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1、,数控机床机械系统装调与维修一体化教程,主编：韩鸿鸾,模块四 自动换刀装置装调与维修,任务三 刀库换刀装置的装调与维修,床身,c)排刀架 d)带动力刀具的刀架 图41 刀架换刀,刀库,现代数控机床中，除数控车床外，具有自动换刀装置的数控机床，如铣削中心、车铣中心等，一般采用刀库换刀。,任务目标,传动轴,图43转塔刀架 l、2-齿轮；3-槽轮盘；4-滚子：6-齿轮：7、8-端面齿盘；9-锥销；10-转塔盘；11-转塔轴；12-碟形弹簧；13、14-滚子；15-杠杆,电机轴 动力轴,过渡轴与摇臂,检测轴,换刀液压缸,在教师的带领下，让学生参观刀库换刀装置的装配车间，并让技术工人给学生介绍装配工艺，
2、学生通过与技术工人的交流，了解刀库换刀装置的装配过程。,一、同步换刀机构（QM系列）的拆装,同步换刀机构（QM系列）的结构,同步换刀机构（QM系列）的拆卸过程,：在刀库换刀装置的拆装过程有什么失误？您是怎样解决的？,装配注意事项,1.机械手与刀库的维护项目 （1）严禁把超重，超长，非标准的刀具装入刀库，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）采取顺序选刀方式的机床必须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。 （3）用手动方式往刀库上装刀时，要确保放置到位，牢固，同时还要检查刀座上锁紧装置是否可靠。 （4）刀库容量较大时，重而长的刀具在刀库上应均匀分布，避免集中于一段。,二、机械
3、手与刀库的维护,（5）刀库的链带不能调得太松，否则会有“飞刀”的危险。 （6）经常检查刀库的回零位置是否正确，机床主轴回换刀点的位置是否到位。 （7）要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁，严防异物进入。 （8）开机时，应先使刀库和换刀机械手空运行，检查各部分工作是否正常。 （9）平衡垂直运动部件的重量。通常平衡的方法主要有三种。 第一种是当垂直运动部件的重量较轻时，可采用直接加粗传动丝杠，加大电机扭矩的方法。 第二种是使用平衡重锤， 第三种是液压平衡法。,2.机械手与刀库的维护操作,机械手与刀库的维护操作,气枪所用的气源必须经过“压缩空气净化器”将水分过滤后才能使用，严禁吹出的气体中带有水，以免导致
4、刀库零部件生锈，影响机械精度。,检修实例1:刀库无法旋转的故障排除,三、常见故障诊断与排除,故障现象：自动换刀时，刀链运转不到位，刀库就停止运转了，机床自动报警。 故障分析： 1.检查电气控制系统，没有发现什么异常， 2.刀库链或减速器内有异物卡住；正常 3.刀库链上的刀具太重；正常 4.润滑不良。正常 5.发现伺服电动机内部有许多切削液，致使线圈短路。 故障处理：更换密封圈和伺服电动机后，故障排除。,检修实例2:机械手不能缩爪故障排除,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
5、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。 故障分析：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，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。 故障排除：调整了锁紧螺母并拧紧紧定螺钉后，此故障排除。,检修实例3:机械手无法从主轴和刀库中取出刀具的故障排除,故障现象：某卧式加工中心机械手，换刀过程中，动作中断，报警指示灯显示器发出2012号报警，显示内容为“ARM EXPENDING TROUBLE”（机械手伸出故障）。 故障分析：
6、机械手不能伸出，以致无法完成从主轴和刀库中拔刀故障的原因可能如下。 （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下一步动作。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。,检修实例3:机械手无法从主轴和刀库中取出刀具的故障排除,（2）“松刀”电磁阀失灵。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；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。检查电动机控制电路系统正常
7、。 （5）刀具是靠碟簧通过拉杆和弹簧卡头而将刀具尾端的拉钉拉紧的。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”。,检修实例3:机械手无法从主轴和刀库中取出刀具的故障排除,主轴系统不松刀的原因可能有以下几点： （1）刀具尾部拉钉的长度不够，致使液压缸虽已运动到位。 （2）拉杆尾部空心螺钉位置起了变化。 （3）顶杆出了问题（如变形或磨损）而使刀具无法“松开”。 （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。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
8、调整得太小。 故障处理：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0.40.5mm。经以上调整后，故障排除,检修实例4: JCS-018A方式加工中心机械手失灵故障排除,故障现象：手臂旋转速度快慢不均匀，汽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，且排气声音逐渐混浊，不象正常动作时清晰，最后到不能换刀。 故障分析： 1.手臂旋转75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180换刀位置上升分别插刀，手臂再复位、刀套上。75、180旋转，其
9、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。,检修实例4: JCS-018A方式加工中心机械手失灵故障排除,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。 3.观察75、180手臂旋转，或不旋转时油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的左边呈上限右边就呈下限，反之亦然，且公用的排气口有较大的油液排出，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。 故
10、障处理：更换液压缸缸筒与O形圈，重装调整后故障消失。,检修实例5：刀库互锁M03不能执行的故障排除,故障现象：某配套SIEMENS 810M的立式加工中心，在自动运行如下指令时： T*M06；S*M03； G00Z-100； 有时出现主轴不转，而Z轴向下运动的情况。 故障分析：本机床采用的是无机械手换刀方式，换刀动作通过气动控制刀库的前后、上下实现的。由于故障偶然出现，分析故障原因，它应与机床的换刀与主轴间的互锁有关。仔细检查机床的PLC程序设计，发现该机床的换刀动作与主轴间存在互锁，即：只有当刀库在后位时，主轴才能旋转；,检修实例5：刀库互锁M03不能执行的故障排除,故障分析：现场观察刀库的
11、动作过程，发现该刀库运动存在明显的冲击，在刀库到达后位时，存在振动现象。通过系统诊断功能，可以明显发现刀库的“后位”信号有多次通断的情况。而程序中的“换刀完成”信号(M06执行完成)为刀库的“后位到达”信号，当刀库后退时在第一次发出到位信号后，系统就认为换刀已经完成，并开始执行S*M03指令。但M03执行过程中(或执行完成后)，由于振动，刀库后位信号再次消失，引起了主轴的互锁，从而出现了主轴停止转动而Z轴继续向下的现象。 故障处理：通过调节气动回路，使得刀库振动消除，并适当减少无触点开关的检测距离，避免出现后位信号的多次通断现象。在以上调节不能解决时，可以通过增加PLC程序中的延时或加工程序中
12、的延时解决。,在教师、工厂工程人员、数控机床的维修人员、数控机床的安装调试人员的参与下，学生结合上网查询、图书馆查资料等手段，总结刀库换刀装置常见故障诊断。 刀库及换刀机械手结构复杂，且在工作中又频繁运动，所以故障率较高。目前数控机床50%以上故障都与它们有关。,刀库换刀装置常见故障诊断,刀库及换刀机械手的常见故障及排除方法,任务拓展,普通之换刀机构（FV系列）的拆卸,普通之换刀机构（FV系列）的拆卸过程,装配过程是拆卸的逆过程,普通之换刀机构（FV系列）的拆卸过程,任务巩固,一、填空题 1.采取顺序选刀方式的机床必须做到刀具放置在刀库上的顺序要正确。 2. 每半年检查加工中心换刀缸润滑油，不
13、足时需要及时添加。 3. 每季度检查加工中心刀臂式换刀机构齿轮箱油量，不足时需要添加齿轮箱油。 4. 每季度在刀臂式刀库传动部分须及时加润滑油脂。 5.刀套上的调整螺钉松动或弹簧太松，将使刀套不能夹紧刀具。,二、选择题 1.刀具交换时，掉刀的原因主要是由于（ D ）引起的。 A.电动机的永久磁体脱落 B.松锁刀弹簧压合过紧 C.刀具质量过小（一般小于5kg） D.机械手转位不准或换刀位置飘移 2.在刀具交换过程中主轴里刀具拔不出，发生原因可能为（ D ）。 A.克服刀具夹紧的液压力小于弹簧力 B.液压缸活塞行程不够 C.用于控制刀具放松的电磁换向阀不得电 D.以上原因都有可能 3.造成卸刀时弹簧套没有随螺帽自动脱离主轴内孔的原因是（D ）。 A.弹簧套或主轴内孔表面有异物。在安装前，表面没有清理干净 B.安装时螺帽拧得太紧 C.弹簧套已损坏或者主轴内孔表面已损坏 D.弹簧夹头使用方法不对。,三、判断题（正确的划“”，错误的划“”） 1.（）换刀时发生掉刀的原因之一是系统动作不协调。 2.（）刀库出现换刀混乱的原因之一是电池电压太低。 3.（）换刀时发生掉刀的可能原因之一是时间太短。 4.（）换刀时发生掉刀的原因之一可能是刀具超过规定重量。 5.（）加工中心上使用的刀具有重量限制。 6.（）每一年检查加工中心换刀缸润滑油，不足时需要及时添加。,
