调节轴参数2038（三菱）参数1241（发那科）到合适坐标值及调节栅格量
6．做刀库刀号归零操作PLC开关16号（三菱），PMC开关K2.0（发那科）
7．调节计数开关位置，如损坏则需更换
二．圆盘刀库故障
原因：
1．刀盘电机、手臂电机相序相反
2．刀盘电机、手臂电机刹车松紧不当
3．刀套上及下位置有偏差或刀套气缸到位感应开关位置不合适
4．手臂扣刀位置有偏差，扣不紧，有异响
5．手臂未归零位，换刀动作不能继续
6．刀套号错乱。
刀库和换刀装置的故障诊断方法和维修分析
刀库和换刀装置的故障诊断方法和维修分析摘要：本文首先数控机床刀库与换刀装置为研究对象，首先简要分析了自动换刀装置的基本形式，指出了刀库及换刀机械手在日常运作时的常见故障，并给出了具体的维修方法，望能为此领域研究有所借鉴与帮助。
关键词：刀库;换刀装置;故障诊断;维修刀库与换刀装置是为大、中型加工中心提供配套支持，且实现自动换刀与刀具储备的两部分，乃是重型加工中心、高档加工中心的重要构成。
针对刀库来讲，其主要作用就是提供储刀位置，并且能够依程式控制，合理选刀具，并准确定位，以此完成刀具交换;而换刀装置则执行交换刀具的动作。
在实际运行当中，刀库和换刀装置经常会出现各种故障，因而会影响整个生产的正常开展。
本文结合实际情况，就其故障诊断方法及维修策略作一探讨。
1.自动换刀装置的基本形式（1）带刀库所对应的自动换刀系统。
针对此系统而言，其主要由两部分构成，其一为交换机，其二是刀库与刀具。
首先将加工时所需所有刀具均安装于刀柄上，于机外预先调整其尺寸，并按照特定方式，放到刀库当中。
在进行换刀时，首先会从刀库中选刀，并借助刀具交换装置，将刀具从刀库与主轴上取出，而在刀具交换后，把新刀具装到主轴上，然后把旧刀具放回到刀库当中。
需要指出的是，用于存放刀具的刀库容量很大，其除了能够安装于主轴箱的上方，还可根据现实需要，当作单独部件，安装于机床外，借助搬运装置而完成刀具的运送。
（2）更换主轴头换刀。
如果数控机床当中安装有旋转刀具，那么对主轴头进行更换，便是一种比较简单的方式。
针对主轴头来讲，一般情况下，其有两种方式，即立式与卧式，且经常用转塔的转位对主轴头进行更换，以此来达到自动换刀的目的。
而在转塔所对应的各主轴头上，事先便安装有能够满足各工序操作需要的旋转刀具。
当换刀指令发出之后，各主轴头会按照指定顺序，旋转至加工位置，且与主轴运动相连接，主轴将刀具带动，并进行旋转，而对于其他处在非加工位置的主轴，均和主运动之间呈脱开状态。
加工中心、刀架、刀库和换刀机械手的故障诊断及排除
一、加工中心、刀架、刀库和换刀机械手的故障诊断及排除加工中心ATC 斗笠式刀库动作过程故障分析摘要：加工中心可将铣、镗、钻、铰、攻螺纹等多项功能集于一身，大大提高了生产效率。
换刀装置（ATC）是加工中心的重要组成部分，也是加工中心故障率最高的部分，约有50%的机床故障与换刀装置有关。
斗笠式刀库是加工中心比较常见的一种换刀装置，在本文中，我结合自己的工作经验，对斗笠式刀库的动作过程及换刀过程中容易出现的故障进行了简要的分析和说明。
关键词：加工中心ATC 斗笠式刀库动作过程故障分析0 引言加工中心的一个很大优势在于它有ATC装置，使加工变得更具有柔性化。
加工中心常用的刀库有斗笠式、凸轮式、链条式等，其中斗笠式刀库由于其形状像个大斗笠而得名，一般存储刀具数量不能太多，10~24把刀具为宜，具有体积小、安装方便等特点，在立式加工中心中应用较多。
1 斗笠式刀库的动作过程斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动，首先，取下主轴上原有刀具，当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具；其次主轴安装新刀具，这时刀库转动，当目标刀具对正主轴正下方时，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具夹紧后，刀库退回原来的位置，换刀结束。
刀库具体动作过程如下：1.1 刀库处于正常状态，此时刀库停留在远离主轴中心的位置。
此位置一般安装有信号传感器（为了方便理解，定义为A），传感器Ａ发送信号输送到数控机床的PLC中，对刀库状态进行确认。
1.2 数控系统对指令的目标刀具号和当前主轴的刀具号进行分析。
如果目标刀具号和当前主轴刀具号一致，直接发出换刀完成信号。
如果目标刀具号和当前主轴刀具号不一致，启动换刀程序，进入下一步。
1.3 主轴沿Z方向移动到安全位置。
一般安全位置定义为Z轴的第一参考点位置，同时主轴完成定位动作，并保持定位状态；主轴定位常常通过检测主轴所带的位置编码器一转信号来完成。
1.4 刀库平行向主轴位置移动。
刀库刀具中心和主轴中心线在一条直线上时为换刀位置，位置到达通过信号传感器（B）反馈信号到数控系统PLC进行确认。
刀库换刀异常故障诊断与维修
第18章学习情境十一刀库换刀异常故障诊断与维修14.1 加工中心刀库14.1.1 概述数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。
数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。
在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。
加工中心是为了满足产品的批量生产，通过自动更换不同的刀具在一次装夹中完成相应工序的全部加工，因此大大提高了加工效率。
加工中心是通过自动换刀系统实现刀具的自动换取的，根据刀库选取的不同，换刀系统的控制方式也不同。
刀库按其结构的不同分为斗笠式和凸轮式。
斗笠式刀库的特点是换刀过程简单，但对刀库的定位要求高，而且在换刀过程中需要轴配合其动作。
凸轮式刀库换刀过程复杂,有两个机械手配合其动作，换刀速度快。
斗笠式刀库的换刀过程需要轴的参与，而ＰＬＣ是无法直接参与数控轴的控制。
14.1.2 刀具的选择方式1．刀库系统刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置，其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。
藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。
大幅缩短加工时程，降低生产成本，这是刀库系统的最大特点。
数控机床所用的刀具，虽不是机床体的组成部分，但它是机床实现切削功能不可分割的部分，提高数控机床的利用率和生产效率，刀具是一个十分关键的因素，应选用适应高速切削的刀具材料和使用可转位刀片。
为使刀具在机床上迅速地定位夹紧，数控机床普遍使用标准的刀具系统。
数控车床、加工中心等带有自动换刀装置的机床所用的刀具，刀具与主轴连接部分和切削刃具部分都已标准化、系列化。
华中8型数控系统PMC控制刀库换刀动作故障的诊断与排除
华中8型数控系统PMC控制刀库换刀动作故障的诊断与排除摘要：本文利用华中8型数控系统的PMC在线诊断功能，对斗笠式刀库换刀过程出现的故障进行了十分详细的介绍，并针对这些常见的故障进行了分析以及具体的解决方法。
关键字：PMC；在线；故障诊断0前言数控机床在实际使用的过程中，刀库换刀动作出现故障是一个高频现象，为了解决这个问题，使得机床的维修时间减少，维修者必须掌握行之有效的诊断方法，才能尽快地将故障找出并排除，本文为读者介绍一种行之有效的方法：利用PMC在线诊断功能对刀库的换刀动作进行故障诊断。
使用PMC对刀库动作故障进行诊断的前提是对刀库控制的PMC逻辑控制比较熟悉，应该对斗笠式刀库PMC控制的程序已经能够充分得理解并熟悉其控制思路。
在此基础上，通过本文对PMC的应用，从而达到进一步加深认识的效果。
斗笠式刀库的换刀过程：回第二参考点→主轴定向→刀库进→主轴松刀→回第三参考点→刀库选刀→回第二参考点→刀库紧刀→刀库退→取消主轴定向。
当刀库在自动换刀时出现故障，如自动换刀时执行一半就停止动作，或者在换刀过程中出现报警时，我们可以根据系统的报警号进行相应的故障追踪。
在PMC的编程中，刀库的整个自动换刀动作是通过用户宏程序将各个分散的动作进行衔接组合而成的，而每个分动作都有其相应的报警号，当该动作在执行过程中出现故障，无法执行完成，那么就会产生相应的故障报警号。
故诊断过程中，利用系统产生的报警号进行故障的逆向追踪，这是PMC诊断的一种常用的方法。
与刀库相关的报警号地址如下表所示：地址号报警号报警内容G3010.1报警1换刀允许灯亮时，禁止转主轴G3010.2报警2松刀时禁止转主轴G3010.3报警3主轴定向时禁止转主轴G3010.4报警4主轴旋转时禁止松刀。
cnc加工中心常见15种故障诊断与对策【干货】
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如损坏更换10．检测电机线圈更换切削油泵电机11．校正切削油泵电机向，即可四、加工故障原因：1．X Y Z 轴反向间隙补偿不正确2．X Y Z 向主镶条松动3．X Y Z 轴承有损坏4 机身机械几何精度偏差5．主轴轴向及径向窜动6．系统伺服参数及加工参数调整不当7．客户编程程序有误8．X Y Z 轴丝杆，丝母磨损解决对策：1．千分表校正正确反向间隙2．调整各轴主镶条松紧情况，观测系统负载情况调整至及佳状态3．检测轴承情况，如损坏更换4．大理石角尺，球杆仪检测各项目几何精度，如偏差校正5．修复主轴内孔精度，主轴轴承窜动间隙，如不能修复更换6．调整伺服位置环，速度环增益，负载惯量比，加工精度系数，加减速时间常数7．优化，调整编程工艺8．借助激光干涉仪进行丝杆间隙补偿五、松刀故障故障原因：1．松刀电磁阀损坏2．主轴打刀缸损坏3．主轴弹簧片损坏4．主轴拉爪损坏5．客户气源不足6．松刀按钮接触不良7．线路折断8．打刀缸油杯缺油9．客户刀柄拉丁不符合要求规格解决对策：1．检测电磁阀动作情况，如损坏更换2．检测打刀缸动作情况，损坏更换3．检测弹簧片损坏程度，更换弹簧片4．检测主轴拉爪是否完好，损坏或磨损更换5．检测按钮损坏程度，损坏更换6．检测线路是否折断7．给打刀缸油杯注油8．安装符合标准拉丁六、机床不能回零点原因：1．原点开关触头被卡死不能动作2．原点挡块不能压住原点开关到开关动作位置3．原点开关进水导致开关触点生接触不好4．原点开关线路断开或输入信号源故障5．PLC 输入点烧坏对策：1．清理被卡住部位，使其活动部位动作顺畅，或者更换行程开关2．调整行程开关的安装位置，使零点开关触点能被挡块顺利压到开关动作位置3．更换行程开关并做好防水措施4．检查开关线路有无断路短路，有无信号源(+24V直流电源)5．更换I/O 板上的输入点，做好参数设置,并修改PLC 程式七、机床正负硬限位报警正常情况下不会出现此报警，在未回零前操作机床可能会出现，因没回零前系统没有固定机械坐标系而是随意定位，且软限位无效，故操作机床前必须先回零点原因：1．行程开关触头被压住，卡住(过行程)2．行程开关损坏3．行程开关线路出现断路，短路和无信号源4．限位挡块不能压住开关触点到动作位置5．PLC 输入点烧坏对策：1．手动或手轮摇离安全位置，或清理开关触头2．更换行程开关3．检查行程开关线路有无短路，短路有则重新处理。
数控机床刀库与换刀机械手常见的故障与排除方法
刀库是数控机床贮存刀具的地方，刀库的形式有盘式刀库和链式刀库两种。
换刀装置有机械手交换和无机械手交换两种形式，用来在主轴和刀库之间实现刀具交换，机械手换刀结构速度快，无机械手换刀结构简单，价格低廉，但换刀时间稍长。
刀库和换刀装置由于机械机构复杂，使用频繁，是数控机床较容易出故障的部位。
刀库和换刀装置常见的故障是刀库不能转动或转动不到位、刀套不能夹紧刀具、机械手夹刀不稳或机械手运动误差过大等。
刀库和换刀装置还装有机械原点和位置检测装置，由于电气原因造成刀库和换刀装置出现反馈信号错误的机会也很多。
刀库和换刀装置产生故障的原因主要是机械结构的磨损和电气元件松动造成的，另外与装配时的调整不到位也有一定关系。
表2 刀库与换刀机械手常见的故障与排除方法。
刀库及换刀装置故障诊断与维修
确 保 装 到 位 ． 牢 靠 ． 检 查 刀 座 上 的 装 并 锁 紧装 置是 否可 靠 （ ） 常检 查 刀 库 的 回零 位 置 是 否 ４经 正确 ． 查 机床 主 轴 回换 刀 点 位置 是 否 检
到 位 ． 现 问 题 要 及 时 调 整 ． 则 不 能 发 否
卡 紧爪 弹簧压 力 过 小 ： 弹 簧后 面 的螺 或 母 松 动 ： 刀 具 超 重 ： 机 械 手 卡 紧锁 或 或
否 正 常 ：Ｌ 无 控 制 输 出 ． 可 能 是 接 口 ＰＣ
数 控 机 床 使 用 的 回转 刀 架 是 最 简 单 的 自动 换 刀 装 置 。 四方 刀 架 、 角 有 六 刀 架 ， 在 其 上 装 有 四把 、 把 或 更 多 即 六
的 刀 具 回 转 刀 架 必 须 具 有 良好 的 强 度
刀库及 换 刀装 置故 障诊 断与维修
周 瑜 飞
（ 南株 洲 职业技 术学 院 湖 南 株 洲 湖
摘
４ ３０ ） １ ０ ０
要 ： 明 了数 控 机床 刀库故 障诊 断的 理论 根 据 ； 出故 障诊 断与 维修 的基 本 方 法和 步骤 ； 通过 阐 指 并
精 选来 自一 线 的各类 典 型故 障 。 具体 详 细地介 绍 了故 障 的分析 与 处理过 程 。
板 中的 继 电器 失效 ：机械 连 接过 紧 ； 电
网电压 过低 刀库 转不 到位 的原 因可 能
有： 电动机 转 动故 障 ， 传动 机构 误差 。 （） ２ 刀套 不 能夹 紧刀 具 。原 因可 能 是 刀套 上 的调 整 螺钉 松 动 ．或 弹 簧 太 松 ． 成 卡紧 力不 足 ： 刀具超 重 。 造 或
关键 词 ： 库 ； 刀装 置 ； 刀机械 刀 换 换 中 图 分 类 号 ：Ｇ ５ Ｔ ６９ 文 献标 识码 ： Ａ
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6． 主轴无法松刀的故障诊断方法
7． 主轴箱上升后刀库不转动选刀的故障诊断方法
教学 1．教学场地：教室 条件 2．薄膜投影仪
3.换刀拉杆模型
教学
方法 组织
教师主讲1节课，第2节课小组研讨所选问题。
形式
教学 流程 与活 动
1． 老师讲解换刀程序与过程，相关换刀梯形图 2． 各小组研讨XH714D主轴装配图、刀库装配图、电气
教案
学习领域：数控机床装调与故障诊断 教学时间：2010/5 编号：17 适 用班级：数控技术
学习 情景
三、数控 机床的常 见故障诊
断
学习 任务
加工中心 的故障诊
断
学 习 阶 段
斗笠式刀库 换刀
故障诊断
教学 时间
2
工作
以XH714D加工中心实际故障为例，介绍HCBT（CT）
情景 4012LV型斗笠式刀库不前进、主轴箱上升后不转动选刀、
描述 无法准停等故障的诊断方法。
学习 任务 描述
1． 主轴无法准停的故障诊断 2． 当主轴移至第二参考点且准停后，刀库不前进的故障
诊断 3． 主轴无法松刀的故障诊断 4． 主轴箱上升后刀库不转动选刀的故障诊断
与其 他任 务的 关系
在完成数控机床主轴电气与机械故障诊断后实施。
学习 目标
1． 能以小组合作方式识读XH714D主轴及HCBT（CT） 4012LV型斗笠式刀库装配图
2． 能分析相关梯形图 3． 会叙述刀库换刀的工作过程，本组检查故障的方法与
步骤
学习 内容
1. 斗笠式刀库M06换刀程序及换刀过程 2. XH714D主轴及HCBT（CT）4012LV型斗笠式刀库装配图、 电气图、气动系统图
3. 与换刀故障相关的梯形图、控制框图 4. 主轴无法准停的故障诊断方法 5． 当主轴移至第二参考点且准停后，刀库不前进的故障