加工中心刀庫分類、特點及典型故障分析.ppt

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加工中心刀庫分類、特點及典型故障分析,中航工業(yè)西航設備部趙臣,一、刀庫的分類及特點二、刀庫典型故障分析,一、刀庫的分類及特點,1、按機械結構劃分：,,按機械結構劃分,1.1、盤式刀庫,,盤式刀庫其特點是：結構緊湊，但因刀具單環(huán)排列，定向使用率較低，大容量刀庫的外徑較大，轉(zhuǎn)動慣量大，因此這種刀庫容量較小，一般不超過32把刀。其應用一般是在小型加工中心上。在刀庫刀具容量小的情況下，其選刀運動時間短，效率高，換刀可靠性較高。,1.2、鏈式刀庫,特點：,鏈式刀庫容量較大，當采用多環(huán)鏈式刀庫時，刀庫的外形較緊湊，占用空間小，適合做大容量刀庫?；谶@些優(yōu)點，鏈式刀庫在加工中心應用的非常廣泛。,2、按換刀方式劃分：,,按換刀方式劃分,2.1、主軸直接取刀換刀方式,,,,,A,B,Z2,,,,,換刀示意圖,直線導軌,2.1、主軸直接取刀換刀方式,主軸直接換刀取刀方式一般應用在盤式刀庫上，無機械手的盤式刀庫俗稱斗笠式刀庫，其結構簡單，成本較低，而且容易控制。因而在小型加工中心得到廣泛的應用。這種刀庫的特點是刀庫具有前后兩個位置，刀庫前位時刀庫最外的刀具正好與主軸套在同一條軸線上。通過氣動或者液壓裝置使刀庫在兩個位置上前后移動，通過兩個行程開關確認刀庫的前后位置。這種刀庫另外一個特點是采用固定刀位管理，即每個刀套只用于安裝一把固定刀具。固定刀位換刀過程需要兩次完成，首先把主軸的刀具放回刀具的原來位置，然后再從刀庫中取出要選擇的刀具，這樣換刀效率低，一般用于刀庫容量比較少的刀庫選刀控制。其主要缺點是：容量小，在換刀抓松刀過程中主軸會對刀庫刀盤有一定擠壓力，容易造成刀庫旋轉(zhuǎn)體變形、斷裂等現(xiàn)象。,2.2、機械手換刀方式,帶機械手的刀庫，換刀速度快，在零件程序運行的同時，刀庫可以將下一把刀具提前轉(zhuǎn)到換刀位置。換刀指令生效后，機械手將主軸刀套內(nèi)的刀具與刀庫換刀位置刀套內(nèi)的目標刀具直接交換。在整個換刀過程中對刀庫沖擊小，帶機械手的刀庫增加了機械手的控制，因而相關的PLC應用程序也相對復雜，機械手的控制方法因廠家不同，通常采用以下幾種控制方式：液壓控制、異步電機控制、凸輪控制機械手機械手換刀由于其在換刀過程中動作較多，使其換刀故障率較高，排故過程較復雜。,2.2、機械手換刀方式,,,程序給出指令開始換刀換刀動作步驟：1.主軸定向并移動到換刀點位置,同時刀庫旋轉(zhuǎn)到需要更換的刀具位置。2.機械手1移向刀庫側(cè)進行1號卡爪抓刀動作。,3.機械手1在氣缸/液壓缸驅(qū)動下伸出，進行在刀庫刀套內(nèi)拔刀動作。4.換刀機械手大臂翻轉(zhuǎn)。由平行于刀套方向翻轉(zhuǎn)為平行于主軸。,5.機械手2向主軸側(cè)移動，執(zhí)行2號卡爪抓刀動作。6.機械手2在氣缸/液壓缸驅(qū)動下執(zhí)行主軸側(cè)卸刀（拔刀）動作。,7.機械手大臂旋轉(zhuǎn)180度，完成機械手1/2位置替換動作。8.機械手1縮回，執(zhí)行在主軸上裝刀動作。,9.機械手1移出，1號卡爪離開主軸上刀具。10.換刀機械手大臂翻轉(zhuǎn)。由平行于主軸方向翻轉(zhuǎn)為平行于刀套方向。翻轉(zhuǎn)過后2號卡爪刀具正對刀庫空刀套。,11.機械手2縮回，執(zhí)行刀庫內(nèi)裝刀動作。12.機械手2移動，2號卡爪離開刀套。換刀完成,,按照刀具管理方式劃分,隨機刀位管理刀庫,固定刀位管理刀庫,3.1、固定刀位管理方式,固定刀位管理是在加工前，將加工所需要的刀具依照工藝次序插入刀庫刀套中，順序不能有差，每一個刀具只對應一個刀套。加工時按照固定刀的位置進行調(diào)刀，還刀。如：1號刀具對應安裝在1號刀套內(nèi)，20號刀具對應安裝在20號到套內(nèi)。在換刀過程中，如果主軸是1號刀需要更換20號刀具時，首先需要刀庫轉(zhuǎn)動到1號刀套位置進行1號刀具的還刀動作，還刀后刀庫轉(zhuǎn)動到20號刀具再進行取刀動作。不管一個刀具被調(diào)用多少次，其刀具、刀套對應位置都不會改變。按固定刀位管理的刀庫一般使用在容量較少的刀庫上，其特點是刀具管理簡單，換刀設計控制容易。,3.2、隨機刀位管理方式,隨機刀位管理刀庫中刀具排列的順序與工件的加工順序無關。換刀過程中主軸上刀具就近放入刀庫內(nèi)空刀套上，通過計算確定刀庫中刀具與實際刀套對應位置，在換取刀具時刀庫直接轉(zhuǎn)動到相應刀套位置進行換刀動作。其特點是：換刀速度快，同一把刀每次換刀對應的刀套位置不確定，刀庫管理復雜。,二、刀庫典型故障分析,一、常見自動換刀裝置實例實際中加工中心刀庫及換刀機械手結構較復雜，且在工作中又頻繁運動，所以故障率較高，目前機床上有50％以上的故障都與之有關，如刀庫運動故障，定位誤差過大，機械手夾持刀柄不穩(wěn)定，機械手動作誤差過大等，這些故障最后都造成換刀動作卡位，整機停止工作。因此刀庫及換刀機械手的維護十分重要。,刀庫及換刀機械手的維護要點⑴嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。⑵順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確，其他選刀方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發(fā)生。⑶用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位，裝牢靠，并檢查刀座上的鎖緊裝置是否可靠。⑷經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，發(fā)現(xiàn)問題要及時調(diào)整，否則不能完成換刀動作。⑸要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔。⑹開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是行程開關和電磁閥能否正常動作。檢查機械手液壓系統(tǒng)的壓力是否正常，刀具在機械手上鎖緊是否可靠，發(fā)現(xiàn)不正常時應及時處理。,刀庫故障1.刀庫不能轉(zhuǎn)動的原因可能有：,①聯(lián)接電機軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動；②變頻器故障，應檢查變頻器的輸入、輸出電壓是否正常；③PLC無控制輸出，可能是接口板中的繼電器失效；④機械連接過緊；⑤電網(wǎng)電壓過低。,2.刀庫轉(zhuǎn)不到位的原因可能有：,電動機轉(zhuǎn)動故障，傳動機構誤差。,3.刀套不能夾緊刀具原因可能是,A.刀套上的調(diào)整螺釘松動。B.拉刀機構彈簧太松，造成卡緊力不足。C.松刀機構回退故障。D.刀具超重。,4.刀套上下不到位原因可能是,A.裝置調(diào)整不當或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確。B.限位開關安裝不正確或調(diào)整不當而造成反饋信號錯誤。,5.刀具夾緊后松不開,A.松鎖的彈簧壓合過緊或碟簧斷裂，導致刀桿伸縮量不夠。B.松刀壓力不夠。C.松刀缸故障等。,6.刀具交換時掉刀,A.換刀時主軸箱沒有回到換刀點或換刀點漂移，機械手抓刀時沒有到位，就開始拔刀，都會導致?lián)Q刀時掉刀。這時應重新移動主軸箱，使其回到換刀點位置，重新設定換刀點。B.機械手或刀庫內(nèi)卡到爪夾緊力不夠。,二、刀具表的建立與調(diào)整如果是在SIEMENS操作系統(tǒng)的設備上出現(xiàn)刀庫亂刀情況，以SIEMENS-840D操作系統(tǒng)為例：可根據(jù)以下示例，進行刀庫調(diào)整。,,移動刀具,,,,MDI:$TC_MPP6[9998,1]=0,,刀具管理,本地緩存,重置,開始,刀具列表,本地號,刀具名稱,刀沿號,刀具類型,,新建刀具,,,裝載,尋找本地空刀位,開始,,新建刀具,刀具列表,故障1、刀庫亂刀故障：HMC1000換刀時出現(xiàn)顯示刀位號和實際不一致刀庫形式：帶機械手鏈式刀庫、刀具管理方式為隨機刀位管理。故障形式：刀具對應刀庫位置錯亂故障。操作系統(tǒng)：FANUC系統(tǒng)這個故障實際上就是刀具識別錯誤，在PLC內(nèi)部設置的刀號數(shù)據(jù)表始終與刀庫的實際位置相對應，對刀具的識別實質(zhì)上轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ稁煳恢玫淖R別，當?shù)稁煨D(zhuǎn)時，每個刀座通過換刀位置（基準位置）產(chǎn)生一個脈沖信號送至PLC作為計數(shù)脈沖，同時在PLC內(nèi)部設置一個刀庫位置計數(shù)器，當?shù)稁煺D(zhuǎn)時，每發(fā)一個脈沖使計數(shù)器加一計數(shù)，當反轉(zhuǎn)時，每發(fā)一個脈沖則計數(shù)器減一計數(shù)，計數(shù)器的計數(shù)始終在刀庫容量值之間循環(huán)，而通過換刀位置時的計數(shù)值（當前值）總是指示刀庫的現(xiàn)在位置。當出現(xiàn)故障時，可根據(jù)PLC程序來確定計數(shù)器的計數(shù)值是放在哪個寄存器里，然后通過顯示介面調(diào)出C參數(shù)把計數(shù)器值改為和實際位置一致便可排除故障。,故障2、換刀動作中斷故障：米克朗加工中心的換刀故障故障現(xiàn)象：換刀中止，無法繼續(xù)進行換刀。刀庫形式：帶機械手鏈式刀庫、刀具管理方式為隨機刀位管理。故障形式：由于各種原因造成的換刀動作中斷。分析處理：此設備的刀庫動作是氣壓動力，所以換刀中止的絕大因素是因為氣壓阻塞，并無法手動還原原始位置，即使還原了初始位置，有可能系統(tǒng)記憶了錯誤的換刀位置從而再次停止報警，所以就要進行刀庫初始化。依照刀庫操作手冊將刀庫門打開，將magazinepanel下面的板子拆除后發(fā)現(xiàn)一個傳感器盒，按住上面的Teach按鈕后待其上面紅燈閃爍，后將機械手臂手動開出待紅燈閃爍50下之后，再將機械手臂手動返回，此時等機械臂走完全程（機械臂慢速推出、退回，停到中間位置），上述過程手動時Teach鍵不能松開，而且手動操作刀庫時需要輸入密碼：250258，至此刀庫機械臂的初始化完成。,故障3、換刀動作中斷在換刀中斷故障排除過程中，我們首先需要將刀庫機械手的各個位置還原到正常位置。之后還要對刀表內(nèi)主軸以及機械手上刀具進行核對設置。避免再次換刀中出現(xiàn)撞刀、亂刀現(xiàn)象。一般加工中心上都有手動進行換刀動作的操作，在排故過程中，主要是依靠手動操作刀庫來進行還原刀庫機械手正常位置。以SAJO12000加工中心換刀中斷恢復正常位置為例：,2、換刀動作中斷SAJO12000加工中心換刀手動操作：,注意！?。。≡谑謩舆M行刀庫恢復時，一定要注意刀庫各動作的順序，防止出現(xiàn)手動操作時撞擊、飛刀等現(xiàn)象。。。,2、換刀動作中斷,注意?。。?！在手動進行刀庫恢復時，一定要注意刀庫各動作的順序，防止出現(xiàn)手動操作時撞擊、飛刀等現(xiàn)象。。。,故障4、加工中心自動換刀過程中常見故障的診斷與維修1.故障現(xiàn)象：某加工中心采用凸輪機械手換刀，換刀過程中，動作中斷，發(fā)出2035#報警，顯示內(nèi)容：機械手伸出故障。2.分析過程：根據(jù)報警內(nèi)容，機床是因為無法執(zhí)行下一步“從主軸和刀庫中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報警。機械手未能伸出完成從主軸和刀庫中拔刀動作。,3.產(chǎn)生故障的原因及處理：(1)“松刀”感應開關失靈，在換刀過程中，各動作的完成信號均由感應開關發(fā)出，只有上一動作完成后才能進行下一動作。第3步為“主軸松刀”，如果感應開關未發(fā)信號，則機械手“拔刀”就不會動作。檢查兩感應開關，信號正常。(2)“松刀”電磁閥失靈，主軸的“松刀”，是由電磁閥接通液壓缸來完成的。如電磁閥失靈，則液壓缸未進油，刀具就“松”不了。檢查主軸的“松刀”電磁閥動作均正常。(3)“松刀”液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位，檢查刀庫松刀液壓缸，動作正常，行程到位；打開主軸箱后罩，檢查主軸松刀液壓缸，發(fā)現(xiàn)也已到達松刀位置，油壓也正常，液壓缸無漏油現(xiàn)象。(4)機械手系統(tǒng)有問題，建立不起“拔刀”條件，其原因可能是：電機控制電路有問題。檢查電動機控制電路系統(tǒng)正常。,(5)主軸系統(tǒng)有問題，刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端的拉釘拉緊的；松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動拉釘，使刀具右移而在主軸錐孔中變“松”。主軸系統(tǒng)不松刀的原因有以下5點：①刀具尾部拉釘?shù)拈L度不夠，致使液壓缸雖已運動到位，而仍未將刀具頂“松”；②拉桿尾部空心螺釘位置起了變化，使液壓缸行程滿足不了“松刀”的要求；③頂桿出了問題，已變形或磨損；④彈簧卡頭出故障，不能張開：⑤主軸裝配調(diào)整時，刀具移動量調(diào)得太小，致使在使用過程中一些綜合因素導致不能滿足“松刀”條件。,4.處理方法：拆下“松刀”液壓缸，檢查發(fā)現(xiàn)：這一故障系制造裝配時，空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊闭{(diào)整得太小，故“松刀”液壓缸行程到位，而刀具在主軸錐孔中“壓出”不夠，刀具無法取出。調(diào)整空心螺釘?shù)摹吧斐隽俊?，保證在主軸“松刀”液壓缸行程到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為0.4~0.5mm。經(jīng)以上調(diào)整后，故障排除。,謝謝,