协鸿 BT50-16T 刀库维修总结
2018-3-23 来源： 中航工业沈阳黎明航空发动机（集团） 作者：何春茂
摘 要：斗笠式刀库是加工中心比较常见的一种换刀装置。结合修复协鸿设备刀库的工作经验，对斗笠式刀库的动作过程和换刀过程中容易出现的故障进行了简要的分析和说明。
关键词：加工中心；斗笠式刀库；传感器；压缩空气
加工中心集铣、镗、钻、铰、攻螺纹等多项功能于一身，大大提高了生产效率。加工中心的优势在于它有自动换刀装置，能使加工变得更柔性化。换刀装置是加工中心的重要组成部分，也是加工中心故障率最高的部分，约有 50%的机床故障与换刀装置有关。我厂协鸿加工中心的设备采用的都是型号为BT50-16T 的斗笠式刀库换刀装置。
1 、斗笠式刀库的动作过程
斗笠式刀库的具体动作过程如下：①刀库处于非工作状态时，停在离主轴中心较远的位置。此位置装有信号传感器 A，其发送信号至协鸿加工中心的 PLC 中，实现对刀库状态的确认。②加工中心的数控系统可对指令的目标刀具号和现状主轴的刀具号进行分析。如果目标刀具号与现状主轴刀具号相同，则会直接发出换刀完成信号；如果不相同，则开启换刀程序，进入下一个步骤。③加工中心主轴沿垂直方向移动到安全位置。通常将安全位置定义为 Z 轴的第一参考点位置，同步主轴完成定位动作，并一直保持定位状态。主轴定位一般通过检测主轴本身所带的位置编码器一转信号来确定。④该刀库向主轴方向水平移动。刀库放刀柄的中心线与主轴中心线在同一条直线上时，为该刀具换刀方位。该方位位置通过信号传感器 B 将信号传递到数控系统 PLC 进行确定。⑤主轴向 Z轴下方移动到刀具位置时应该交换方位。通常将刀具交换方位定义为 Z 轴的第二个参考点，在此方位将当前主轴上的刀具放回到刀库的相应位置。⑥刀库中的刀夹抓刀确认后，主轴内孔吹气松刀。协鸿加工中心在主轴部分安装了松刀确认传感器 C，协鸿加工中心的 PLC 接收到传感器 C 发送的传入信号后，确认该步动作运行正常，才进行下一步动作。⑦主轴升起到 Z 轴的第一参考点。此运行目的是避免刀库旋转时刀夹和主轴发生碰撞。⑧主轴沿
Z 轴向下移动到第二个参考点位置，运行吸刀动作。⑨主轴内孔与刀柄夹紧并定位，夹紧传感器 D 发出确定信号。⑩刀库移动到离主轴中心较远的位置，直到 PLC 接收到传感器
A 发出的反馈确认信号。 主轴定位消除，完成换刀过程。
2 、斗笠式刀库换刀过程中的常见故障
分厂协鸿加工中心刀库部分故障率相对较高，根据笔者的工作经验，总结了斗笠式刀库在换刀过程中的常见故障及其原因分析。
2.1 故障一
故障现象：数控系统发出换刀指令，刀库不运作。
原因分析：①检查机床是否处于急停状态，操作程序是否正确。虽然这些原因过于简单，但机床维修就要按照简单到难的顺序。②检查协鸿加工中心的压缩空气管路是否有漏气点。如果有，漏气点压缩空气压力就不在 0.5～0.6 MP 这一正常范围内。压力不够会使刀库在换刀过程中无法动作。③检查刀库的电气线路连接是否良好，输送到协鸿加工中心数控系统 PLC的入口信号是否正确。
2.2 故障二
故障现象：刀库移动到主轴中心位置，但不进行接下来的动作。
原因分析：①检查传感器 B 发送到主轴侧的确认信号是否良好，数控系统 PLC 中的接收信号是否正常。该故障大多是由传感器接触不良或传感器损坏造成的。②如果接收信号和传感器状态都正常，观察主轴刀具是否夹紧。③检查主轴定位块与刀柄定位连接是否正确。④确认主轴是否返回了第一参考点。
2.3 故障三
故障现象：主轴抓刀后，刀库不移回初始位置。
原因分析：①检查气源是否有漏气现象。②检查刀库驱动电机电气连接回路是否正常。刀库的移动是通过控制回路控制电机正反转来实现的，如果控制部分连接相反，也会发生该类故障。③检查刀库控制电机是否有损坏。④检查主轴刀具抓紧是否通过抓紧传感器 D 发出反馈信号到协鸿加工中心数控系统PLC 中，如果该系统接收不到传感器 D 发送的夹紧确认信号，则刀库不进行下个程序的动作。⑤检查刀库部分是否存在机械干涉现象。
3 、斗笠式刀库的安装、调试
斗笠式刀库的安装、调试步骤为：①组装刀库时，注意传感器的安装方向。如果安装错误，则无法使刀库一次只旋转一个刀位。按图纸把刀库组装好（包含刀库电机等电气元件），然后整体安装。②调整刀库旋转拨叉位置，保证刀库连续旋转，不能发生阻尼现象。③调整刀库对刀点。按图纸要求调整刀库对刀点 X，Y 方向的锁紧螺栓，刀库对刀点 Z 方向的锁紧螺栓可通过电气控制来调整。④调整锁放刀汽缸螺栓，保证调整螺栓在不夹持刀具时的间隙为 2.2 mm，夹持刀具时的间隙为 4.2 mm。
⑤在主轴安装数控铣夹头，去除刀库内的弹簧卡和刀库汽缸进气管，并移动刀库，保证刀库的梯形凸起处能进入到铣卡头的梯形凹槽内。
4 、结束语
总之，我厂协鸿加工中心采用斗笠式刀库换刀。刀库的换刀过程通过汽缸中的移动轴来实现，所以在刀库换刀过程中，一定要保证气压在合理范围内。我厂协鸿加工中心刀库的主要问题为气压不稳和由于长时间运转刀夹与主轴不同心造成换刀时主轴和刀库碰撞损坏。只要我们定期检查和保养，就能保证设备的正常运转。
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