1 加工中心及刀庫的相關(guān)概念
1.1 加工中心
加工中心(Machining Center)是數控機床中典型的機電一體化高技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)又是先進(jìn)制造技術(shù)不可缺少的工藝設備。它綜合了微電子，計算機、自動(dòng)控制，精密測量、機床制造等方面的最新技術(shù)，是當代機床工業(yè)發(fā)展方向和先進(jìn)生產(chǎn)力的標志，多坐標(5坐標)以上聯(lián)動(dòng)的加工中心更是先進(jìn)制造業(yè)的重要戰略物資。一臺加工中心是由機床(機械部分)和控制系統(電氣部分)兩部分組成，機床是加T中心的主體，控制系統是加工中心的核心。而加工中心的主機通常是由(床身、立柱、工作臺)和主軸部件、刀具存儲自動(dòng)交換系統(ATC)及其它輔助功能部件組成。
1.2 刀庫結構
刀庫是數控加工過(guò)程中用來(lái)儲存刀具用的裝置，加工中心的刀庫結構有多種類(lèi)型，常用的有以下四種：
(1)圓盤(pán)式刀庫：也叫固定地址換刀刀庫，即每個(gè)刀位上都有編號，一般從1編到12、16、18、20、24等，鄢為刀號地址。操作者把一把刀具安裝進(jìn)某一刀位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內。圓盤(pán)式刀庫制造成本低，主要部件是刀庫體及分度盤(pán)，只要這兩樣部件加工精度得到保證即可。運動(dòng)部件中刀庫的分度使用的是非常經(jīng)典的“馬氏機構”，前后、上下運動(dòng)主要選用氣缸。裝配調整比較方便，維護簡(jiǎn)單。一般機床制造廠(chǎng)家都能自制：刀號的計數原理一般在換刀位安裝一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。1號刀位上安裝擋板：每次機床開(kāi)機后刀庫必須“回零”，刀庫在旋轉時(shí)，只要擋板靠近無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(距離為0.3mm左右)，數控系統就默認為1號刀，并以此為計數基準。“馬氏機構”轉過(guò)幾次，當前就是幾號刀。
(2)鏈式刀庫：也叫多環(huán)鏈式刀庫，刀庫的外形較緊湊，占用空間較小，適用于做大容量刀庫。在增加存儲刀具數日時(shí)，可增加鏈條的長(cháng)度，而不增加鏈輪直徑，因此，鏈輪的圓周速度不會(huì )增加，且刀庫的運動(dòng)慣量不像圓盤(pán)式刀庫增加的那么多，基于這些優(yōu)點(diǎn)，鏈式刀庫在加工中心應用非常廣泛，符合加工結構造型復雜的大型零件。
(3)格子箱式刀庫(也稱(chēng)陣列式刀庫)：刀庫容量大，結構緊湊，空問(wèn)利用率高，但布局不靈活，通常將刀庫安放于工作臺上。有時(shí)甚至在使用一側的刀具時(shí)，必須更換另一側的刀座板。
(4)直線(xiàn)式刀庫：這類(lèi)刀庫的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，刀庫容量較小。一般用于數控車(chē)床，數控鉆床，個(gè)別加工中心也有采用。
2 自動(dòng)換刀裝置及其常見(jiàn)故障排除
2.1 自動(dòng)換刀裝置
數控機床的自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱(chēng)為刀具換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置中最常用的就是機械手換刀，它是數控機床上應用最廣泛的換刀方法。換刀過(guò)程較為方便，它的任務(wù)是當一個(gè)工序完成后．將不用的刀具從主軸中卸下來(lái)送回刀庫中，同時(shí)還將下道工序的刀具裝入主軸中。然后機械手回到原始位置等待下一個(gè)工作循環(huán)。機械手的規律性運動(dòng)是通過(guò)三相異步電動(dòng)機和齒輪傳動(dòng)等構件及配氣系統來(lái)實(shí)現，配氣系統的氣壓必須保持在6毫升以上機械手才能成功更換刀具：刀庫中刀套按照T代碼的指令運轉到換刀位置，然后進(jìn)行刀具交換．在機床工作過(guò)程中刀具按指令使機械手取刀或裝刀。因此，要求電氣系統需按照換刀過(guò)程的運動(dòng)次序準確町靠地完成每一個(gè)動(dòng)作。
2.2 常見(jiàn)故障及其排除
(1)刀庫轉動(dòng)時(shí)不能剎車(chē)定位：原因：刀庫計數感應開(kāi)關(guān)LSIO損壞。此時(shí)，在“寸動(dòng)”模式下，每按刀庫旋轉按鈕一次，刀庫只旋轉一個(gè)刀位后立即停止轉動(dòng)，并且該刀位不能停止在規定的換刀位置，排除方法：更換感應開(kāi)關(guān)。
(2)CRT屏幕顯示報警：2023 ATC NOT HOME POSTION(自動(dòng)換刀裝置不在原點(diǎn)位置)．原因：控制刀庫轉動(dòng)的計數感應開(kāi)關(guān)損壞�；蚋袘�開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)斷�；蚋袘�距離太遠。排除方法：檢查感應開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)狀況；感應距離調整在1-5mm以?xún)�，若無(wú)效，則更換感應開(kāi)關(guān)。
(3)CRT屏幕顯示報警：2027 NOOL CLAMP()]具沒(méi)有夾緊)，原因：①刀庫旋轉狀態(tài)位置感應開(kāi)關(guān)感應面上附著(zhù)有鐵屑等污物。②刀庫上的刀套下降未到位，刀套升降氣缸壓力不足。排除方法：①清潔感應開(kāi)關(guān)。②檢查氣缸及其秘管道有無(wú)泄漏，使壓力達到0.392—0.49Mpa。
(4)CRT屏幕顯示報警：2028 ATC ARM NOT HOME POSI—TION(自動(dòng)換刀裝置刀臂不在原點(diǎn)位置)，原因：①控制刀臂旋轉的感應開(kāi)關(guān)表面上附著(zhù)有鐵屑等污物。②控制刀臂旋轉的感應開(kāi)關(guān)損壞或接線(xiàn)不良。排除方法：①清潔感應開(kāi)關(guān)表面。②檢查感應開(kāi)關(guān)接線(xiàn)，若無(wú)效，則更換感應開(kāi)關(guān)。
(5)CRT屏幕顯示報警：2029 POT NOT CP(ZI套沒(méi)有處在上升狀態(tài))原因：①刀套上升限位開(kāi)關(guān)壞；接觸杠桿動(dòng)作不靈活；刀套上升后接觸杠桿不能壓入。②刀套下降限位開(kāi)關(guān)壞；接觸杠桿動(dòng)作不靈活：刀套上升后接觸杠桿不能彈出。排除方法：①檢查限位開(kāi)關(guān)的接觸杠桿動(dòng)作是否靈活，若無(wú)效；則更換限位開(kāi)關(guān)。②檢查限位開(kāi)關(guān)的接觸杠桿動(dòng)作是否靈活，若無(wú)效，則更換限位開(kāi)關(guān)。
3 結語(yǔ)
刀庫及自動(dòng)換刀裝置是加工中心的關(guān)鍵技術(shù)。四種不同的刀庫結構有各自的原理和應用范圍。了解和掌握自動(dòng)換刀技術(shù)中的常見(jiàn)故障，并且找到相應的解決方案，對于加工中心的運用具有非常重要的意義。