以VMC1000加工中心為例，詳細(xì)說明了回轉(zhuǎn)式刀庫的換刀原理和結(jié)構(gòu)特點；針對換刀故障現(xiàn)象，從原理上進(jìn)行了充分分析，通過分析動作時序邏輯關(guān)系，利用有效的檢測方法，排除了故障，為后續(xù)相關(guān)設(shè)備維修積累了豐富的經(jīng)驗。

隨著制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，智能制造已將數(shù)控設(shè)備有機(jī)結(jié)合在一起，加工中心以刀具的交換方式來實現(xiàn)整個高效的加工生產(chǎn)，再與其他數(shù)控設(shè)備組建柔性加工系統(tǒng)，這就對加工中心換刀有了很高的要求，換刀可靠性、快速性直接影響著機(jī)床的生產(chǎn)率和工作可靠性。

從故障率來看，加工中心在進(jìn)行換刀的過程中發(fā)生故障是最多的，本文以VMC1000加工中心為例，詳細(xì)說明了換刀動作原理和分析思路。該機(jī)床換刀機(jī)構(gòu)是凸輪式的，機(jī)床使用過程中出現(xiàn)了系列換刀故障，原因是機(jī)床換刀過程中換刀夾持機(jī)構(gòu)松動，換刀機(jī)械手電機(jī)剎車故障，導(dǎo)致?lián)Q刀檢測位置發(fā)生變化，從而引起主軸及刀套的松、緊刀故障。下面簡述故障查找過程并分析其原因。

1 故障現(xiàn)象
換刀時機(jī)械手卡住不能換刀，換刀機(jī)械手位置偏移，換刀掉刀。

2 故障分析及處理
2.1 換刀原理
該加工中心是回轉(zhuǎn)式刀庫，換刀機(jī)構(gòu)是凸輪式的，其換刀過程為：
（1）編寫M06 T01啟動換刀選刀循環(huán)。
（2）主軸將在定向的主軸停止點上停住，冷卻液停止，同時Z軸移動到換刀位置（第二參考點）。
（3）選刀，根據(jù)T指令NC將其編譯至PLC后，開始選刀，刀庫電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將目標(biāo)刀號旋轉(zhuǎn)至刀庫換刀點，注意此時T指令為刀庫刀套位置。
（4）換刀電機(jī)帶動凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械手機(jī)構(gòu)從停放位置旋轉(zhuǎn)90°，以抓住有效刀套中的刀具和主軸中的刀具。與此同時，檢測凸輪機(jī)構(gòu)的接近開關(guān)狀態(tài)變化，PMC輸出發(fā)出松刀指令，刀庫刀套松刀和主軸松刀電磁閥得電，凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶動機(jī)械手向下，將刀柄推下，準(zhǔn)備交換。如圖1所示。
（5）機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°交換刀具，凸輪繼續(xù)向上，將刀具安裝到主軸中，將原主軸上刀具安裝到刀庫換刀位置刀套中。同時，檢測開關(guān)給PMC發(fā)出緊刀指令，電磁閥失電，軸刀柄夾緊蝶形彈簧回縮主軸刀具夾緊。
（6）換到機(jī)械手繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90°，停止完成一套換刀動作。

圖1 換刀機(jī)構(gòu)圖

2.2 故障分析
換刀至2.1第四步驟，換刀機(jī)械手卡住，主軸一直松刀吹氣，但刀具不能被拔下，斷電手動盤動換刀電機(jī)，完成一次換刀動作后，手動裝卸刀，動作正常，初步排除主軸松緊刀方面問題。再次執(zhí)行換刀過程，機(jī)械手卡住，刀庫處機(jī)械手爪掉刀，發(fā)現(xiàn)換刀后，機(jī)械手裝刀至主軸上，位置偏移，如圖2所示。

圖2 主軸夾裝位置偏移圖

將刀具取下后空換刀，發(fā)現(xiàn)動作正常，導(dǎo)致這種情況的原因，可能是機(jī)械手與主軸位置發(fā)生偏移，或者機(jī)械手軸線相對于主軸軸線精度發(fā)生偏差，主軸定位不準(zhǔn)也會導(dǎo)致?lián)Q刀位置偏移。單步執(zhí)行換刀動作，檢查主軸定位準(zhǔn)確，排除了定位不準(zhǔn)引起該故障。經(jīng)打表檢查，機(jī)械
手、刀套、主軸的軸向位置及回轉(zhuǎn)中心距離一致，因此機(jī)械手機(jī)械卡阻的故障也被排除。

此機(jī)床近期主要加工不銹鋼等材料工件，切削量大，負(fù)載重，長時間運行在重切下，檢查機(jī)械手發(fā)現(xiàn)機(jī)械手沒有松動，檢查機(jī)械手爪伸縮動作靈活，但是發(fā)現(xiàn)機(jī)械手上一個調(diào)整塊磨損，拆卸下來觀察此調(diào)整塊主要用來夾持刀柄，重新修補加工后，再次嘗試，主軸位置處偏移消失。引起該故障的主要原因是機(jī)械手沖擊大，頻繁換刀，導(dǎo)致夾持卡爪松動磨損，如圖3所示。

圖3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖