0 引言

      加工中心的一個很大（dà）優勢在於它有ATC 裝（zhuāng）置，使加（jiā）工變得更具有柔性化。加工中心（xīn）常用的刀庫有鬥笠式、凸輪式、鏈條式（shì）等，其中鬥笠式刀庫（kù）由於其形狀像個大鬥笠而得名，一般存儲刀具數量不能太多，10~24 把刀具為宜，具（jù）有體積小、安裝方（fāng）便等特點，在立式加工中心中應用較多。

      1 鬥（dòu）笠式刀庫的動作過程（chéng）

      鬥笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸平行移動，首先，取下主（zhǔ）軸（zhóu）上原有刀具，當主軸上的刀具進入刀庫（kù）的卡槽時（shí），主軸向（xiàng）上移動脫（tuō）離刀具；其次主（zhǔ）軸安裝新刀具，這時刀庫轉動，當目標刀具對正主軸正下方時（shí），主軸下移，使（shǐ）刀具進（jìn）入主軸錐孔（kǒng）內，刀具夾緊後，刀庫退回（huí）原來的位置，換刀結（jié）束。刀庫具體動作過（guò）程如（rú）下：

      1.1 刀庫處於正常狀態，此時刀庫停留在遠離主軸中（zhōng）心的位置。此位置一般安裝有信（xìn）號傳感器（為（wéi）了方便理解，定義為A），傳感器A發送信號輸送到數控機床的PLC 中，對刀庫（kù）狀態進行確認。

      1.2 數（shù）控係統對指令的目標（biāo）刀具號和當前主軸的刀具號（hào）進行分析。如果目標刀具號和當前主軸刀具號一致，直接發出換刀完成信（xìn）號。如果目標刀具號和當前主軸刀具號不一致，啟動換刀程（chéng）序，進入下一步。

      1.3 主軸沿Z 方向移動到安（ān）全（quán）位置。一般安全位置定（dìng）義（yì）為Z 軸的第一參考點（diǎn）位置，同時主軸完成定位動作，並保持定位狀態；主軸定（dìng）位常常通過檢測主軸所帶的位置編（biān）碼器一轉信號來完成。

      1.4 刀庫（kù）平行向主軸（zhóu）位（wèi）置移（yí）動。刀庫刀具中心和主軸中心線在（zài）一（yī）條直線上時為換刀位（wèi）置，位置到達通（tōng）過信號傳感器（B）反饋信號到數控（kòng）係統PLC 進行確認。

      1.5 主軸向下移（yí）動到刀具交換位（wèi）置。一般（bān）刀具交換（huàn）位置定義為Z軸的第二參考點，在此位置（zhì）將當前主（zhǔ）軸上的刀具還回到刀庫中（zhōng）。

      1.6 刀庫抓刀確認後，主軸吹氣鬆刀。機床在主軸部分安裝鬆刀確認傳感器（C），數控機床PLC 接收到傳感器C發送的（de）反饋信號後，確認本步動作（zuò）執行（háng）完成，允（yǔn）許下一步動作（zuò）開始。

      1.7 主（zhǔ）軸抬起到Z軸第一（yī）參考點位置。此操作（zuò）目（mù）的是防止刀庫轉動時，刀庫和主軸發生幹涉。

      1.8 刀庫旋轉使能。數控係統（tǒng）發出刀庫電機（jī）正/ 反轉啟動信（xìn）號，啟動刀庫電機的轉動，找到（dào）指令要求更換的目標刀具，並使此刀具位置的（de）中心與主軸中心在一條直線上。

      1.9 主（zhǔ）軸沿下移（yí）到Z 軸（zhóu）的第（dì）二參考點位置，進行抓刀動作。

      1.10 主軸刀具加緊。加緊傳感器（D）發出確認信號。

      1.11 刀庫向遠離主軸中心位置側平移，直到PLC 接收到傳感器A 發出的反饋確認信號。

      1.12 主軸（zhóu）定位解除，換刀操作（zuò）完成。

      刀庫僅有以上四個傳感器是不夠的，為（wéi）了保證數控（kòng）機床的安全，保證刀庫的換刀（dāo）順利完成，在鬥笠（lì）式刀庫（kù）中一般還安裝刀（dāo）庫轉（zhuǎn）動到位確認傳感器（E），保證刀庫轉動停止時，刀具中（zhōng）心線位置和主軸中心線在一條直線上。

      2 鬥笠式刀庫換刀過程常見故障分析

      數控機（jī）床刀庫部分故障率相對較高，根據以往的工作經驗，對鬥笠式刀庫（kù）在換刀過程中常（cháng）見故障現象（xiàng）及原因總結以下幾條：

      例1 故障（zhàng）現象：數控係統發出換刀指令，刀庫不動作。

      例2 故障現象：刀庫移動到主軸中心位置，但不進行接下的動作。

      原因分析：①檢查刀庫到主軸側的確認信號（hào）傳感器B、E 是否良（liáng）好？發送到數控係統PLC 中的信（xìn）號狀態是否正（zhèng）常？此故障現象多由於傳感器不良造成；②如果傳感器狀態及信號都正常，請檢查主軸刀具是否加緊？③檢查主軸定位是否完成？④確認第（dì）一參考點返回（huí）是否完成（chéng）？

      例3 故障現象：刀庫從主（zhǔ）軸取完刀，不旋轉到（dào）目（mù）標刀位。

      原因分析：一（yī）般刀（dāo）庫的（de）旋轉電機為三相異步電動（dòng）機帶動，如果發生以上故障，要進行以下檢查：①參照機床的電氣圖紙，利用萬（wàn）用（yòng）表等檢測工具檢查電機的（de）啟動電路是否正常？②檢查刀庫部分的電源是否正常？交流接觸器與開關是否正常？一般刀庫主電路部分的動力（lì）電源為3 相交流380V電壓，交流接觸器線圈控製部分的電源為交流110V或直流24V，檢查（chá）此部分的電路並保證電路正常；③如果在保證以上部分都正常的（de）情況下（xià），檢（jiǎn）查刀庫驅動電機是否正常？④如果以上故障都（dōu）排（pái）除（chú），請考慮刀庫（kù）機械部分是否（fǒu）有（yǒu）幹涉的地方？刀庫旋轉驅動電機和刀（dāo）庫的連接是否（fǒu）脫離？

      例4 故障現象：主軸抓刀後，刀庫不移回初始位置。

      原因分析：①檢查（chá）氣（qì）源壓（yā）力是否在要（yào）求範圍？②檢查刀庫驅動電機控製回路是否正常？刀庫（kù）控製電機正、反（fǎn）轉實現刀庫的左（zuǒ）、右平移，如果反轉控製部分故障，容易出（chū）現以上故障（zhàng）；③檢查刀庫控製電機（jī）；③檢查主軸刀具抓（zhuā）緊情況，主（zhǔ）軸（zhóu）刀（dāo）具抓緊通過加緊傳感器D 發出（chū）回饋信號到數控係統，如果數控係統接受不到傳感器D 發送的加緊確認信號，刀庫不執行下麵的動作；④檢查刀庫部分是否存在機（jī）械幹涉現象。

      加工中心采（cǎi）用鬥笠式刀庫換刀，一般刀庫的平移過程通（tōng）過汽缸動作來實現，所以在刀庫動作過程中，保證氣壓（yā）的充足與穩（wěn）定非（fēi）常重要（yào），操作者開機前（qián）首先要檢查機床的（de）壓縮空氣壓力，保證壓力穩定在要求範圍內。對（duì）於刀庫（kù）出現的其他電氣問題，維修人員參照機（jī）床的電氣圖冊，通過分析鬥笠式刀庫的動作過程，一定能找出（chū）原因（yīn），解決問題，保證設備的正常運轉（zhuǎn）。