加工中心刀库分类、特点及典型故障分析

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故障2、换刀动作中断 故障:米克朗加工中心的换刀故障
故障现象:换刀中止,无法继续进行换刀。 刀库形式:带机械手链式刀库、刀具管理方式为随机刀位管理。 故障形式:由于各种原因造成的换刀动作中断。 分析处理: 此设备的刀库动作是气压动力,所以换刀中止的绝大因素
是因为气压阻塞,并无法手动还原原始位置,即使还原了初始位置,有 可能系统记忆了错误的换刀位置从而再次停止报警,所以就要进行刀库 初始化。依照刀库操作手册将刀库门打开,将magazine panel下面的 板子拆除后发现一个传感器盒,按住上面的Teach按钮后待其上面红灯 闪烁,后将机械手臂手动开出待红灯闪烁50下之后,再将机械手臂手动 返回,此时等机械臂走完全程(机械臂慢速推出、退回,停到中间位置 ),上述过程手动时Teach键不能松开,而且手动操作刀库时需要输入 密码:250258,至此刀库机械臂的初始化完成。
•按照刀具管理 方式划分
•随机刀位管 理刀库
•固定刀位管 理刀库
3.1、固定刀位管理方式
• 固定刀位管理是在加工前,将加工所需要的刀具依照工艺 次序插入刀库刀套中,顺序不能有差,每一个刀具只对应一个 刀套。加工时按照固定刀的位置进行调刀,还刀。
• 如:1号刀具对应安装在1号刀套内,20号刀具对应安装在 20号到套内。在换刀过程中,如果主轴是1号刀需要更换20号 刀具时,首先需要刀库转动到1号刀套位置进行1号刀具的还刀 动作,还刀后刀库转动到20号刀具再进行取刀动作。不管一个 刀具被调用多少次,其刀具、刀套对应位置都不会改变。
⑷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。
⑸要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。 ⑹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。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。
刀库及换刀机械手的维护要点 ⑴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。 ⑵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。
⑶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。
•6•.B刀.松具刀交压换力时不掉够刀。 ••CA..松换刀刀缸时故主障轴等箱。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。
•B.机械手或刀库内卡到爪夹紧力不够。
二、刀具表的建立与调整
如果是在SIEMENS操作系统的设备上出现刀库乱刀情况,以 SIEMENS-840D操作系统为例:可根据以下示例,进行刀库 调整。
•B.拉刀机构弹簧太松,造成卡紧 •4.力刀不套足上。下不到位原因可能是
••AC..松装刀置机调构整回不退当故或障加。工误差过大而造成拨叉位置不正确。
••BD..限刀位具开超关重安。装不正确或调整不当而造成反馈信号错误。
5.刀具夹紧后松不开
•A.松锁的弹簧压合过紧或碟簧断裂,导致刀杆伸 缩量不够。
•移动刀•刀具具 管理
•本地 缓存 •本地•刀具 •刀•刀沿具
号 名称 号类型
•重置 •开始
•MDI: •$TC_MPP6[9998,1]=0
•刀具 列表
•新建刀具
•装 载 •寻找 本地空 刀位
•开 始
•新建刀具
•刀具 列表
故障1、刀库乱刀
故障:HMC1000换刀时出现显示刀位号和实际不一致
• 按固定刀位管理的刀库一般使用在容量较少的刀库上,其 特点是刀具管理简单,换刀设计控制容易。
3.2、随机刀位管理方式
• 随机刀位管理刀库中刀具排列的顺序与工件的加工顺序无 关。换刀过程中主轴上刀具就近放入刀库内空刀套上,通过计 算确定刀库中刀具与实际刀套对应位置,在换取刀具时刀库直 接转动到相应刀套位置进行换刀动作。
• 其特点是:换刀速度快,同一把刀每次换刀对应的刀套位 置不确定,刀库管理复杂。
•二、刀库典型故障分析
一、常见自动换刀装置实例
实际中加工中心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50%以上的故障都与之有关, 如刀库运动故障,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。
在刀库刀具容量小的情况下,其选刀运动时 间短,效率高,换刀可靠性较高。
1.2、链式刀库
特点:
• 链式刀库容量较大,当采用多 环链式刀库时,刀库的外形较紧 凑,占用空间小,适合做大容量 刀库。基于这些优点,链式刀库 在加工中心应用的非常广泛。
2、按换刀方式划分:
•按换刀 •方式划分
主轴直接 取刀方式
刀库形式:带机械手链式刀库、刀具管理方式为随机刀位管理。
故障形式:刀具对应刀库位置错乱故障。
操作系统:FANUC系统
这个故障实际上就是刀具识别错误,在PLC内部设置的刀号数据表始终 与刀库的实际位置相对应,对刀具的识别实质上转变为对刀库位置的识 别,当刀库旋转时,每个刀座通过换刀位置(基准位置)产生一个脉冲 信号送至PLC作为计数脉冲,同时在PLC内部设置一个刀库位置计数器 ,当刀库正转时,每发一个脉冲使计数器加一计数,当反转时,每发一 个脉冲则计数器减一计数,计数器的计数始终在刀库容量值之间循环, 而通过换刀位置时的计数值(当前值)总是指示刀库的现在位置。当出 现故障时,可根据PLC程序来确定计数器的计数值是放在哪个寄存器里 ,然后通过显示介面调出C参数把计数器值改为和实际位置一致便可排 除故障。
刀库故障
1.刀库不能转动的原因可能有:
•①联接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动;
•②变频器故障,应检查变频器的输入、输出电压是 否正常; •2•.③ 刀库PL转C无不控到制位输的出原,因可可能能是有接:口板中的继电器失效; •3••.④ 刀电套动机不机械能转连夹动接紧故过刀障紧具,;原传因动可机能构是误差。 ••⑤A.电刀网套电上压的过调低整。螺钉松动。
(5)主轴系统有问题,刀具是靠碟簧通过拉杆和弹簧卡头而将刀具柄尾端 的拉钉拉紧的;松刀时,液压缸的活塞杆顶压顶杆,顶杆通过空心螺钉 推动拉杆,一方面使弹簧卡头松开刀具的拉钉,另一方面又顶动拉钉, 使刀具右移而在主轴锥孔中变“松”。
主轴系统不松刀的原因有以下5点: ①刀具尾部拉钉的长度不够,致使液压缸虽已运动到位,而仍未将刀具 顶“松”; ②拉杆尾部空心螺钉位置起了变化,使液压缸行程满足不了“松刀”的 要求; ③顶杆出了问题,已变形或磨损; ④弹簧卡头出故障,不能张开: ⑤主轴装配调整时,刀具移动量调得太小,致使在使用过程中一些综合 因素导致不能满足“松刀”条件。
3. 产生故障的原因及处理: (1)“松刀”感应开关失灵,在换刀过程中,各动作的完成信号均由感应开 关发出,只有上一动作完成后才能进行下一动作。第3步为“主轴松刀”, 如果感应开关未发信号,则机械手“拔刀”就不会动作。检查两感应开关, 信号正常。 (2)“松刀”电磁阀失灵,主轴的“松刀”,是由电磁阀接通液压缸来完成 的。如电磁阀失灵,则液压缸未进油,刀具就“松”不了。检查主轴的“松 刀”电磁阀动作均正常。 (3)“松刀”液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作,或行程不到位, 检查刀库松刀液压缸,动作正常,行程到位;打开主轴箱后罩,检查主轴松 刀液压缸,发现也已到达松刀位置,油压也正常,液压缸无漏油现象。 (4)机械手系统有问题,建立不起“拔刀”条件,其原因可能是:电机控制 电路有问题。检查电动机控制电路系统正常。
•其主要缺点是:容量小,在换刀抓松刀过程中主轴会对刀库 刀盘有一定挤压力,容易造成刀库旋转体变形、断裂等现象。
2.2、机械手换刀方式
• 带机械手的刀库,换刀速度快,在零件程序运行的同时, 刀库可以将下一把刀具提前转到换刀位置。换刀指令生效后, 机械手将主轴刀套内的刀具与刀库换刀位置刀套内的目标刀具 直接交换。在整个换刀过程中对刀库冲击小,
•带机械手的刀库增加了机械手的控制,因而相关的PLC应用程 序也相对复杂,机械手的控制方法因厂家不同,通常采用以下 几种控制方式:液压控制、异步电机控制、凸轮控制机械手
• 机械手换刀由于其在换刀过程中动作较多,使其换刀故障 率较高,排故过程较复杂。
2.2、机械手换刀方式


••9••程.35机•..序机机7械.机给械械手械出手手•11移手指121在向.出大令机气主,臂开械缸轴1旋始手号/侧液转换2卡移缩1压刀爪8动回缸0离度,驱开,执动主完行下轴成2刀伸号上机库出卡刀械内,爪具手装进抓。1刀行/刀2动位在动作置刀作。替库。换动作。 ••1刀•换06.•套.换刀机8.内刀机动械拔机械作手•刀1械手步22在动.手1骤机缩气作大:械回缸。臂手,/翻液2执移转压行动。缸在,由驱主2平动号轴行下卡上于执爪装行主离刀主轴开动轴方刀作侧向套。卸翻。刀转换(为刀拔平完刀成)动
•加工中心刀库分类、特点及典型故障分析
•中航工业西航设备部 •赵臣
一、刀库的分类及特点 二、刀库典型故障分析
一、刀库的分类及特点
1、按机械结构划分:
•按机械结 构
•划分
盘式刀库 链式刀库
1.1、盘式刀库

盘式刀库其特点是:结构紧凑,但因刀具 单环排列,定向使用率较低,大容量刀库的外 径较大,转动惯量大,因此这种刀库容量较小 ,一般不超过32把刀。其应用一般是在小型 加工中心上。
4.处理方法:拆下“松刀”液压缸,检查发现:这一故障系制造装配时, 空心螺钉的“伸出量”调整得太小,故“松刀”液压缸行程到位,而刀具 在主轴锥孔中“压出”不够,刀具无法取出。调整空心螺钉的“伸出量” ,保证在主轴“松刀”液压缸行程到位后,刀柄在主轴锥孔中的压出量为 0.4~0.5mm。经以上调整后,故障排除。
现手动操作时撞击、飞刀等现象。。。
故障4、加工中心自动换刀过程中常见故障的 诊断与维修
1.故障现象:某加工中心采用凸轮机械手换刀,换刀过程中 ,动作中断,发出2035#报警,显示内容:机械手伸出故障 。
2.分析过程:根据报警内容,机床是因为无法执行下一步“从 主轴和刀库中拔出刀具”,而使换刀过程中断并报警。机械 手未能伸出完成从主轴和刀库中拔刀动作。
以SAJO12000加工中心换刀中断恢复正常位置为例:
2、换刀动作中断
SAJO12000加工中心 换刀手动操作:
•注意!!!!
在手动进行刀
库恢复时,一定要注意刀库Hale Waihona Puke Baidu动作的顺序,防止出
现手动操作时撞击、飞刀等现象。。。
2、换刀动作中断
•注意!!!!
在手动进行刀
库恢复时,一定要注意刀库各动作的顺序,防止出
机械手 换刀方式
2.1、主轴直接取刀换刀方式



• •Z2
•A •B



电电机机 直线导轨
气缸
•直线导轨
主轴
刀库刀盘 ((aa))
((bb))
((cc))
((dd))
((ee))
((ff))
•换刀示意图
2.1、主轴直接取刀换刀方式
• 主轴直接换刀取刀方式一般应用在盘式刀库上,无机械手 的盘式刀库俗称斗笠式刀库,其结构简单,成本较低,而且容 易控制。因而在小型加工中心得到广泛的应用。这种刀库的特 点是刀库具有前后两个位置,刀库前位时刀库最外的刀具正好 与主轴套在同一条轴线上。通过气动或者液压装置使刀库在两 个位置上前后移动,通过两个行程开关确认刀库的前后位置。 这种刀库另外一个特点是采用固定刀位管理,即每个刀套只用 于安装一把固定刀具。固定刀位换刀过程需要两次完成,首先 把主轴的刀具放回刀具的原来位置,然后再从刀库中取出要选 择的刀具,这样换刀效率低,一般用于刀库容量比较少的刀库 选刀控制。
故障3、换刀动作中断
在换刀中断故障排除过程中,我们首先需要将刀库机械手的各 个位置还原到正常位置。之后还要对刀表内主轴以及机械手 上刀具进行核对设置。避免再次换刀中出现撞刀、乱刀现象 。一般加工中心上都有手动进行换刀动作的操作,在排故过 程中,主要是依靠手动操作刀库来进行还原刀库机械手正常 位置。
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