SAUTER刀塔常見故障診斷與排除

謝曉紅

（廣東省機械技師學院，廣東廣州510450）

SAUTER刀塔常見故障診斷與排除

謝曉紅

（廣東省機械技師學院，廣東廣州510450）

刀塔性能狀態直接影響數控車床的工作狀況，帶動力刀具的刀塔保養、故障診斷及維修對數控車床的影響是至關重要的。通過數控車床中帶動力頭的刀塔進行結構分析及保養要求分析，闡述了SAUTER刀塔常見故障與排除方法，并通過典型實例說明排除故障的方法。

刀塔；保養；故障分析；排除方法

0　引言

數控機床是集機、電、液、氣、計算機、自動控制及光電測試技術為一身的光機電一體化產品。目前許多企業和高職院校進口歐洲生產的數控車床和車削中心，大部分設備安裝帶動力刀頭的刀塔。進口數控機床在使用中會出現各種各樣的故障，尤其是動力刀塔作為數控車床的重要功能部件，如何讓機床保持正常工作狀態，如何迅速排除故障，對于數控維修人員來說，是必須掌握和解決的技術問題。本文以德國SAUTER動力刀塔為例，對刀塔進行結構分析及保養要求，重點研究SAUTER刀塔常見故障與排除方法，并通過典型實例說明排除故障的方法。

圖1　刀塔主體

圖2　刀盤與箱體連接

1　刀塔工作特征

1.1刀塔結構

刀塔主體結構分為箱體、法蘭（離合器）、刀盤和端蓋四個部分，其中箱體與法蘭之間通過液壓閥控制其連接或分離。液壓控制時處于離合器處于分離狀態，刀盤進入換刀準備，無液壓時離合器閉合，鎖住刀盤，如圖1-3為刀塔的主體結構圖［1］。

圖3　端蓋與法蘭之間齒輪連接

1.2刀塔轉動

（1）刀塔轉動方式。刀塔在數控車床的動作主要體現為換刀動作和動力刀頭的轉動，其中換刀動作和動力刀頭的轉動都由同一伺服電機帶動；通過不同齒輪嚙合，電機工作的電機軸芯轉變成兩根軸分別傳遞動力，一軸命名為換刀軸，另一軸命名為動力軸。如圖4、圖5所示。

圖4　動力軸與換刀軸連接實物圖

圖5　電機軸結構

（2）電機軸結構。電機軸包括連在一起的兩個軸套，外圈傳遞動力軸，內圈傳遞換刀軸；其中電機軸與動力軸是永久的連接，而電機軸與換刀軸是通過液壓閥控制切換工作，并由一個傳感器控制分離，另一個傳感器控制連接，這樣就實現了一個伺服電機控制刀塔實施換刀功能和動力刀頭的C軸功能。

1.3刀塔保養

在設備保養正常的情況下，同時遵循規定的運行條件、額定負載和無碰撞發生等，SAUTER刀塔工作壽命可達8百萬次運行或近5年工作壽命，動力刀頭工作壽命可達8 000小時。因此，為了確保刀塔運行保持正常壽命，機床維修人員應制訂刀塔保養計劃，相關人員按計劃認真實施，做好內部保養，具體內容如表1所示。

表1　SAUTER刀塔檢查項目和保養內容

2　刀塔常見故障診斷及排除

2.1刀塔常見故障與糾正

設備維修其實質包括以下項目：清潔、檢查、評判和修復，其中清潔、檢查和設備判斷作為設備保養環節也屬于維修之前的工作環節。設備維修開始之前要做的準備工作：關掉機床電源，刀塔卸壓，以及設備進行清潔。

表2所示為SAUTER刀塔常見故障、原因和糾正方法［2］。

表2　刀塔常見故障和糾正方法

圖6　刀塔換刀部件的零位

2.2維修典型案例—刀盤沒有停在指定位置

2.2.1刀盤換刀工作原理

刀盤換刀時刀塔伺服電機轉一圈，刀盤轉動一個刀位。為了保證動力刀頭和換刀時電機都有一個正確的位置，在換刀傳動齒輪、動力齒輪和伺服電機傳遞齒輪上都有一個零位，安裝時必須要把這三個零位統一到一條線上，換刀系統才能正確工作，如圖6所示。

刀盤換刀過程的正確控制如下。

（1）換刀前，電機首先找到零位，反饋PLC零位找到，PLC控制三個液壓閥工作，為換刀做準備：1）電機軸與換刀軸之間液壓閥工作，傳感器S4=0、S5=1；2）動力軸和動力頭之間液壓閥工作，傳感器S6由1變成0；3）箱體與法蘭之間液壓閥工作，法蘭離合器分離，刀盤處于自由狀態。可以參考圖7刀塔工作狀態監控圖。

（2）換刀時，傳感器反饋PLC所有位置正確，PLC開始控制電機執行換刀，電機轉一圈刀盤轉一個刀位，刀盤轉到新刀位。

（3）換刀后，電機傳感器反饋PLC動作完成，PLC控制各液壓閥工作，動力刀頭傳遞動力作準備：1）電機軸與換刀軸之間液壓閥工作，傳感器S4=1、S5=0；2）動力軸和動力頭之間的液壓閥工作，傳感器S6由0變成1；3）箱體與法蘭之間的液壓閥工作，連接法蘭刀盤處于鎖緊狀態。

（4）S4=1、S6=1、S5=0為動力刀頭工作狀態；S4=0、S6=0、S5=1為換刀工作狀態。

（5）刀塔中傳感器S1是刀塔回零時檢測1號刀位，S1=0為1號刀位；傳感器S10是檢測電機軸與換刀傳遞齒輪之間的連接與脫離，連接（旋轉）為1，脫離停止為0（注：正常工作時電機一直是轉動的，所以S10一直為1狀態）。

2.2.2刀盤位于錯誤位置的維修方法

在了解和掌握刀盤換刀原理和控制過程之后，刀盤換刀時突然按下急停或卡刀時會使刀盤處于錯誤位置，可以在顯示屏上調出換刀機構監視畫面：MESSAGE-DIAGNOEMCO-Werkzeugwender1-MT45 MT65 TCH-換刀機構畫面，如圖7所示［3］，按照下節介紹的操作步驟解決此類問題。

圖7　刀塔工作狀態監控圖

3　解決刀盤錯位的工作步驟

（1）在監視畫面下顯示的情況是S4=0、S5= 1，并出現報警信號。

圖8　手動調整刀盤零位

（2）解決辦法是手動復位刀盤，使動力軸傳動齒輪零位調零（指向三點鐘的方向），方法如下：1）打開參數鎖：按兩下Off/Set鍵；2）選擇MDI模式和打開數據保護鎖；3）把PARAM.SCH? REIBEN設為1；4）屏閉報警信號：CAN+RESET鍵同時按下；5）修改K10和K20號參數：打開刀盤，打開剎車，按SYSTEM+PMC+PMCPRM+KEE?PRL鍵找到參數表，按上下鍵修改參數K10.7=1、K20.0=0、K20.2=0號；6）關機-開機，刀塔回零，不會有其他動作；7）調出換刀機構監視畫面（過程略）：手動關閉刀盤使其自由狀態；8）按Tool disk on鍵，手動激活電機軸與換刀軸離合器脫離S4=1、S6=1、S5=0；9）手動調整刀盤到零位，刀盤上有零位標記，成一直線，如圖8所示；10）到零位后S1=0；11）調整動力刀頭的零位：①按Tool disk on鍵，手動激活電機軸與換刀軸離合器閉合S4=0、S6=0、S5=1；②關閉AUX；③調整動力刀頭，預先將刀頭的零位錯位，伸出保險環，再轉動動力刀頭使其到零位，指向三點鐘的方向，調整好后用再用動力刀頭去校核，但要把刀頭的零位對準退出保險環，齒輪能伸進去，如圖9所示（注：可用內六角板手來調整）。

圖9　動力刀頭零位調整

（3）手動調整好后，用監視畫面去檢測，如圖10和圖11所示。

圖10　電機軸與換刀軸脫離狀態

圖11　電機軸與換刀軸閉合狀態

4　小結

（1）本文主要針對德國SAUTER刀塔的結構特征、工作方式和故障發生與解決方案進行分析、研究，同時提出解決方法，可供其他帶動力刀具的刀塔維修參考。

（2）在正常工作中，刀塔的日常維護保養和保證工況情況下使用是非常重要的。作為一名機床操作人員，每天都要進行清潔、潤滑、檢查和保養，養成持之以恒的保養習慣，會減少故障發生的機會。

1）手動打開刀盤工作狀態，重新初始化一次；

2）按drive toolon鍵，手動激活電機軸與換刀軸離合器脫離S4=1、S6=1、S5=0；

3）按tool diskon鍵，手動激活電機軸與換刀軸離合器閉合S4=0、S6=0、S5=1；

4）如果2）和3）兩步都達到要求，刀塔可以正常工作，否則重新調零。

［1］EMCO GROUP.EMCO MAXXTURN 65操作說明書［Z］.2008.

［2］EMCO GROUP.EMCO MAXXTURN 65電氣控制說明［Z］.2008.

［3］SAUTER Controls GmbH.SRUTER Operating Instruction［Z］.2010.

Common Faults Diagnosis and Elimination of the SAUTER Turret

XIE Xiao-hong
（Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou510450，China）

Turret with driven tool affects work status of CNC turning machine，so maintenance，faults diagnose and repair of turret with driven tool are very important.This paper expounds SAUTER turret common fault and remedy methods by composition analyzing and maintenance with turret driven tool，and also explains these through the typical example.

turret；maintenance；fault analysis；remedy

TG502.39

A文獻標識碼：1009-9492（2015）12-0078-05

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.022

謝曉紅，女，1967年生，湖南雙峰人，大學本科，講師。研究領域：機械制造與裝配。已發表論文10篇。

（編輯：向飛）

2015-10-11