数控机床自动换刀装置的故障分析与排除

数控机床自动换刀装置的故障分析与排除摘要介绍了数控机床自动换刀装置容易产生的故障及其原因,对故障的排除和日常维护进行了详细地阐述,并举出两个具体维修实例来说明故障分析与排除的基本过程和基本方法。关键词:数控机床;自动换刀;故障分析;排除中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1672-545X(2007)08-0134-01随着科学技术的飞速发展,数控机床在现代制造业的作用日益凸显。为了提高数控机床的加工效率,大多数机床都配置有能一次装夹、完成多道工序加工的自动换刀装置。自动换刀装置不但可减少因多次安装造成的非故障停机时间,还可避免多次定位带来的误差,因而得到了广泛应用。由此可见,自动换刀装置是影响数控机床自动化程度及工作效率的重要部分,及时地对其产生的故障进行诊断及排除对于用好数控机床有十分重要的现实意义。1自动换刀装置易产生的故障及其原因自动换刀装置机构复杂,在工作中又频繁运动,是数控机床中可靠性最为薄弱的环节,故障率较高。以换刀机械手为例,它的主要故障通常表现为:掉刀、卡刀、机械手动作不到位或根本无动作、机械手换刀速度过快或过慢、机械手夹持刀柄不稳定甚至产生抖动、机械手臂弯曲或下沉等。发生上述故障现象的原因,经分析可知,一般包含以下几个方面:1)机械手机械结构复杂,是机、液、气、电相结合的部件,因此大多数故障都与电器控制、反馈、动力、液压、气动等有关。2)刀具交换时掉刀。主要原因: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。3)刀具从机械手中脱落。主要原因:刀具净质量超重:机械手卡紧销损坏或弹簧未弹出。4)机械手换刀速度过快或过慢。主要原因:以气动机械为例,其气压太高或太低以及换刀气阀节流开口太大或太小。2故障排除及维护对于工作中产生的具体的故障其排除及维护方法可参照以下几个方面进行。1)在自动换刀装置中尽量采用可靠性高的元件,比如传感、气动、液压元件的选取。一旦元件工作不正常就马上采取措施甚至更换,将故障排除在萌芽状态,从而减少损失。2)严禁把超重、超长的刀具装入刀库,防止机械手在换刀时掉刀或刀具换刀时与工件、夹具机床其它运动部件发生干涉。在平时的管理中,要制订严格的操作规程,对禁止的操作做清晰、详细地说明。切实使‘规范至上、安全第一’的理念深入贯彻到每一个操作者和管理者的头脑里。3)装、配刀时要有检验程序,要确保刀具安装到位且安装可靠;在采用顺序换刀方式时,必须严格检查刀具是否按顺序放置,确认程序上规定的刀具号与所配刀具号是否一致,以免出现错换刀导致严重的生产事故发生。4)经常检查刀库回零位置是否正确,检查机床主轴换刀点位置是否正确。若不正确,应及时进行调整,否则不能完成规定换刀动作。5)要制订具体的保养措施,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,检查各部分是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手液压或气压系统的压力是否正常等,发现不正常要及早处理。另外,还须经常检查装置中个零部件之间的连接是否牢靠,如松动应及时紧固。3自动换刀装置故障诊断实例实例一:主轴定位不准的故障。故障现象:某型号数控机床在自动换刀过程中,经常出现主轴定位不准确现象,导致自动换刀无法正常进行。诊断分析及处理过程:机床刚启动工作时,出现上述现象的次数很少,通过重新开机启动后一般都能正常工作一段时间。但工作一段时间后,主轴定位不准确的现象就表现得越来越严重,故障频率也越来越高,严重影响了机床的正常使用。在故障出现后,应首先认真察看机床的操作记录,询问故障发生前和发生时机床的工作状态。在看清、问清有关现象后,对故障进行分析。检查机床主轴驱动系统没有任何报警,机床的定位采用编码器,定位动作也完全正确,所以发生电气故障的可能性很小。此处机械部分结构比较简单,那么影响主轴定位不准确最有可能的机械原因就是编码器的连接。通过检查发现,编码器连接套的“紧定螺钉”松动,导致主轴和编码器连接部分间隙过大。将“紧定螺钉”按要求紧固后故障顺利排除。实例二:主轴“松刀”缓慢的故障。故障现象:某型号数控机床在自动换刀时发现主轴“松刀”动作缓慢,换刀时间有正常的5s变为9s,导致机床加工效率降低。诊断处理过程:根据经验导致此种现象的原因一般有:1)气动系统压力太低或流量不足;2)主轴“拉刀”系统连接有故障;3)主轴“松刀”气缸出问题。按上述分析,首先检查气压,发现工作压力为0.6MPa,工作压力正常。又检查“拉刀”系统连接也符合安装要求。此时,将机床进行手动主轴“松刀”操作,发现系统压力明显下降,而气缸的活塞杆缓慢伸出,据此断定气缸内部存在漏气现象。打开气缸,认真检查后发现密封环已经损坏,气缸内壁拉毛。更换后,自动换刀时主轴“松刀”动作恢复正常,故障排除。4结束语自动换刀装置故障的诊断与排除涉及的知识很多,在重视理论的同时,也应努力在实践中探索和总结,只有这样才能“对症下药,手到病除”。另外需强调,发生故障及时排除固然是必要的,但是,在弄清故障原因后,有效预防故障再次发生或减少发生次数,却是日常管理最值得做的。简言之,只有将自动换刀装置故障排除与日常养护紧密结合起来,才能取得良好的经济效益。参考文献:[1]徐衡.数控机床故障维修[M].北京:化学工业出版社,2005.[2]丁加军.设备故障诊断与维修[M].北京:机械工业出版社,2006.[3]龚仲华,等.数控机床维修技术与典型实例[M].北京:人民邮电出版社,2006.[4]朱文艺,等.数控机床故障诊断与维修[M].北京:科学出版社.2006.[5]梁毅,陈功福,曾力.数控机床换刀故障分析及诊断[J].制造技术与机床.2006,5:106-107.