刀库及换刀机械手的常见故障和维护

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

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。

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清洁。

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。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。

2．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：①联接电动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；③PLC无控制输出，可能是接口板中的继电器失效；④机械连接过紧；⑤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。

3．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；或机械手卡紧锁不起作用等。

(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。

8.4.5 自动换刀装置故障维修10例

例371~例373．机械手故障的维修

例371．故障现象：某加工中心采用凸轮机械手换刀，机械手结构及换刀程序如图2-22、图2-23所示。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。分析及处理过程：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，产生故障的原因可能有：

(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(图8-2)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：电动机控制电路有问题。检查电动机控制电路系统正常。

(5)主轴系统有问题主轴结构示意图如图8-2所示。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估计有以下4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。

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。经以上例372．故障现象：JCS-018A立式加工中心(北京精密机床厂生产)机械手失灵；手臂旋转速度快慢不均，气液转换器失油频率加快，机械手旋转不到位，手臂升降不动作，或手臂复位不灵。调整SC-15节流阀配合手动调整，只能维持短时间正常运行，且排气声音逐渐浑浊，不像正常动作时清晰，最后到不能换刀。

分析及处理过程：

1)手臂旋转75o抓主轴和刀套上的刀具，必须到位抓牢，才能下降脱刀。动作到位后旋转180o，换刀位置上升分别插刀，手臂再复位、刀套上。手臂75o、180o旋转，其动力传递是压缩空气源推动气液转换器转换成液压油由电控程序指令控制，其旋转速度由SC-15节流阀调整；换向由5ED- IONl8F电磁阀控制。一般情况下，这些元器部件的寿命很长，可以排除这类元器件存在的问题。

2)因刀套上下和手臂上下是独立的气源推动，排气也是独立的消声排气口，所以不受手臂

旋转力传递的影响；但旋转不到位时，手臂升降是不可能的。根据这一原理，着重检查手臂旋转系统执行元器件成为必要的工作。

3)观察75o、180o手臂旋转或不旋转时液压缸伸缩对应气液转换各油标升降、高低情况，发觉左右配对的气液转换器，左边呈上限右边就呈下极限，反之亦然，且公用的排气口有较大量油液排出。分析气液转换器、尼龙管道均属密闭安装，所以此故障原因应在执行器件液压缸上。

4)拆卸机械手液压缸，解体检查，发现活塞支承环O形圈均有直线性磨损，已不能密封。液压缸内壁粗糙，环状刀纹明显，精度太差。更换上北京精密机床厂生产的80缸筒，重装调整后故障消失，正常运行至今已7年，未再发生机械手换刀失灵故障。

例373．故障现象：某配套FANUC 11系统的BX-110P加工中心，JOG方式时，机械手在取送刀具时，不能缩爪。机床在JOG状态下加工工件时，机械手将刀具从主刀库中取出送入送刀盒中，不能缩爪，但却不报警；将方式选择到ATC状态，手动操作都正常。

分析及处理过程：经查看梯型图，原来是限位开关LS916并没有压合；调整限位开关位置后，机床恢复正常。但过一段时间后，再次出现此故障，检查LS916并没松动，但却没有压合，由此怀疑机械手的液压缸拉杆没伸到位。经查发现液压缸拉杆顶端锁紧螺母的紧定螺钉松动，使液压缸伸缩的行程发生了变化；调整了锁紧螺母并拧紧紧定螺钉后，此故障排除。