高 博

（中國航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動機公司，黑龍江哈爾濱 150022）

0 引言

五軸聯(lián)動數(shù)控機床在使用過程中，換刀的故障比較頻繁，占設備故障的50%以上，影響了加工中心的加工效率。通過對五軸加工中心機床STC-1000換刀故障分析與排除方法的研究，從實際應用的角度對STC-1000換刀機械手無法取刀的故障進行了原因分析，通過具體調整實例提出了刀庫零點的設定調整方法。

1 STC加工中心概述

STC系列動態(tài)加工中心采用五軸聯(lián)動模式，可從任意角度進行五面加工，實現(xiàn)鋁、鋼、鐵及其它難以加工材料的高效力加工，滿足最終精度的要求。STC系統(tǒng)特別適合諸如航空航天、汽輪機和燃氣輪機零部件等具有挑戰(zhàn)性的加工任務，以及精密機械和通用產品的制造。其高度的模塊化特征可以適應不同的工藝要求。

1.1 柔性化

柔性加工概念 斯達拉格STC系列加工中心采用更加柔性從而也更為安全的方式，將您的創(chuàng)新生產理念變?yōu)楝F(xiàn)實。新的工藝技術、快速的產品轉換以及對加工質量和精度的持續(xù)增加的要求需要模塊化、智能化的制造方法以及相應的加工概念。通用加工技術在汽車工業(yè)、精密機床制造業(yè)和模具行業(yè)，越來越多的復雜零件涌現(xiàn)出業(yè)，這也帶動了創(chuàng)新的加工理念的出現(xiàn)。

1.2 模塊化

將機床的各個功能實現(xiàn)模塊化，并有機結合起來。簡化加工過程、提高效率和柔性、保證高精度的解決方案。這其中，智能的刀具管理和可擴展的工件管理確保可靠快速的刀具交換。STC系統(tǒng)加工中心的真正的潛力在加工復雜零件時尤其可以顯現(xiàn)出來。由于刀具可以在相對于工件的任意角度定位，工件可以一次裝夾便完成加工，極大地減少夾具費用和準備時間。

2 自動換刀系統(tǒng)

2.1 換刀結構

數(shù)控機床的自動換刀系統(tǒng)通常采用3種結構：①直接在刀庫和主軸之間換刀。采用刀庫運動，但刀庫運動限制了刀庫的結構。②利用機械手在轉塔頭與刀庫之間進行換刀。它是指轉塔上有2個主軸，當一個主軸加工，另一個主軸和刀庫之間完成刀具的更換，但主軸結構影響了它的使用。③用機械手在刀庫與主軸之間換刀。它采用機械手運動，通過直線和旋轉運動完成刀具從刀庫的固定軸到主軸的轉換。由于此種換刀結構多樣，目前數(shù)控機床普遍使用這種有中間介質機械手的自動換刀裝置。

2.2 STC1000刀庫結構及換刀動作循環(huán)

STC-1000刀庫系統(tǒng)結構比較復雜，完成一次自動換刀需要一次系統(tǒng)動作。STC主軸是臥式主軸，通過裝刀機構向主軸裝載刀具。在刀庫中有機械手進行自動取刀，取出刀具后與裝刀機構進行刀具交接。

當?shù)稁熘袡C械手的電機傳動皮帶出現(xiàn)破損并進行更換后，導致機械手在刀庫中各軸的定位零點丟失。機械手已經無法定位準確的刀位位置。換刀動作循環(huán)被中斷。

2.3 刀庫零點的位置

從圖1中可以看到STC1000刀庫中刀具的排列方式，依靠可旋轉的刀塔，和每個刀塔上的3個刀排，刀庫的刀具容量可以達到一百余個。2號刀塔，5號刀排，15號刀位，以該刀位取刀位置的TLY（刀庫Y軸）、TLZ（刀庫Z軸）為相應軸的零點。需要將機械手移動到該刀位位置，如圖2所示。

2.4 調校STC1000刀庫零點的方法及步驟

2.4.1 程序執(zhí)行及通道選擇

圖1 刀庫裝刀位

圖2 刀庫零點

首先將機床的服務級別調整至制造商級，并按如下方法操作。

（1）將DB101.DBX130.0由0置位為1；

（2）將手輪從機床前部卸下，連接到位于后部的換刀門處；

（3）將機床控制面板選擇到通道2的工作方式下；

（4）在MDI方式下，輸入指令：ROT RPL=-225；旋轉坐標系指令；

（5）選擇程序執(zhí)行，執(zhí)行該指令；

（6）不按復位鍵，按memu鍵后，選擇垂直軟鍵中的JOG鍵，此時面板上JOG指示燈點亮；

（7）按下WCG按鍵，選中燈亮；

（8）將NC鑰匙旋至最右側；

（9）適當調整倍率，不能為零。

2.4.2 利用手輪手動移動刀庫中各軸

（1）將連接至刀庫后門的手輪，按下⊙手輪鍵再選擇JOG方式；

（2）選擇坐標軸TLY；

（3）先按住側面使能鍵（此時位于機械換刀手上部最左側液壓閥接通）再按下手輪上的強制鍵，此時再按相應的+和-鍵即能將刀庫的feeder（刀庫中的換刀車）沿刀庫Y軸上下移動。注：若此時移動TLY軸時，TLZ軸同時移動，則是步驟一中的操作未成功；

（4）移動刀庫中的TLZ軸時，重復上述步驟，并將2中的TLY選擇為TLZ。

2.4.3 手動Feeder從刀排中抓刀的方法

（1）將連接至刀庫后門的手輪，按下⊙手輪鍵再選擇MEMU按鍵；

（2）按<或>鍵選擇相應的功能菜單；

（3）選擇Tool Changer界面；

（4）按V（下）鍵進入下一界面，managementFeeder菜單；

（5）此時，先按住側面使能鍵（位于機械換刀手上部最左側液壓閥接通）再按下手輪上的強制鍵，此時再按相應的+和-鍵即能將刀庫中的feeder（活動刀套）沿垂直于刀庫YZ軸平面前后移動。

2.4.4 刀庫零點偏置的設置方法

當進行完上述步驟，此時機械手Feeder應能自如順暢的抓取15號刀位的刀具，用檢表測量抓取時的移動量應在允差范圍內，則此位置為刀庫各軸的零點。設置方法如下。

（1）選擇機床軸數(shù)據(jù)TLY和TLZ的34210[1]：由2置1再置2；

（2）NCK重新啟動；

（3）此時TLY與TLZ的位置坐標應補償在34090中；

（4）再次復位后，TLY與TLZ均應為0位置，零點設置完成。

3 結語

通過對STC1000刀庫零點的重新設定和調整，對刀庫的機械結構、功能和機械部件的傳動控制有了新的認識，在對該刀庫機械精度較準后，可以順利的實現(xiàn)換刀循環(huán)和裝卸刀等控制，完全滿足了加工的需要，同時對機床刀庫的機械性能進行的彌補，對效率提升，大有裨益。