加工中心换刀故障的解决方法

加⼯中⼼ATC机构换⼑故障维修案例（21）例案例⼀：故障内容: ATC ⼿臂旋转有磨擦异⾳,且有时会卡住⽆法转动。

机床类型:加⼯中⼼机床⼚家:台中精机机床型号: V-80机床系统: 0M-C问题点： (说明顾客抱怨状况及服务⼈员实际发现状况)ATC ⼿臂旋转有磨擦异⾳,且有时会卡住⽆法转动。

初步判断： (列举所有可能故障之原因分析)1. ATC 内部齿轮⼲涉。

2. ATC 内部培林损坏。

3.ATC 马达损坏。

4.其他部位缺油⼲涉。

检修过程：1.拆开 ATC前钣⾦,以⼿电筒查看齿轮有⽆⼲涉(以⼿握住⼿臂,左右移动,⼀般间隙为 3mm 左右,若⼩于 2mm 时,可能因偏⼼环调整过量,将偏⼼量调⼩即可)。

查看后⽆⼲涉。

2.查看培林是否损坏。

(⼀般培林若损坏,可能红⾊⽜油会变⿊,滚针培林可能外环会有裂痕,滚针跑出),检查后培林⽆损坏。

3.ATC 马达是否故障。

(检查时将 ATC 马达拆下,电线部份不拆,试运转看是否顺畅),检查后 ATC 马达正常。

4.查看⼤凸轮轨道与上下摇臂之 NT-6013滚针培林是否因缺少红⾊⽜油⽽产⽣⼲涉,颜⾊变为黄棕⾊(烧焦现象),以红⾊黄油涂于⼤凸轮轨道上,再试换⼑,即消除故障。

以上检修过程,最终乃因⼤凸轮与 NT-6013 滚针培林缺黄油⽽产⽣故障。

参阅书籍、⼿册或资深⼈员指导事项V65/80 PARTS LIST案例⼆：故障内容: ATC ⼿臂旋转⼲涉异⾳,且⽆法上下动作。

机床类型:加⼯中⼼机床⼚家:台中精机机床型号: V-80机床系统: 0M-C问题点： (说明顾客抱怨状况及服务⼈员实际发现状况)ATC ⼿臂旋转⼲涉异⾳,且⽆法上下动作。

初步判断： (列举所有可能故障之原因分析)1. ATC 之偏⼼环是否调整过量。

2. .ATC 内齿轮是否⼲涉。

3.ATC 内部培林是否损坏。

4.其他零件是否有异常现像。

检修过程：1.检查 ATC偏⼼环调整量,⼀般是以 ATC⼿臂左右移动间隙为 3mm 左右为基准,若间隙太⼩时,⼿臂旋转时会⼲涉。

加工中心的常见故障中,换刀故障约占1/3,因此对其分析与处理很重要,本文通过具体实例分析其原因,并给出维修方法,供大家参考使用。

一、加工中心换刀过程或原理南昌高级技工学校实习车间所用加工中心型号为M CV/610,数控系统采用F ANUC0-MC。

正常换刀过程如下:Z轴回零,主轴定向。

刀库门开,(或机械手)前移抓刀,主轴松刀。

主轴上移(或机械手后移)刀具被拔出主轴孔。

刀库转至所需刀位,同时主轴自动吹净其刀具孔。

主轴下移(或机械手前移),刀具插入主轴孔并被夹紧。

刀库门关,刀库(机械手)后退,换刀完成。

二、主要故障实例1.刀库向前抓刀后停止,主轴不松刀分析处理:由现象知换刀在第(2)步停止,刀库前移动作已完成,压下相应限位开关就发信号通知NC系统动作完成,该信号未发出以致主轴不松刀,打开机床数控柜,检查限位输入信号未发现,推测限位开关问题,但用万用表检查开关却有信号,外接一线至NC系统,故障消失,原因是断线引起故障。

2自动换刀至第5步停止,主轴不装刀分析与处理:在M DI状态下,依次M19→M81→M82→M83→M84,动作均正常,排除电气部分故障,手动检查气缸亦有动作推测为气流不畅,检查气缸进气管,发现接头处漏气,重新安装后故障消失。

3.自动换刀至第2步,主轴松刀延时过久分析处理:换刀能完成说明NC系统正常,查阅有关延时的诊断DGN300~400,均正常值,但气缸动作时有时无,推断电磁阀问题,拆开电磁阀,阀芯磨损,更换新的后故障消失。

4.自动换刀主轴不定向,且CRT上出现警示1010、409分析处理:维修手册无警示1010、409之说明。

从其工作原理分析,自动换刀时,CNC系统发出主轴定向信号M19,经控制电路启动定向时间检测电路,磁传感器发出信号,经电路处理产生一系列慢转信号,当位置误差小于0.1,电路发出到达信号,通知CPU,发出主轴停止信号,同时切断定向时间检测电路,定向完成。

由现象知NC系统已发出定向指令M19,可能由于定向电路设定不合理引起,调整设定,故障不消失,检查主控板是否故障、调换依然,说明控制电路无问题,推断故障在伺服部分,用万用表检查晶体管模块有关端子间的电阻值。

第18章学习情境十一刀库换刀异常故障诊断与维修14.1 加工中心刀库14.1.1 概述数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。

数控车床上的回转刀架就是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床出现之后，逐步发展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。

在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。

加工中心是为了满足产品的批量生产，通过自动更换不同的刀具在一次装夹中完成相应工序的全部加工，因此大大提高了加工效率。

加工中心是通过自动换刀系统实现刀具的自动换取的，根据刀库选取的不同，换刀系统的控制方式也不同。

刀库按其结构的不同分为斗笠式和凸轮式。

斗笠式刀库的特点是换刀过程简单，但对刀库的定位要求高，而且在换刀过程中需要轴配合其动作。

凸轮式刀库换刀过程复杂,有两个机械手配合其动作，换刀速度快。

斗笠式刀库的换刀过程需要轴的参与，而ＰＬＣ是无法直接参与数控轴的控制。

14.1.2 刀具的选择方式1．刀库系统刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置，其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式。

藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。

大幅缩短加工时程，降低生产成本，这是刀库系统的最大特点。

数控机床所用的刀具，虽不是机床体的组成部分，但它是机床实现切削功能不可分割的部分，提高数控机床的利用率和生产效率，刀具是一个十分关键的因素，应选用适应高速切削的刀具材料和使用可转位刀片。

为使刀具在机床上迅速地定位夹紧，数控机床普遍使用标准的刀具系统。

数控车床、加工中心等带有自动换刀装置的机床所用的刀具，刀具与主轴连接部分和切削刃具部分都已标准化、系列化。

换刀故障是数控加工中心一种常见的故障，造成这一问题主要是由于刀库或者是机械手出现了问题。

下面，我们来了解一下换刀故障的几种常见形式，以及采用什么方法进行维修。

刀库故障：如果刀库不能转动，其原因可能包括：电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动；变频器故障，电动机不得电；接近开关或磁簧开关故障；PLC无输出控制，或PLC有输出但接口板中的继电器失效；气压低。

解决方法是：检查调整联轴器；检查变频器的输入、输出电压是否正常；通过PLC的IO监控画面检查IO状态，调整或更换接近开关或磁簧开关，检查或更换继电器；调整气压达到规定值。

如果出现刀盘定位不准的问题，可能是电动机剎车器磨损造成的。

可以通过调整电动机剎车器中调节螺钉来解决。

如果出现换刀位刀座在倒刀时运动不正常的情况，可能原因有：气压不符合要求、止动螺丝松动、气缸损坏、倒刀电磁阀接触不良或损坏、刀具超重或超长。

解决方法包括：调整气压到符合要求、锁紧止动螺丝、更换气缸、检查电磁阀接点或更换元件、更换刀具。

如果出现刀套上下不到位，可能导致这一情况发生的原因包括：安装调整不当或拨叉位置不正确、限位开关安装不正确或调整不当，造成反馈信号错误。

可以采取检查、调整拨叉或限位开关位置，或更换元件来解决。

倒刀时刀具掉落可能是由刀套内弹簧夹力不够或不能正常复位、刀柄和拉钉的距离不正确等原因造成的。

必须要对元器件进行调整或更换。

如果是刀套破裂，原因可能是：刀套未定位前有倒刀动作或未回位前刀盘转动、装入刀具时撞坏。

解决方法是调整刀盘定位近接开关或倒刀气缸磁簧开关位置、更换刀套。

发生了电动机烧坏，可能原因包括：电源缺相或电压不正确、剎车烧坏、刀具超重、组件不能运转。

解决方法有：检查接触器接点是否损坏、电源是否缺相及电压等级是否匹配；检测剎车器线圈是否损坏、接地是否正确；检查刀具质量是否超过允许值；检查刀套滑动部位是否顺畅。

机械手故障：如果是刀具夹得不够紧，经常掉刀，可能是由于卡爪弹簧的压力太小、弹簧后面的螺母松动、机械手卡紧锁不起作用、刀具超重等原因造成的。

加工中心换刀故障的解决方法一、主轴抓刀序号乱当出现该问题时，将主轴的刀具取下，1号刀套转至换刀位，具体操作如下：1．系统→PMC→参数→计数器，计数器C1—PRESET输入刀库容量值，然后输入当前刀位，C2可不用考虑2．系统→PMC→参数→数据表，OFF DATA 输入值（刀库容量值﹢1）3．压FG DATA 软键，DO～Dn依次输入0～n(相应的刀具号)即可二、撞刀故障出现撞刀故障的主要原因有可能是：1．主轴紧刀信号突然丢失导致主轴停转，X﹑Y 仍然走动，此时可修改PLC 程序或调整紧刀开关，使其压合正常，同时检查紧刀电磁阀是否正常工作2．用户程序有问题3．用户使用刀具长度补正，但选择平面时选择的是非G17平面所置4．发那科0I检查其零件信号是否已丢失或调整刀具夹紧开关三、主轴出现掉刀现象，机床抓不住刀这种情况下一般可通过如下检查排除故障1．检查气泵压力是否正常2．检查机床主轴气路是否通畅，是否有漏气现象，主轴气缸上下运动是否正常，松、卡刀开关是否正常3．检查气缸是否漏气、检修气缸活塞及气缸密封件4．检查机床抓刀爪子是否打开、调整抓带气缸下螺丝钉是否顶到抓刀爪子上端，调整抓刀爪子上端蝶簧5．检查机床抓刀爪子是否磨损四、刀盘不能转动其原因可能是刀库电机热保护器动作，或抱闸没有打开，或刀盘传动太沉等，可检查电柜中的热保护是否跳闸，若电气正常，可能是机械传动出现故障。

一般刀盘传动轴承过脏或生锈都可能出现卡死现象，此时出现电机温度过高，刀盘转不动、换刀按钮LED不显示。

五、刀库无法进出这种情况可以通过检查以下部位排除故障1．电机电源是否正常、电机是否转动2．刀库换刀接近开关是否正常、换刀信号以及刀库准备好信号是否正常，有没有线路虚接现象3．继电器是否正常工作、线路是否有虚接4．刀库转盘、传动机构是否灵活、有无卡死现象六、主轴准停位错位现象1．打开主轴箱外壳，使主轴与电机联接皮带脱开，可以用手转动主轴的方法来调整准停位。

动75度，回到机械手原始位置，此时机械手原位开关发出信号，倒刀电磁阀线圈 YV3B 断电，回刀电磁阀线圈YV5C 通电，气缸向下运动推动刀杯向上翻转90度，回 刀定位开关SX5B 检测到信号，为自动加工作准备，完成整个换刀控制过程。

如图 Id 所示。

4、自动换刀装置常见故障及解决方法（1）机械手卡死处理方法加丄中心在加工完零件自动换刀时，出现机械手卡死现象，屏幕出现2103# 报警，无法继续自动加工。

方法一：•设备禁止断电。

•在MDI 方式下输入M39 （强制换刀指令），按循环启动按钮进行强制换刀， 若机械手依然卡死，则参照方法二处理。

方法二：•设备禁止断电。

•在J0G 方式下松开主轴夹具，拆下机械手电机顶罩，手动逆时针盘电机，中途卸下刀座，继续盘电机至原位，消除2103#报警。

-TrtTOTT «C1L_ 9 1 - -UU 1 匸 14-1•按屏幕显示刀号在主轴装入刀座，HD：主轴刀号，XX:等待刀号。

•在MDI方式下输入M06换刀指令，装入另一刀座，若是T2刀座注意定位。

机床空运行一循环，确认主轴刀具与程序制定刀具一致性。

最后正确装夹工件自动加工。

（2）自动换刀时主轴掉刀故障处理方法在换刀时主轴刀座从机械手掉下，自动加工被迫停止。

•检查主轴换刀点是否偏移。

•主轴编码器与主轴连接是否松动，主轴编码器转位信号是否正确。

•检查机械手扣刀开关SX33位置。

•手盘电机察看机械手与主轴刀具换刀点是否干涉。

（3）刀库倒刀时刀座从刀杯内掉落故障处理方法•刀库换刀位置刀杯内弹簧疲劳变形，夹紧力不够，调整弹簧预紧力。

•倒刀气缸拉杆与刀杯定位偏移，倒刀定位开关SX5B信号无，调整螺钉及开关位置，恢复倒刀动作。

•刀座超过允许的重量限制。

（4）刀库乱刀故障处理方法不正确的操作使系统PMC参数丢失或刀库装置维修后，会出现换刀过程中乱刀现象，造成撞刀事故。

•恢复系统PMC参数，调整刀库计数开关、机械手初始开关及倒刀开关位置, 恢复换刀动作。

A c a d e m i c F o r u m /学术论坛89王登亮，王　超（江西铃格有色金属加工有限公司，江西　南昌　330013）摘要：主要介绍马扎克5000-II 型机床换刀系统的机械结构、工作原理、常见故障原因及问题处理措施。

关键词：换刀系统；ATC；刀库；主轴；内冷管1　背景介绍我们公司机加工厂成立于2015年初，机加设备维修班成立时间更短，维修人员平均年龄不到29岁，他们踏出校园大门怀揣着对生活的美好梦想一起组建了机加维修班，这过程工存在许多问题；换刀系统是加工中心生产加工过程中关键的环节，直接影响加工效率、质量、设备稳定性。

公司现有5000-II 型马扎克加工中心14台，主要生产铝合金变速箱壳体，是我们公司生产主力设备。

随着公司产能提升、降本增效要求不断提供，目前设备状态远远达不到使用及费用控制要求；统计2018年1-12月换刀系统故障平均595 min/月，18年发生的维修费用合计约18.62万。

为降低设备故障率、减少设备维修费用、提高生产效率。

18年上半年我们成立攻坚改善小组针对整个换刀系统故障进行统计、分析，从A 矩阵的损失分类统计到B 矩阵的因果关系分类到C 矩阵的货币化转化，把故障转化为实实在在的费用损失，选定攻击对象，有的放矢。

2　工作原理简述换刀系统包含刀库、刀库门、换刀机构、主轴等系统；各个系统精准的配合最终完成一次完美的换刀动作，换刀中弧面凸轮通过控制机械手上轴承来控制机械手的转动；平面凸轮通过连杆机构控制机械手的伸缩与收回。

而换刀机构上刀具的夹紧靠摆臂手上的夹指完成。

换刀系统动作顺序为NC 系统接收到换刀指令后，PLC 输出动作到ATC 门、刀库、ATC 单元、主轴等做出相应准备：门打开、主轴移动到第二参考点或者换刀点、主轴定向、刀库备刀至换刀位、换刀气缸将被选刀移至主轴侧、ATC 单元旋转到换刀角度、主轴抓刀单元松开到位、ATC 单元自动移出并旋转至主轴上完成主轴上刀具与待刀位刀具之间的交换、主轴抓刀单元夹紧到位、ATC 臂回到起点。

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