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摘要：

刀塔性能狀態(tài)直接影響數(shù)控車床的工作狀況，帶動(dòng)力刀具的刀塔保養(yǎng)、故障診斷及維修對(duì)數(shù)控車床的影響是至關(guān)重要的。通過數(shù)控車床中帶動(dòng)力頭的刀塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及保養(yǎng)要求分析，闡述了sauter刀塔常見故障與排除方法，并通過典型實(shí)例說明排除故障的方法。

關(guān)鍵詞：

刀塔；保養(yǎng)；故障分析；排除方法

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及光電測(cè)試技術(shù)為一身的光機(jī)電一體化產(chǎn)品。目前許多企業(yè)和高職院校進(jìn)口歐洲生產(chǎn)的數(shù)控車床和車削中心，大部分設(shè)備安裝帶動(dòng)力刀頭的刀塔。進(jìn)口數(shù)控機(jī)床在使用中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，尤其是動(dòng)力刀塔作為數(shù)控車床的重要功能部件，如何讓機(jī)床保持正常工作狀態(tài)，如何迅速排除故障，對(duì)于數(shù)控維修人員來說，是必須掌握和解決的技術(shù)問題。本文以德國(guó)SAUTER動(dòng)力刀塔為例，對(duì)刀塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及保養(yǎng)要求，重點(diǎn)研究SAUTER刀塔常見故障與排除方法，并通過典型實(shí)例說明排除故障的方法。

1刀塔工作特征

1.1刀塔結(jié)構(gòu)刀塔主體結(jié)構(gòu)分為箱體、法蘭（離合器）、刀盤和端蓋四個(gè)部分，其中箱體與法蘭之間通過液壓閥控制其連接或分離。液壓控制時(shí)處于離合器處于分離狀態(tài)，刀盤進(jìn)入換刀準(zhǔn)備，無液壓時(shí)離合器閉合，鎖住刀盤，如圖1-3為刀塔的主體結(jié)構(gòu)圖[1]。

1.2刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)（1）刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)方式。刀塔在數(shù)控車床的動(dòng)作主要體現(xiàn)為換刀動(dòng)作和動(dòng)力刀頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中換刀動(dòng)作和動(dòng)力刀頭的轉(zhuǎn)動(dòng)都由同一伺服電機(jī)帶動(dòng)；通過不同齒輪嚙合，電機(jī)工作的電機(jī)軸芯轉(zhuǎn)變成兩根軸分別傳遞動(dòng)力，一軸命名為換刀軸，另一軸命名為動(dòng)力軸。如圖4、圖5所示。（2）電機(jī)軸結(jié)構(gòu)。電機(jī)軸包括連在一起的兩個(gè)軸套，外圈傳遞動(dòng)力軸，內(nèi)圈傳遞換刀軸；其中電機(jī)軸與動(dòng)力軸是永久的連接，而電機(jī)軸與換刀軸是通過液壓閥控制切換工作，并由一個(gè)傳感器控制分離，另一個(gè)傳感器控制連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)伺服電機(jī)控制刀塔實(shí)施換刀功能和動(dòng)力刀頭的C軸功能。

1.3刀塔保養(yǎng)在設(shè)備保養(yǎng)正常的情況下，同時(shí)遵循規(guī)定的運(yùn)行條件、額定負(fù)載和無碰撞發(fā)生等，SAUTER刀塔工作壽命可達(dá)8百萬次運(yùn)行或近5年工作壽命，動(dòng)力刀頭工作壽命可達(dá)8000小時(shí)。因此，為了確保刀塔運(yùn)行保持正常壽命，機(jī)床維修人員應(yīng)制訂刀塔保養(yǎng)計(jì)劃，相關(guān)人員按計(jì)劃認(rèn)真實(shí)施，做好內(nèi)部保養(yǎng)，具體內(nèi)容如表1所示。

2刀塔常見故障診斷及排除

2.1刀塔常見故障與糾正設(shè)備維修其實(shí)質(zhì)包括以下項(xiàng)目：清潔、檢查、評(píng)判和修復(fù)，其中清潔、檢查和設(shè)備判斷作為設(shè)備保養(yǎng)環(huán)節(jié)也屬于維修之前的工作環(huán)節(jié)。設(shè)備維修開始之前要做的準(zhǔn)備工作：關(guān)掉機(jī)床電源，刀塔卸壓，以及設(shè)備進(jìn)行清潔。表2所示為SAUTER刀塔常見故障、原因和糾正方法[2]。

2.2維修典型案例—刀盤沒有停在指定位置

2.2.1刀盤換刀工作原理刀盤換刀時(shí)刀塔伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀位。為了保證動(dòng)力刀頭和換刀時(shí)電機(jī)都有一個(gè)正確的位置，在換刀傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力齒輪和伺服電機(jī)傳遞齒輪上都有一個(gè)零位，安裝時(shí)必須要把這三個(gè)零位統(tǒng)一到一條線上，換刀系統(tǒng)才能正確工作，如圖6所示。刀盤換刀過程的正確控制如下。（1）換刀前，電機(jī)首先找到零位，反饋PLC零位找到，PLC控制三個(gè)液壓閥工作，為換刀做準(zhǔn)備：1）電機(jī)軸與換刀軸之間液壓閥工作，傳感器S4＝0、S5＝1；2）動(dòng)力軸和動(dòng)力頭之間液壓閥工作，傳感器S6由1變成0；3）箱體與法蘭之間液壓閥工作，法蘭離合器分離，刀盤處于自由狀態(tài)。可以參考圖7刀塔工作狀態(tài)監(jiān)控圖。（2）換刀時(shí)，傳感器反饋PLC所有位置正確，PLC開始控制電機(jī)執(zhí)行換刀，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈刀盤轉(zhuǎn)一個(gè)刀位，刀盤轉(zhuǎn)到新刀位。（3）換刀后，電機(jī)傳感器反饋PLC動(dòng)作完成，PLC控制各液壓閥工作，動(dòng)力刀頭傳遞動(dòng)力作準(zhǔn)備：1）電機(jī)軸與換刀軸之間液壓閥工作，傳感器S4＝1、S5＝0；2）動(dòng)力軸和動(dòng)力頭之間的液壓閥工作，傳感器S6由0變成1；3）箱體與法蘭之間的液壓閥工作，連接法蘭刀盤處于鎖緊狀態(tài)。（4）S4=1、S6=1、S5＝0為動(dòng)力刀頭工作狀態(tài)；S4=0、S6=0、S5=1為換刀工作狀態(tài)。（5）刀塔中傳感器S1是刀塔回零時(shí)檢測(cè)1號(hào)刀位，S1=0為1號(hào)刀位；傳感器S10是檢測(cè)電機(jī)軸與換刀傳遞齒輪之間的連接與脫離，連接（旋轉(zhuǎn)）為1，脫離停止為0（注：正常工作時(shí)電機(jī)一直是轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以S10一直為1狀態(tài)）。

2.2.2刀盤位于錯(cuò)誤位置的維修方法在了解和掌握刀盤換刀原理和控制過程之后，刀盤換刀時(shí)突然按下急停或卡刀時(shí)會(huì)使刀盤處于錯(cuò)誤位置，可以在顯示屏上調(diào)出換刀機(jī)構(gòu)監(jiān)視畫面：MESSAGE-DIAGNOEMCO-Werkzeug-wender1-MT45MT65TCH-換刀機(jī)構(gòu)畫面，如圖7所示[3]，按照下節(jié)介紹的操作步驟解決此類問題。

3解決刀盤錯(cuò)位的工作步驟

（1）在監(jiān)視畫面下顯示的情況是S4=0、S5=1，并出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。（2）解決辦法是手動(dòng)復(fù)位刀盤，使動(dòng)力軸傳動(dòng)齒輪零位調(diào)零（指向三點(diǎn)鐘的方向），方法如下：1）打開參數(shù)鎖：按兩下Off/Set鍵；2）選擇MDI模式和打開數(shù)據(jù)保護(hù)鎖；3）把PARAM.SCHREIBEN設(shè)為1；4）屏閉報(bào)警信號(hào)：CAN+RESET鍵同時(shí)按下；5）修改K10和K20號(hào)參數(shù)：打開刀盤，打開剎車，按SYSTEM+PMC+PMCPRM+KEE⁃PRL鍵找到參數(shù)表，按上下鍵修改參數(shù)K10.7=1、K20.0=0、K20.2=0號(hào)；6）關(guān)機(jī)－開機(jī)，刀塔回零，不會(huì)有其他動(dòng)作；7）調(diào)出換刀機(jī)構(gòu)監(jiān)視畫面（過程略）：手動(dòng)關(guān)閉刀盤使其自由狀態(tài)；8）按Tooldiskon鍵，手動(dòng)激活電機(jī)軸與換刀軸離合器脫離S4=1、S6＝1、S5=0；9）手動(dòng)調(diào)整刀盤到零位，刀盤上有零位標(biāo)記，成一直線，如圖8所示；10）到零位后S1＝0；11）調(diào)整動(dòng)力刀頭的零位：①按Tooldiskon鍵，手動(dòng)激活電機(jī)軸與換刀軸離合器閉合S4=0、S6＝0、S5=1；②關(guān)閉AUX；③調(diào)整動(dòng)力刀頭，預(yù)先將刀頭的零位錯(cuò)位，伸出保險(xiǎn)環(huán)，再轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力刀頭使其到零位，指向三點(diǎn)鐘的方向，調(diào)整好后用再用動(dòng)力刀頭去校核，但要把刀頭的零位對(duì)準(zhǔn)退出保險(xiǎn)環(huán)，齒輪能伸進(jìn)去，如圖9所示（注：可用內(nèi)六角板手來調(diào)整）。（3）手動(dòng)調(diào)整好后，用監(jiān)視畫面去檢測(cè)，如圖10和圖11所示。1）手動(dòng)打開刀盤工作狀態(tài)，重新初始化一次；2）按drivetoolon鍵，手動(dòng)激活電機(jī)軸與換刀軸離合器脫離S4=1、S6＝1、S5＝0；3）按tooldiskon鍵，手動(dòng)激活電機(jī)軸與換刀軸離合器閉合S4=0、S6＝0、S5=1；4）如果2）和3）兩步都達(dá)到要求，刀塔可以正常工作，否則重新調(diào)零。

4小結(jié)

（1）本文主要針對(duì)德國(guó)SAUTER刀塔的結(jié)構(gòu)特征、工作方式和故障發(fā)生與解決方案進(jìn)行分析、研究，同時(shí)提出解決方法，可供其他帶動(dòng)力刀具的刀塔維修參考。（2）在正常工作中，刀塔的日常維護(hù)保養(yǎng)和保證工況情況下使用是非常重要的。作為一名機(jī)床操作人員，每天都要進(jìn)行清潔、潤(rùn)滑、檢查和保養(yǎng)，養(yǎng)成持之以恒的保養(yǎng)習(xí)慣，會(huì)減少故障發(fā)生的機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

［1］EMCOGROUP.EMCOMAXXTURN65操作說明書［Z］.2008.

［2］EMCOGROUP.EMCOMAXXTURN65電氣控制說明［Z］.2008.

［3］SAUTERControlsGmbH.SRUTEROperatingInstruction［Z］.2010.

作者：謝曉紅 單位：廣東省機(jī)械技師學(xué)院