基于加工中心刀库乱刀故障的解决方法

李凯　李聪

摘要：现代机械加工中为了进一步提高数控机床的加工效率，对于零件工序多、精度要求较高，需经多次装夹调整才能完成加工的工件，适合在加工中心上加工。加工中心集铣、钻、铰、镗、攻螺纹等多项加工功能于一身，在加工过程中要使用多种刀具，因此换刀装置（ATC）是加工中心的重要组成部分，也是加工中心故障率较高的部分，本文通过广州数控GSK983M铣床系统的刀库乱刀故障如何解决进行简要的说明。

关键词：加工中心；刀库乱刀；故障

引言

加工中心的很大一个优势在于具有换刀装置，通过自动更换不同的刀具在一次装夹中完成多工序复杂零件的加工，大大提高了加工效率和精密度。加工中心的换刀是通过自动换刀系统实现的，根据刀库的选取不同，换刀系统的控制方式也不同，常见的刀库形式有斗笠式和凸轮式（摇臂式，直排式）。在机床换刀过程中有可能因为操作不当或其他原因造成刀库中刀号的混乱，而刀号的混乱会造成工件和机床机械部件的损坏。

1加工中心自动换刀方式及乱刀简介

（1）换刀方式简介

加工中心自动换刀系统的控制主要分为两部分：刀库选刀控制（T指令）和刀具交换控制（M06指令）。目前刀库选刀控制最常见的方式主要有刀套编码方式和计算机记忆随机换刀。

刀套编码方式是对刀库各刀座预先编码，每把刀具放入相应刀座之后，就具有了相应刀座的编码，即刀具在刀库中的位置是固定的，斗笠式刀库便是此种控制方式。

计算机记忆随机换刀方式的特点是刀具号和刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器的存储器中，不论刀具放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹，这样刀具可以任意取出，任意送回，圆盘凸轮机械手刀库便是此种控制方式。

（2）乱刀简介

乱刀是指换刀指令刀号与刀库刀座号不一致现象。例如：程序指定M06 T03，而换刀机械手在换刀时却抓取了5号刀座的刀具称为乱刀现象。

2乱刀原因分析

加工中心出现乱刀故障可能由以下几种原因引起：

（1）在正常换刀时由于换刀气压不足，导致换刀过程卡住，在手动刀库复位后可能产生刀库亂刀。

（2）由于机床机械结构损坏，或者数控系统参数丢失导致刀库乱刀。

（3）机械手在换刀过程中，由于操作人员按下机床复位键或者急停键，导致换刀意外终止，可能产生刀库错乱。

3、刀库乱刀现象的解决方法

（1）斗笠式刀库乱刀解决方法

①打开机床电控柜，机床上电

②在MDI方式输入换刀指令M06 Txx，观察电控柜中的哪个继电器动作，刀库的正反转是由两个继电器控制，如果此时刀库是顺时针旋转，再输入一个换刀指令，使刀库逆时针旋转，观察电控柜中的哪个交流接触器动作

③使机床数控系统断电，拿一根绝缘棒手动按下控制刀库旋转的交流接触器，如顺时针方向乱刀，则按下控制刀库逆时针方向旋转的交流接触器；如逆时针方向乱刀，则按下控制刀库顺时针方向旋转的交流接触器，直到刀库转到与输入的换刀刀号一致的位置

注意的问题：1）开机后取下主轴和刀库所有的刀具，避免调整后换刀时发生主轴与刀库中刀具相撞的危险

2）注意使用绝缘棒，避免触电的危险

3）调整时要有人帮助观察刀库转动的位置是否到达换刀指令指定的刀具号位置

4）调整好后输入一个换刀指令，观察刀盘前进与主轴松刀动作时主轴卡刀槽是否与刀库卡刀槽位置一致，否则会发生主轴刀具与刀库相撞的危险

（2）圆盘凸轮机械手刀库乱刀现象的解决方法

在出现刀号混乱的情况下应立即进行刀具的整理操作，具体步骤如下所示：

①取出刀库中的全部刀具，将刀具按刀具表中相对应的关系重新插入刀库中或按刀库中刀具的实际状态修改刀具表（需打开参数开关，参数开关在数控系统CPU板上）。

②PC参数中数据表（DATA）中的内容如下所示：

MDI方式下按参数→PC参数进入PLC数据画面，按N××××→按输入键，即可显示要查看的数据，核对数据表页面的如下参数：

2001：刀库总刀数。

2101：当前刀套号，也就是在换刀位置的刀套号。

4000：主轴上的刀具号。

4001～4024：1～24号刀套内的刀具号

首次换刀保证条件：主轴定向角度正确，刀盘到位（机床无第四轴时为第四轴零点指示灯）指示灯亮，第二参考点返回完成，PC参数2001、2101、4000～4024设置正确。

在以上工作完成后，系统即能自动识别刀库中的刀号与刀套号的对应关系，此时即完成了刀具的整理工作。

刀库调试注意事项

手动方式下同时按下NC报警和进给保持键即可进入刀库调试状态。在调试状态下按机床报警键为刀套倒下、抬起切换；按x零点键为刀盘正转；按Y零点键为刀盘反转；按4零点键为机械手点动旋转，同时按住NC报警键可解除刀臂旋转的部分互锁条件。调试完毕按下复位键或切换到手动以外的运行方式即可自动解除调试状态，防止刀库误动作，确保安全。

3结束语

根据不同刀库乱刀现象，可通过手动按下继电器调整或通过重置刀库系统参数方法来解决加工中心换刀过程中的乱刀现象。