刀库故障及维修机床数控机床

刀库控制非常复杂，涉及到的硬件主要是伺服电机传动或普通交流电机传动或液压马达、电磁阀、接近开关、行程开关、等器件，通过复杂的PLC程序对刀库进行控制，实现数控机床加工中心自动换刀或手动换刀、卸刀、装刀等动作。

作为一名合格的优秀技工，熟悉NC参数、刀库动作的流程、电磁阀的工作原理等是十分必要的，因为只有这样才能更好的调试、维修及维护刀库。

1.刀库动作时序一般流程图
图1-1 刀库动作的时序流程图
刀库动作的一般流程如图1-1所示，熟悉刀库动作的流程对故障分析及调试有一定的指导意义，刀库动作的控制主要包括自动换刀和手动换刀，刀库的硬件并不是很复杂，那么是如何实现复杂的刀库控制呢？主要是通过PLC程序对刀库进行控制，使刀库能够安全、可靠、稳定的完成复杂控制。

2．刀库及换刀机械手的常见故障和维护
刀库及换刀机械手结构较复杂，且在工作中又频繁运动，所以故障率较高。

目前机床上有60％以上的故障都与之有关。

如刀库定位伸缩不到位，刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手动作误差过大等。

这些故障最后都造成换刀动作卡位，整机停止工作。

因此刀库及换刀机械手的维护十分重要。

2．1 刀库及换刀机械手的维护要点
(1)严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞。

(2)顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确，其他选刀方式也要注意所换刀具是否与所需刀具一致，防止换错刀具导致事故发生。

(3)用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位，装牢靠，并检查刀座上的锁紧装置是否可靠。

(4)经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，发现问题要及时调整，否则不能完成换刀动作。

(5)要注意保持刀具刀柄和刀套的检查机械手液压系统的压力是
否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常时应及时处理。

(6)开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是行程开关和电磁阀能否正常动作。

2.2目标刀套定位不准确
由于刀库电机存在制动，PLC程序的循环扫描周期的延迟，所以在刀库进行找到时会出现定位不准，因此，通过提前对目标刀套的控制来刀库电机的制动，以达到准确定位。

分析原因：在刀库旋转定位时，由于链式刀库的机械个性差，传动间隙大，从而导致定位精度差，在我厂购入吉辅链式刀库，早期没有定位夹紧装置，对刀库的调试工作更是带来了极大的困难。

刀套定位不准确，后来吉辅链式刀库增加了液压定位夹紧装置，极大的改善了刀套定位的准确性，但仍会出现定位不准的现象，后来通过完善硬件和软件（PLC程序）弥补了刀套定位不准的现象。

解决方案：通过增加软件PLC程序（FC22）和硬件接近开关及中间继电器等等。

PLC程序增加的部分：
CALL FC 22
IN0 :=1
IN1 :=MW366 //当前刀套
IN2 :=DB100.DBW103 // 目标刀套
IN3 :=B#16#0
IN4 :=M392.3 //启动FC22
OUT5:=M368.0 //正转输出
OUT6:=M368.1 //反转输出
OUT7:=M365.1 //刀套找到
OUT8:=MW104
OUT9:=M310.2
L MW 366 //将MW366装载到累加器中
T MW 376 //预控制位置
A M 368.0 / /正转输出
JCN M008 //M 368.0等于0时跳转到M008
L MW 376 //MW 376 减1之后，转载到MW376中
L 1
-I
T MW 376
M008: A M 368.1 //反转输出
JCN M009
L MW 376 // MW 376 加1之后，转载到MW376中
L 1
+I
T MW 376
M009: NOP 0
O M 368.0 //正转输出
O M 368.1 //反转输出
A(
L MW 376 //当前刀套号
L DB100.DBW 103 // 目标刀套
==I //判断目标刀套号是否实际旋转到的刀套号是否一致
)
AN M 365.1 //当前刀套号与目标号是否相等
= M 330.0 //预控制点
A M 330.0
L S5T#200MS
SD T 51 //接通延时定时器200ms
A T 51
S Q 57.3 //Q-1 刀库电机抱闸松开
R T 51
A I 46.1 //刀库计数信号
A M 365.1
R Q 57.3 //刀库电机抱闸加紧，即电机制动M002: NOP 0
A M 392.3
A M 365.1
FP M 310.3 //上升沿触发M 310.3
R M 392.3 //复位FC22
注：FC22是西门子针对刀库调试做的一个刀库旋转方向的判断的子
程序。

2.2.1 故障之前的电气原理图如图2.2-1所示：
图2.2-1 故障之前的电气原理图
由图2.2-1知，刀库驱动交流电机+Q1的正反转通过KM26，KM26A 接触器控制，而它们的导通又是通过中间继电器KA61.1、KA61.2控制。

2.2.2刀库控制元件位置图2.2-2
图2.2-2 刀库控制元件位置图
2.2.3 解决故障之后的电气原理图
图2.2-3解决故障之后的电气原理图
由图2.2-3知，刀库驱动交流电机+Q1的正反转通过KM26，KM26A
接触器控制，而它们的导通分别通过中间继电器KA61.1、KA101，KA61.2、KA101控制，KA101又是通过KA100，即检测到PLC的输入口有信号的时候导通，由图2.2-2知，⑿是接近开关，作用是统计经过它的刀套号，每经过一个刀套号，PLC输入口I46.1就可以检测一个高电平信号。

通过调用PLC功能块FC22需要传递给它几个参数，即输入当前的刀套号、目标位置号等信号。

FC22通过对当前的刀套号和目标位置号比较，计算等逻辑处理，如果相等则不旋转刀库，如果不相等，FC22将会计算出当前刀套号与目标位置号距离，并判断最短路径，按照最短路径输出正转或反转信号，来控制刀库的正反转。

因此，通过提前对目标刀套的控制来制动刀库电机，以达到准确定位。

2．3 刀库的故障
刀库的主要故障有；刀库不能转动或转动不到位；刀套不能夹紧刀具；刀套上下不到位等。

(1)刀库不能转动或转动不到位。

刀库不能转动的原因可能有：联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器
松动；变频器故障，应检查变频器的输人、输出电压是否正常；
PLC无控制输出．可能是接口板中的继电器失效：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，造成卡紧力不足，或刀具超重。

(3)刀套上下不到位。

原因可能是装置调整不当或加工误差过大而造成拨叉位置不正确；限位开关安装不正确或调整不当而造成反馈信号错误信号。

2．4 换刀机械手故障
(1)刀具夹不紧掉刀。

原因可能是卡紧爪弹簧压力过小：或弹簧后面的螺母松动：或刀具超重：或机械手卡紧锁起作用等。

(2)刀具夹紧后松不开。

原因可能是松锁的弹簧压合过紧。

卡爪缩不回：应调松螺母．使最大载荷不超过额定数值。

(3)刀具交换时掉刀。

换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移，机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀，都会导致换刀时掉刀，这时应重新移动主轴箱，使其回到换刀点位置，重新设定换刀点。

(4)机械手换刀速度过快或过慢以气动机械手为例，气压太高和换刀气阀流开口太大或太小都会使换刀速度过快或过慢，此时应调整气压大小和节流阀开口大小。

2.5 主轴刀具不能夹紧到位
故障现象：刀具送入主轴时不能安全进入拉刀
原因：1）、打杆与爪手拉杆之间的距离大于5mm。

2）、主轴换刀压力不够。

排除故障方法：
1.气液缸及其管路是否有泄漏；
2.压缩空气压力是否达到0.329Mpa以上；
3.检测换刀液压油是否足够；
若有上述现象，请检修，使主轴换刀压力达到7-8Mpa。