經濟型數控車床自動換刀原理與維修

為了保證經濟型數控車床運行的穩定性，要優化自動換刀裝置的運行效果，維持運行作業效率質量。在明確經濟型數控車床自動換刀原理的同時，針對可能存在的問題予以預警分析，并及時落實維修處理工作，依據故障查找、故障原因分析、故障維修排除、檢測運行的流程完善相關維修工作，并對回轉刀架換刀、更換主軸頭換刀、帶刀庫自動換刀系統予以集中分析，了解容量、布局以及具體結構對數控車床自動換刀工作產生的影響，全面分析和明確具體的換刀流程為后續全面提高維護氧化水平提供保障，充分發揮數控車床應用優勢，提高經濟型數控車床的實際應用效率。

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：趙宏霞，：1978年09月，女，籍貫：吉林省吉林市，職稱：高級工程師? 大學本科工學學士? 研究方向：機械電氣工程。

山東華宇工學院校級科研平臺：數控刀具制造工藝技術研發中心

在經濟型數控車床應用管理的過程中，要維持自動換刀裝置定位的準確性，確保能貼合換刀時間短、剛性強的實際應用標準，避免故障問題對應用效率產生的影響，打造良好的設備應用環境。在中小企業中，經濟型數控車床的應用范圍較廣，為了保證其應用效果，就要及時排除故障問題。加之數控系統中電子器件的性能和壽命離散性較高，利用電氣控制必然會存在應用隱患，所以要及時檢索故障原因。

電動刀架的基本工作原理如下：系統在獲取指令后發出對應的換刀信號，從而配合相應的處理工序對繼電器予以控制，實現電機的正轉，借助渦輪元件、蝸桿遠近以及螺桿遠近將銷盤直接推動到指定的高度位置上，此時的離合銷就會進入離合盤槽位置，帶動的歐承重就能實現上刀位的轉位處理。達到刀位后，霍爾元件發出信號，電動機自動反轉，此時，反靠銷進入盤槽，刀架就能進行基礎的粗定位處理，利用銷盤下降的指令處理方式，確保端齒匹配度合理，實現精準定位。

與此同時，在刀架換刀應用工序中，還要借助強電回路控制、交流回路控制和信號回路控制基礎單位完成電氣控制。常規化的四工位刀架要借助機床PLC實現換刀處理，匹配I/O信號進行邏輯處理計算分析，完成順序控制。

1.2.1回轉刀架換刀操作

在回轉刀架應用處理的過程中，其本身具有較好的強度和剛度，才能承受粗加工產生的切削力，為了滿足重復定位的精度，要按照標準流程完成對應操作。1）抬起刀架，在數控裝置獲取對應換刀指令后，壓力油就會從入孔直接進入到壓緊液壓缸的下腔位置，形成初始指令應用模式，對應的活塞上升，刀架體隨之抬起，此時，要利用具有定位功能的活動插銷完成合攏和脫開處理，有效維持應用效果。與此同時，活塞桿的下端齒輪離合器和空套齒輪形成結合作用，完成初始工作內容。2）刀架完成轉位處理，在刀架抬起操作結束后，壓力油進入到轉為液壓缸位置，活塞隨之移動，借助連接板就能帶動齒輪產生對應方向的移動，空套齒輪形成逆時針轉動模式，借助端齒離合器將刀架旋轉到固定的角度。此時，活塞的整個行程軌跡一般是齒輪周長的1/6，配合限位開關建立對應的控制方案。3）刀架壓緊處理，在轉位操作結束后，壓力油會進入到壓緊液壓缸的上腔位置，活塞此時帶動刀架體形成下降趨勢，齒輪帶動圓柱固定插銷，配合活動插銷就能最大程度上消除定位銷和孔之間產生的間隙，從而有效形成反靠定位處理工序。值得一提的是，在刀架體下降過程中，定位活動插銷和固定插銷之間能形成夾緊的模式，同時齒輪和齒圈錐面直接接觸，刀架就能完成新的位置定位夾緊操作，端齒離合器和空套齒輪分離。4）建立轉為液壓缸復位處理，在刀架壓緊操作結束后，壓力油會從孔直接進入到轉位液壓缸的腔體內，此時活塞會直接借助壓力產生的風量帶動齒條完成復位操作，因為端齒離合器本身已經處于脫開狀態，所以齒條會直接帶動齒輪完成空轉。若是定位和夾緊操作均滿足動作要求和指令標準，則推桿和觸頭就能形成良性接觸，會直接發送換刀結束的信號，整個經濟型數控車床就能繼續完成匹配的切削加工操作。

1.2.2更換主軸頭換刀操作

針對具有旋轉刀具的數控機床，有效進行主軸頭更換能在提升操作效率的同時，借助自動換刀大大優化工作準確性和規范性。一般而言，在磚塔的不同主軸頭位置要預先安裝匹配不同工序的旋轉刀具，在系統接收到對應換刀指令后，主軸頭就會依次旋轉到加工的具體位置，并且有效連接主軸運動位置完成運動處理，保證主軸能帶動刀具形成旋轉趨勢。此時，沒有處在加工位置的主軸會自動和主運動模塊脫開，避免出現誤操作。另外，因為空間位置會存在一定的限制性，因此，主軸部位的結構一般采取的是靈活運動模式，這就會對主軸系統的剛度形成作用，要想提升主軸的剛度水平，就要限制主軸的實際應用數量，避免結構尺寸增大產生的不穩定性因素。更換主軸頭處理方案最大的優勢就在于能有效減少卸刀、裝刀等操作產生的偏差，維護應用可靠性合規發行，減少換刀時間。

1.2.3帶刀庫自動換刀系統處理模式

在加工的同時將刀具安裝在標準刀柄位置，并調整尺寸，按照標準方式完成刀庫吹工序，維持主軸應用的合理性，滿足了精密加工的基本刦。這種處理方式使得刀庫能存放一定數量的刀具，符合工序加工的應用要求，也能提升機床的加工時效性，更加適用在數控鉆床、數控銑床等自動換刀裝置處理工序中。

為了保證維修效果，要在發現電路故障后及時進行對應位置的查找，從而維持綜合維修處理的效果，一般是從電路故障和機械故障兩個方面予以分析：

1）確定刀架的具體換刀位置，若是換刀位置準確，就直接啟動后續的換刀操作指令，然后開始相應的檢查工作。若是刀架位置不準確，就要對刀架位置予以修正，錯誤的刀架位置會對電路檢測的時效性和準確性產生影響。

2）打開刀架蓋，結合實際應用規范分析刀架內部的開關位置，多數設備都會在四個角設置霍爾開關，觀察對應位置的準確性。

3）關閉蓋子，開啟經濟型數控車床，進行試運行，觀察運行效果。若是車床存在過沖或者是滯后運行的問題，就要集中開展故障分析。開關位置和故障問題無關聯，就說明故障問題不是電路產生的。

若是要判斷數控車床自動換刀裝置是否存在機械故障問題，就要先進行拆卸分析，自動刀架應用內螺旋結構完成傳動處理，因此，卸載時要注意分寸，一般是選取自上而下的方式完成拆卸，觀察霍爾開關位置是否存在改變或者是松動。并且，要觀察線頭、斷頭等位置，標記好后完成記錄。另外，要依據操作規程插入蝸桿端頭進行順時針旋轉檢測，觀察端面齒盤磨損情況，然后綜合判定其運行效果。

除此之外，操作人員要統計確認換刀裝置的檢測結果，尤其是端面齒板的磨損狀態，避免過沖或者是滯后等問題對自動換刀維修裝置產生影響。

在進行故障查找后就要分析故障的主要原因，然后才能落實相匹配的故障處理方案。

第一，檢查定位銷，確認位置，并測量銷孔，一般是提起刀架然后測定機械位置和機械距離。

第二，刀架抬起后，設備中銷釘的后端會受到彈簧的推力，內控長度隨之縮減，形成彎曲狀態。若是阻力增加，則會造成刀架超調亦或是刀架操作滯后。

判定相應問題后，就要制定對應的處理措施。本文主要以機械故障維修排除為例，一般要及時更換圓柱銷，確保定位的準確性。在應用過程中，圓柱銷在孔內實現滑動操作，方向為自上而下，只有保證其耐磨性、韌性和強度，才能保證應用過程合理性。利用UQ材料時，要將其作為基孔間隙材料，利用熱處理滿足HRC48-52硬度要求，實現裝配工作和后處理工作。

另外，要對刀架蝸輪蝸桿機構予以修復，確保精準定位的同時，修復后及時添涂紅丹粉，形成保護機理。要將蝸桿和蝸輪拆卸后修復具體結構，確保維修應用的最優化。

在數控車床應用管理中，傳感器問題、接口問題、電源故障問題等較為常見，利用新型技術體系配合數控原理分析，就能提升故障維修的效率，從而減少故障產生的經濟損失。

在完成自動刀架裝配工作后，要對其進行精密性的檢測，以保證能及時分析刀架定位的精度。

第一，換刀操作中，要對4個基礎刀位進行依次換刀，觀察重復換刀動作的連貫性，并及時盤式刀庫中相應刀片的情況，記錄數據，有效調整刀片的位置。

第二，利用小車天梯軸程序進行試運行分析，完成基礎試驗操作后對工位加裝外圓刀具，確保工件檢查的合理性和完整性。

第三，操作人員要借助50mm量規和千分表進行標準長度的測定和分析，圓度的誤差在0.001mm、重復定位精度在0.001mm到0.002mm之間。

案例1：以西門子802S系數控車床為例，程序從運行狀態切換到換刀指令過程中出現運轉停止狀態，不能繼續后續操作。此時，維修人員要對數控系統指令操作予以分析，因為指令發布正常，因此排除數據控制系統的問題，此時，維修人員將自動換刀切換到手動換刀，發現依舊無法操作，于是拆卸電機利用扳手盤動換刀裝置，此時出現電機旋轉方向相反的情況，就說明動力網體系中電源相序存在異常。所以，維修人員及時調整了電源的兩相結構，數控機床恢復正常運行。

案例2：某焊礦機械廠應用的是CKD6163系數控車床，在執行換刀操作后，電機實現了正向旋轉，但是旋轉出現連續不停的問題。維修人員利用重新編程的方式更換其他刀具發現問題消失，就判定是刀具問題，將刀位手動停在故障位后，檢查發現存在高電平的問題，說明對應的霍爾元件出現損壞，維修人員更換了霍爾元件，整體車床運行恢復正常。

總而言之，經濟型數控車床的應用范圍在不斷擴大，為了維持其應用水平，要整合具體的應用要求，對質量和性能予以關注，滿足安全性能高和定位準確的要求，優化自動換刀裝置的控制力，及時檢索問題和故障并維修，利用針對性處理方案打造良好的工作環境，優化數控車床的水平，實現經濟效益、社會效益的共贏。

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