1 加工中心及刀庫的相關(guān)概念

　　1.1 加工中心

　　加工中心(Machining Center)是數(shù)控機(jī)床中典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)又是先進(jìn)制造技術(shù)不可缺少的工藝設(shè)備。它綜合了微電子，計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制，精密測量、機(jī)床制造等方面的最新技術(shù)，是當(dāng)代機(jī)床工業(yè)發(fā)展方向和先進(jìn)生產(chǎn)力的標(biāo)志，多坐標(biāo)(5坐標(biāo))以上聯(lián)動(dòng)的加工中心更是先進(jìn)制造業(yè)的重要戰(zhàn)略物資。一臺(tái)加工中心是由機(jī)床(機(jī)械部分)和控制系統(tǒng)(電氣部分)兩部分組成，機(jī)床是加T中心的主體，控制系統(tǒng)是加工中心的核心。而加工中心的主機(jī)通常是由(床身、立柱、工作臺(tái))和主軸部件、刀具存儲(chǔ)自動(dòng)交換系統(tǒng)(ATC)及其它輔助功能部件組成。

　　1.2 刀庫結(jié)構(gòu)

　　刀庫是數(shù)控加工過程中用來儲(chǔ)存刀具用的裝置，加工中心的刀庫結(jié)構(gòu)有多種類型，常用的有以下四種：

　　(1)圓盤式刀庫：也叫固定地址換刀刀庫，即每個(gè)刀位上都有編號(hào)，一般從1編到12、16、18、20、24等，鄢為刀號(hào)地址。操作者把一把刀具安裝進(jìn)某一刀位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。圓盤式刀庫制造成本低，主要部件是刀庫體及分度盤，只要這兩樣部件加工精度得到保證即可。運(yùn)動(dòng)部件中刀庫的分度使用的是非常經(jīng)典的“馬氏機(jī)構(gòu)”，前后、上下運(yùn)動(dòng)主要選用氣缸。裝配調(diào)整比較方便，維護(hù)簡單。一般機(jī)床制造廠家都能自制：刀號(hào)的計(jì)數(shù)原理一般在換刀位安裝一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。1號(hào)刀位上安裝擋板：每次機(jī)床開機(jī)后刀庫必須“回零”，刀庫在旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要擋板靠近無觸點(diǎn)開關(guān)(距離為0.3mm左右)，數(shù)控系統(tǒng)就默認(rèn)為1號(hào)刀，并以此為計(jì)數(shù)基準(zhǔn)。“馬氏機(jī)構(gòu)”轉(zhuǎn)過幾次，當(dāng)前就是幾號(hào)刀。

　　(2)鏈?zhǔn)降稁欤阂步卸喹h(huán)鏈?zhǔn)降稁?，刀庫的外形較緊湊，占用空間較小，適用于做大容量刀庫。在增加存儲(chǔ)刀具數(shù)日時(shí)，可增加鏈條的長度，而不增加鏈輪直徑，因此，鏈輪的圓周速度不會(huì)增加，且刀庫的運(yùn)動(dòng)慣量不像圓盤式刀庫增加的那么多，基于這些優(yōu)點(diǎn)，鏈?zhǔn)降稁煸诩庸ぶ行膽?yīng)用非常廣泛，符合加工結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜的大型零件。

　　(3)格子箱式刀庫(也稱陣列式刀庫)：刀庫容量大，結(jié)構(gòu)緊湊，空問利用率高，但布局不靈活，通常將刀庫安放于工作臺(tái)上。有時(shí)甚至在使用一側(cè)的刀具時(shí)，必須更換另一側(cè)的刀座板。

　　(4)直線式刀庫：這類刀庫的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量較小。一般用于數(shù)控車床，數(shù)控鉆床，個(gè)別加工中心也有采用。

2 自動(dòng)換刀裝置及其常見故障排除

　　2.1 自動(dòng)換刀裝置

　　數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置中最常用的就是機(jī)械手換刀，它是數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。換刀過程較為方便，它的任務(wù)是當(dāng)一個(gè)工序完成后．將不用的刀具從主軸中卸下來送回刀庫中，同時(shí)還將下道工序的刀具裝入主軸中。然后機(jī)械手回到原始位置等待下一個(gè)工作循環(huán)。機(jī)械手的規(guī)律性運(yùn)動(dòng)是通過三相異步電動(dòng)機(jī)和齒輪傳動(dòng)等構(gòu)件及配氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，配氣系統(tǒng)的氣壓必須保持在6毫升以上機(jī)械手才能成功更換刀具：刀庫中刀套按照T代碼的指令運(yùn)轉(zhuǎn)到換刀位置，然后進(jìn)行刀具交換．在機(jī)床工作過程中刀具按指令使機(jī)械手取刀或裝刀。因此，要求電氣系統(tǒng)需按照換刀過程的運(yùn)動(dòng)次序準(zhǔn)確町靠地完成每一個(gè)動(dòng)作。

　　2.2 常見故障及其排除

　　(1)刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能剎車定位：原因：刀庫計(jì)數(shù)感應(yīng)開關(guān)LSIO損壞。此時(shí)，在“寸動(dòng)”模式下，每按刀庫旋轉(zhuǎn)按鈕一次，刀庫只旋轉(zhuǎn)一個(gè)刀位后立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該刀位不能停止在規(guī)定的換刀位置，排除方法：更換感應(yīng)開關(guān)。

　　(2)CRT屏幕顯示報(bào)警：2023 ATC NOT HOME POSTION(自動(dòng)換刀裝置不在原點(diǎn)位置)．原因：控制刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)數(shù)感應(yīng)開關(guān)損壞?；蚋袘?yīng)開關(guān)的接線斷?；蚋袘?yīng)距離太遠(yuǎn)。排除方法：檢查感應(yīng)開關(guān)的接線狀況；感應(yīng)距離調(diào)整在1-5mm以內(nèi)，若無效，則更換感應(yīng)開關(guān)。

　　(3)CRT屏幕顯示報(bào)警：2027 NOOL CLAMP()]具沒有夾緊)，原因：①刀庫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)位置感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)面上附著有鐵屑等污物。②刀庫上的刀套下降未到位，刀套升降氣缸壓力不足。排除方法：①清潔感應(yīng)開關(guān)。②檢查氣缸及其秘管道有無泄漏，使壓力達(dá)到0.392—0.49Mpa。

　　(4)CRT屏幕顯示報(bào)警：2028 ATC ARM NOT HOME POSI—TION(自動(dòng)換刀裝置刀臂不在原點(diǎn)位置)，原因：①控制刀臂旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)開關(guān)表面上附著有鐵屑等污物。②控制刀臂旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)開關(guān)損壞或接線不良。排除方法：①清潔感應(yīng)開關(guān)表面。②檢查感應(yīng)開關(guān)接線，若無效，則更換感應(yīng)開關(guān)。

　　(5)CRT屏幕顯示報(bào)警：2029 POT NOT CP(ZI套沒有處在上升狀態(tài))原因：①刀套上升限位開關(guān)壞；接觸杠桿動(dòng)作不靈活；刀套上升后接觸杠桿不能壓入。②刀套下降限位開關(guān)壞；接觸杠桿動(dòng)作不靈活：刀套上升后接觸杠桿不能彈出。排除方法：①檢查限位開關(guān)的接觸杠桿動(dòng)作是否靈活，若無效；則更換限位開關(guān)。②檢查限位開關(guān)的接觸杠桿動(dòng)作是否靈活，若無效，則更換限位開關(guān)。

3 結(jié)語

　　刀庫及自動(dòng)換刀裝置是加工中心的關(guān)鍵技術(shù)。四種不同的刀庫結(jié)構(gòu)有各自的原理和應(yīng)用范圍。了解和掌握自動(dòng)換刀技術(shù)中的常見故障，并且找到相應(yīng)的解決方案，對于加工中心的運(yùn)用具有非常重要的意義。