基于加工中心刀庫亂刀故障的解決方法

李凱+李聰

摘 要：現代機械加工中為了進一步提高數控機床的加工效率，對于零件工序多、精度要求較高，需經多次裝夾調整才能完成加工的工件，適合在加工中心上加工。加工中心集銑、鉆、鉸、鏜、攻螺紋等多項加工功能于一身，在加工過程中要使用多種刀具，因此換刀裝置（ATC）是加工中心的重要組成部分，也是加工中心故障率較高的部分，本文通過廣州數控GSK983M銑床系統的刀庫亂刀故障如何解決進行簡要的說明。

關鍵詞：加工中心 刀庫亂刀 故障

引言

加工中心的很大一個優勢在于具有換刀裝置，通過自動更換不同的刀具在一次裝夾中完成多工序復雜零件的加工，大大提高了加工效率和精密度。加工中心的換刀是通過自動換刀系統實現的，根據刀庫的選取不同，換刀系統的控制方式也不同，常見的刀庫形式有斗笠式和凸輪式（搖臂式，直排式）。在機床換刀過程中有可能因為操作不當或其他原因造成刀庫中刀號的混亂，而刀號的混亂會造成工件和機床機械部件的損壞。

1加工中心自動換刀方式及亂刀簡介

⑴換刀方式簡介

加工中心自動換刀系統的控制主要分為兩部分：刀庫選刀控制（T指令）和刀具交換控制（M06指令）。目前刀庫選刀控制最常見的方式主要有刀套編碼方式和計算機記憶隨機換刀。

刀套編碼方式是對刀庫各刀座預先編碼，每把刀具放入相應刀座之后，就具有了相應刀座的編碼，即刀具在刀庫中的位置是固定的，斗笠式刀庫便是此種控制方式。

計算機記憶隨機換刀方式的特點是刀具號和刀座號對應地記憶在計算機的存儲器或可編程控制器的存儲器中，不論刀具放在哪個地址，都始終記憶著它的蹤跡，這樣刀具可以任意取出，任意送回，圓盤凸輪機械手刀庫便是此種控制方式。

⑵亂刀簡介

亂刀是指換刀指令刀號與刀庫刀座號不一致現象。例如：程序指定M06 T03，而換刀機械手在換刀時卻抓取了5號刀座的刀具稱為亂刀現象。

2亂刀原因分析

加工中心出現亂刀故障可能由以下幾種原因引起：

⑴在正常換刀時由于換刀氣壓不足，導致換刀過程卡住，在手動刀庫復位后可能產生刀庫亂刀。

⑵由于機床機械結構損壞，或者數控系統參數丟失導致刀庫亂刀。

⑶機械手在換刀過程中，由于操作人員按下機床復位鍵或者急停鍵，導致換刀意外終止，可能產生刀庫錯亂。

3、刀庫亂刀現象的解決方法

（1）斗笠式刀庫亂刀解決方法

①打開機床電控柜，機床上電

②在MDI方式輸入換刀指令M06 T××，觀察電控柜中的哪個繼電器動作，刀庫的正反轉是由兩個繼電器控制，如果此時刀庫是順時針旋轉，再輸入一個換刀指令，使刀庫逆時針旋轉，觀察電控柜中的哪個交流接觸器動作

③使機床數控系統斷電，拿一根絕緣棒手動按下控制刀庫旋轉的交流接觸器，如順時針方向亂刀，則按下控制刀庫逆時針方向旋轉的交流接觸器；如逆時針方向亂刀，則按下控制刀庫順時針方向旋轉的交流接觸器，直到刀庫轉到與輸入的換刀刀號一致的位置

注意的問題：1）開機后取下主軸和刀庫所有的刀具，避免調整后換刀時發生主軸與刀庫中刀具相撞的危險

2）注意使用絕緣棒，避免觸電的危險

3）調整時要有人幫助觀察刀庫轉動的位置是否到達換刀指令指定的刀具號位置

4）調整好后輸入一個換刀指令，觀察刀盤前進與主軸松刀動作時主軸卡刀槽是否與刀庫卡刀槽位置一致，否則會發生主軸刀具與刀庫相撞的危險

（2）圓盤凸輪機械手刀庫亂刀現象的解決方法

在出現刀號混亂的情況下應立即進行刀具的整理操作，具體步驟如下所示：

①取出刀庫中的全部刀具，將刀具按刀具表中相對應的關系重新插入刀庫中或按刀庫中刀具的實際狀態修改刀具表（需打開參數開關，參數開關在數控系統CPU板上）。

②PC參數中數據表（DATA）中的內容如下所示：

MDI方式下按參數→PC參數進入PLC數據畫面，按N××××→按輸入鍵，即可顯示要查看的數據，核對數據表頁面的如下參數：

2001：刀庫總刀數。

2101：當前刀套號，也就是在換刀位置的刀套號。

4000：主軸上的刀具號。

4001～4024：1～24號刀套內的刀具號

首次換刀保證條件：主軸定向角度正確，刀盤到位（機床無第四軸時為第四軸零點指示燈）指示燈亮，第二參考點返回完成，PC參數2001、2101、4000～4024設置正確。

在以上工作完成后，系統即能自動識別刀庫中的刀號與刀套號的對應關系，此時即完成了刀具的整理工作。

刀庫調試注意事項

手動方式下同時按下NC報警和進給保持鍵即可進入刀庫調試狀態。在調試狀態下按機床報警鍵為刀套倒下、抬起切換；按X零點鍵為刀盤正轉；按Y零點鍵為刀盤反轉；按4零點鍵為機械手點動旋轉，同時按住NC報警鍵可解除刀臂旋轉的部分互鎖條件。調試完畢按下復位鍵或切換到手動以外的運行方式即可自動解除調試狀態，防止刀庫誤動作，確保安全。

3結束語

根據不同刀庫亂刀現象，可通過手動按下繼電器調整或通過重置刀庫系統參數方法來解決加工中心換刀過程中的亂刀現象。

參考文獻：

[1]GSK983M 銑床數控系統維修手冊

[2]GSK983M 銑床數控系統調試手冊endprint