陳 凱，黃海魏

（上海汽車乘用車發(fā)動機廠，上海 201306）

加工中心自動換刀裝置中，刀庫、換刀臂、主軸三者之間的相互位置精度，直接影響機床自動換刀的準確性和可靠性。使用中常由于碰撞、定位緊固件松動等原因，使刀庫的換刀位置發(fā)生變化，造成換不上刀、損壞機械手等故障的發(fā)生。針對COMAU臥式加工中心在使用過程中換刀機構(gòu)及刀庫發(fā)生的機械故障和排除此類故障的方法做一些具體分析。

意大利COMAU公司生產(chǎn)的1GZ臥式加工中心系列是傳統(tǒng)的高速滾珠絲杠驅(qū)動加工中心，主軸沿X、Y向運動，工件沿Z軸運動，30位的鏈式刀庫，另一種型號的URANE25高速加工中心是采用直線電機驅(qū)動，單刀庫可容納24把刀，雙刀庫48把刀。不用換刀臂，主軸直接去刀庫抓刀。以下介紹排除故障率較高的換刀機構(gòu)及刀庫故障的方法，對于維修加工中心具有參考價值。

一、URANE刀庫故障現(xiàn)象及分析

1.存在的問題

COMAU的一臺URANE加工中心報出70 1758 DB2.DBX323.2 Warning frequen cycontrol magazine adjustment。刀庫需要調(diào)整的原因是刀庫的圓盤載體材料薄件，即刀盤易變形而導(dǎo)致?lián)Q刀位置偏移，如不定期校正刀庫中每把刀的實際換刀坐標位置，長期偏位裝卸刀會導(dǎo)致主軸內(nèi)密封圈的頻繁損壞，以及輕微的碰撞造成夾爪損壞同時會產(chǎn)生“650301機械碰撞監(jiān)測（%4）”的報警。其中主軸內(nèi)密封圈的損壞會導(dǎo)致刀具內(nèi)乳化液因高壓進入到主軸前端軸承，造成主軸內(nèi)的陶瓷軸承因缺少油霧潤滑燒掉。在該設(shè)備投入前兩年，調(diào)用刀庫調(diào)整程序（CMAMES_QX.SPF），運行結(jié)束后會自動生成結(jié)果保存確認。隨著設(shè)備使用的時間增加，這個調(diào)整程序就不能每次都順利完成。

這次調(diào)整就是維修人員在嘗試三次后，仍然不能完成，做到第一把刀或做到一半數(shù)量刀爪測量后，就出現(xiàn)程序終止的問題。

2.問題的分析

該程序運行內(nèi)容是將主軸移到換刀區(qū)域，并沿X、Y方向各移動五次，然后開始打開刀庫到選定的刀位，用主軸前端的鋁合金圈從Y軸上下、X軸外側(cè)三個方向去接觸刀柄，再得出X、Y坐標點后，Z方向再緩慢貼近刀柄直至到位。在其過程中受到明顯的阻力或真實碰到刀柄，電流值超過前五次的平均值主軸即退回。程序終止。然后它計算得出測量的距離為鋁合金圈的半徑+刀柄的半徑，推算出圓心坐標。如其中測出的距離≥半徑1.5mm時，程序既停止并出現(xiàn)提示信息。

3.問題的解決

（1）解決Y軸負載

方法一較簡單和直觀：將主軸分別停在Y600，500，400，300，200區(qū)域面板斷電，觀察主軸是否有上竄和下墜的現(xiàn)象，調(diào)節(jié)平衡汽缸的氣壓（設(shè)定標準是0.4MPa）使設(shè)備斷電的時候主軸在Y方向不能上下移動，如果調(diào)節(jié)氣壓無效就要檢查平衡汽缸，根據(jù)情況更換平衡汽缸的密封件。

方法二是監(jiān)控電流值：選擇測量程序操作界面Program→Workpieces→Mesure→BAL-Y→Select→Cycle Start（注意觀察機床狀態(tài)是否安全，可以啟動此程序，程序是否被正確調(diào)用，都確定后，將倍率打開至100%，Y軸會移動到機床中心并上下移動） 對Y軸進行監(jiān)控，在操作界面START UP→Drivesservo→Servotrace進入Servo trace measurement界面→File functions里選擇Parameter項目里選擇BAL-Y回車確定LOAD（應(yīng)用）→measurement Servo trace measure-ment界面，看Trace1，2，3，4項里是否顯示Y數(shù)值（不要更改任何選項里的值）→確定后在Y軸下降到最下方時按Start開始監(jiān)控Y軸移動時候的電流值，結(jié)束后按Display(參數(shù)表格)根據(jù)表格內(nèi)顯示的參數(shù)，范圍是直至上下之差小于5。調(diào)整好后進入File functions→Parameter，保存此次結(jié)果。

（2）解決Z軸負載，面板上斷電后，站在設(shè)備后部人工推Z軸，正常情況下應(yīng)該很輕松地推動，如感覺阻力很大就應(yīng)該檢查主軸的外殼，應(yīng)該光滑；檢查防護平板與主軸外殼之間的密封圈，不應(yīng)該有破損和變形。

（3）檢查刀庫輸出電機到刀盤已經(jīng)存在多大的間隙。方法是將刀庫門打開，用絲表檢測刀盤的往復(fù)間隙，不應(yīng)超過1mm。此外還要檢查主軸前端的鋁合金圈不應(yīng)該有變形。如中途終止程序，檢查做不出坐標的刀號上的刀爪。當圓盤平面度誤差超過3mm時，需要更換刀盤。

（4）當程序完成后，再核對刀庫坐標值。如果數(shù)值偏差超過2mm時，就必須做個刀庫零位設(shè)定，因為不恢復(fù)零位就說明該設(shè)備在零位時，刀庫門不處于關(guān)閉狀態(tài)。

4.效果

能順利地定期完成刀庫調(diào)整，也無需手動設(shè)置每把刀爪位置。排除了設(shè)備向重大停機事故發(fā)展的隱患。

二、1GZ換刀臂

1.提出問題

1GZ加工中心換刀機械手換刀經(jīng)?？ㄗ』蚴菗Q好刀回不了原位，出現(xiàn)故障后要手動恢復(fù)原位，時而造成刀庫信息錯位，故障率居高不下。

2.分析問題

1GZ加工中心的換刀機構(gòu)是由伺服電機驅(qū)動減速機帶動曲軸箱的運動來實現(xiàn)機械手的換刀工作，每次換好刀后回到原點有信號開關(guān)來確定一個換刀動作結(jié)束。換刀動作分六個步驟。當走到第六步機械手旋轉(zhuǎn)-90°時經(jīng)常多走了5～15°，造成原位開關(guān)接收不到信號報警。在維修過程中總結(jié)出故障產(chǎn)生的原因：由于主軸與機械手對刀位置偏差，在換刀時撞擊產(chǎn)生過載，損壞減速器致使制動失效。

通過拆卸分解蝸輪蝸桿減速器，發(fā)現(xiàn)蝸輪副的接觸面磨損嚴重。蝸輪的內(nèi)壁原本是平滑的錐面，和蝸桿的錐面相配，由碟型彈簧片壓緊，正常換刀動作中蝸輪蝸桿的錐形接觸面是不做相對運動的，只有在換刀動作有干涉時為了保護曲軸箱及主軸不被撞擊損壞才有相對運動。將機構(gòu)拆檢后發(fā)現(xiàn)蝸輪的錐面磨損嚴重，已失去制動效果，因而造成高速換刀回原位時產(chǎn)生的慣性使機械手偏離了原點。

3.解決問題

測繪蝸輪，用國產(chǎn)加工備件更換，試機換刀正常。為了規(guī)避以后機械手換刀時與主軸碰撞，根據(jù)使用手冊制定了詳細的對刀位置調(diào)整標準流程，消除換刀時機械手的額外負載，減少減速機蝸輪的磨損。

三、1GZ刀庫鏈同步誤差

1.提出問題

刀庫驅(qū)動伺服電機與編碼器同步超過設(shè)定值0.05°報警：低速同方向旋轉(zhuǎn)到庫時同步誤差＜0.05°，但以正常倍率旋轉(zhuǎn)到庫，或低速往返旋轉(zhuǎn)到庫同步誤差＞0.05°，有時達到0.26°以上。

2.分析問題

刀庫驅(qū)動伺服電機編碼器與反饋編碼器同步超差。常規(guī)的維修思路可以確定有以下辦法檢修。

（1）直接修改設(shè)定參數(shù)，將同步誤差范圍放大到0.3°，結(jié)果換刀時因誤差太大會干涉終止換刀。

（2）伺服電機編碼器或反饋編碼器損傷，兩編碼器位移值不一致，檢查電機和編碼器是否完好，排除故障原因。

（3）1GZ刀庫的驅(qū)動伺服電機與編碼器的同步范圍設(shè)定的是0.05°，當同步大于0.05°說明電機與編碼器之間的傳動部件出現(xiàn)了間隙，根據(jù)對刀庫機構(gòu)的分析可以確定間隙產(chǎn)生的部位為軸承、軸、傳動齒輪、軸承座的機械磨損。拆卸檢修后并未發(fā)現(xiàn)有機械磨損產(chǎn)生＞0.02mm間隙，恢復(fù)后進行下一步分析。

（4）伺服電機驅(qū)動同步帶拉伸變形，編碼器的同步帶拉伸變形，也可能造成伺服電機與編碼器同步超差，更換皮帶后試機問題依然存在。

（5）編碼器連接軸可能會產(chǎn)生松動，造成編碼器的同步帶輪位移產(chǎn)生誤差，檢查編碼器連接軸，發(fā)現(xiàn)連接軸斷開，更換連接軸后試機正常。分析原因是此連軸器受到了徑向負載而斷開。徑向負載的來源是維修人員在安裝更換編碼器同步皮帶時將皮帶硬壓入同步帶輪造成。

（6）絲桿傳動部件機械磨損產(chǎn)生間隙，造成兩編碼器不同步。檢查同步帶，同步帶輪、軸承、軸承座、傳動齒輪，視磨損情況更換。

3.解決問題

更換斷開的編碼器連接軸及變形的同步皮帶。自動開機運行刀庫正常。