加工中心是一種帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床，可使工件在裝夾后，自動連續(xù)完成銑削、鉆削、鏜削、鉸孔、攻螺紋、凹槽等多工序的加工，與其他機床相比，加工中心大大縮短了工件裝夾、測量和機床調(diào)整的時間?？s短工件的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使機床的切削時間利用率高于普通機床的 3-4倍;具有較好的加工一致性，并且能排除工藝過程中人為干擾因素，從而提高了加工精度和加工效率，縮短生產(chǎn)周期[1];

      此外，加工中心有自動換刀裝置，因而解決了刀具問題并具有高度自動化的多工序管理功能。立式加工中心主要由基礎(chǔ)部件、主軸部件、進給機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)及輔助裝置幾部分組成。主軸部件又是由主軸箱、主軸電動機、主軸和軸承等零件組成，主軸的啟動、準停和變速等動作由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動。數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)控裝置、PLC、伺服驅(qū)動裝置及操作面板組成，它是完成加工過程的控制中心。

1 、換刀系統(tǒng)故障原因分析

       本臺立式加工中心的正常換刀過程如下所述：在機床系統(tǒng)接到指令后，主軸回到換刀點的位置進行準停，之后刀庫向右移動到主軸處將其上的刀具取下，當主軸上面的刀具進入刀庫卡槽時，主軸向上移動脫離刀庫，隨后刀庫旋轉(zhuǎn)至對應(yīng)刀號，將指令中所指定的刀具對準主軸正下方，主軸下移，使刀具進入主軸錐孔內(nèi)，刀具夾緊后，刀庫退回到原來位置，換刀過程結(jié)束。由上述得知，換刀的關(guān)鍵點是主軸必須準停，即其一是 Z 向位置必須在換刀點位置，一般將 Z 向零點設(shè)為 Z 向換刀點，如若零點位置改變，則換刀點位置改變，無法換刀;其二是主軸端面鍵必須與 X 向平行，如若位置有偏差，也無法換刀。其它如刀庫能否正常旋轉(zhuǎn)選刀、氣壓是否足夠等均換刀的必備條件。所以故障的原因應(yīng)分析如下幾個方面：

在刀庫能正常旋轉(zhuǎn)選刀、氣壓足夠的情況下，應(yīng)分析：

(1)手動方式下能否換刀;　(2)刀庫是否可以正常移動;　(3)能否正常選刀;　(4)主軸準停后，Z 向的位置是否在之前設(shè)定好的換刀點的位置;　(5)系統(tǒng)中設(shè)置的換刀點的位置是否改變;　(6)主軸準停后，端面鍵是否與 X 軸平行。

2、 具體排查措施

       (1)在“手動”方式下，按下?lián)Q刀按鈕，機床能夠正常手動換刀。主軸內(nèi)部的換刀缸沒有問題。　(2)按下機床右側(cè)的控制刀庫氣壓缸的換向閥按鈕，刀庫可以正常地左右移動到位。說明此組系統(tǒng)不存在問題。    (3)在 MDI 狀態(tài)下，輸入 M06 T01，系統(tǒng)在接收到換刀信號后，刀庫旋轉(zhuǎn)，只要安裝在 1 號刀位上的圓形小凸塊靠近(距離為 0.3 mm 左右)無觸點開關(guān)(接近開關(guān))，數(shù)控系統(tǒng)就默認為 1 號刀，并以此為計數(shù)基準，“馬氏機構(gòu)”轉(zhuǎn)過幾次，當前就是幾號刀。在沒有刀具的情況下觀察整個換刀過程是否能完成，結(jié)果在選刀環(huán)節(jié)刀庫一直旋轉(zhuǎn)。如果記憶初始位置的小凸塊脫落或刀庫的接近開關(guān)存在問題，系統(tǒng)便無法判斷出指令中的刀具號，所以出現(xiàn)的問題就是系統(tǒng)一直處于選刀狀態(tài)。經(jīng)仔細檢查，是刀庫的接近開關(guān)脫落。(4)將控制面板上的“主軸定向”鍵按下，發(fā)現(xiàn)主軸的兩個凸出鍵并沒有與 X 軸方向平行，也就是主軸在定向后沒有轉(zhuǎn)到位。主軸準停的原理是本機床采用霍爾元件檢測定向，引起主軸準停位置不準的原因可能是主軸準停裝置電氣系統(tǒng)參數(shù)變化、定位不牢靠或主軸徑向跳動超差。首先檢查外部硬件，并沒有發(fā)現(xiàn)固定螺釘松動或定位鍵被損壞，即引起主軸準停錯誤的原因極有可能是電氣系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了變化。通過查閱此臺機床參數(shù)設(shè)置說明書可知制機床主軸定位的參數(shù)為主軸伺服驅(qū)動器的 PA-39 號參數(shù)，參數(shù)的值上升越多主軸向反方向偏轉(zhuǎn)的角度越大[3]?！?5)將銑刀柄裝入主軸錐孔，Z 軸移動至換到平面，機械坐標顯示值為 Z-104.6，手動將刀庫緩慢靠近主軸，發(fā)現(xiàn)換刀點偏高，即換刀點位置發(fā)生了變化。換刀點位置與機床零點有關(guān)，此值在參數(shù)中設(shè)置，一經(jīng)設(shè)置，在不重新設(shè)置的情況下便不會再改變。由于機床每次開機需進行回零的操作，當機床零點位置由于種種原因發(fā)生改變時，當前的換刀點便會和原設(shè)好的換刀點有誤差。對于不需回零的機床刀庫而言，即使機床的零點位置發(fā)生改變，也不會影響換刀點的位置，只是當機床的 MOS 電池不起作用、數(shù)據(jù)丟失的情況下才需要調(diào)整零點的位置，進而重新調(diào)整換刀點的位置。這臺機床每次開機后需進行回零操作，所以問題顯然是機床零點位置的變化導致?lián)Q刀點位置發(fā)生了改變。