SAUTER刀塔常見(jiàn)故障診斷與排除

謝曉紅

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東廣州510450）

SAUTER刀塔常見(jiàn)故障診斷與排除

謝曉紅

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東廣州510450）

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(guò)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(jiàn)故障與排除方法，并通過(guò)典型實(shí)例說(shuō)明排除故障的方法。

刀塔；保養(yǎng)；故障分析；排除方法

0　引言

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(lái)說(shuō)，是必須掌握和解決的技術(shù)問(wèn)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(jiàn)故障與排除方法，并通過(guò)典型實(shí)例說(shuō)明排除故障的方法。

圖1　刀塔主體

圖2　刀盤(pán)與箱體連接

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(pán)和端蓋四個(gè)部分，其中箱體與法蘭之間通過(guò)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(pán)進(jìn)入換刀準(zhǔn)備，無(wú)液壓時(shí)離合器閉合，鎖住刀盤(pán)，如圖1-3為刀塔的主體結(jié)構(gòu)圖［1］。

圖3　端蓋與法蘭之間齒輪連接

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(guò)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。

圖4　動(dòng)力軸與換刀軸連接實(shí)物圖

圖5　電機(jī)軸結(jié)構(gòu)

（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(guò)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(wú)碰撞發(fā)生等，SAUTER刀塔工作壽命可達(dá)8百萬(wàn)次運(yùn)行或近5年工作壽命，動(dòng)力刀頭工作壽命可達(dá)8 000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。

表1　SAUTER刀塔檢查項(xiàng)目和保養(yǎng)內(nèi)容

2　刀塔常見(jiàn)故障診斷及排除

2.1刀塔常見(jiàn)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(kāi)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(jiàn)故障、原因和糾正方法［2］。

表2　刀塔常見(jiàn)故障和糾正方法

圖6　刀塔換刀部件的零位

2.2維修典型案例—刀盤(pán)沒(méi)有停在指定位置

2.2.1刀盤(pán)換刀工作原理

刀盤(pán)換刀時(shí)刀塔伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，刀盤(pán)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(pán)換刀過(guò)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(pán)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(kāi)始控制電機(jī)執(zhí)行換刀，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈刀盤(pán)轉(zhuǎn)一個(gè)刀位，刀盤(pán)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(pán)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(pán)位于錯(cuò)誤位置的維修方法

在了解和掌握刀盤(pán)換刀原理和控制過(guò)程之后，刀盤(pán)換刀時(shí)突然按下急?；蚩ǖ稌r(shí)會(huì)使刀盤(pán)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(huà)面：MESSAGE-DIAGNOEMCO-Werkzeugwender1-MT45 MT65 TCH-換刀機(jī)構(gòu)畫(huà)面，如圖7所示［3］，按照下節(jié)介紹的操作步驟解決此類問(wèn)題。

圖7　刀塔工作狀態(tài)監(jiān)控圖

3　解決刀盤(pán)錯(cuò)位的工作步驟

（1）在監(jiān)視畫(huà)面下顯示的情況是S4=0、S5= 1，并出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。

圖8　手動(dòng)調(diào)整刀盤(pán)零位

（2）解決辦法是手動(dòng)復(fù)位刀盤(pán)，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(kāi)參數(shù)鎖：按兩下Off/Set鍵；2）選擇MDI模式和打開(kāi)數(shù)據(jù)保護(hù)鎖；3）把PARAM.SCH? REIBEN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(kāi)刀盤(pán)，打開(kāi)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(kāi)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(huà)面（過(guò)程略）：手動(dòng)關(guān)閉刀盤(pán)使其自由狀態(tài)；8）按Tool disk on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(pán)到零位，刀盤(pán)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Tool disk on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(lái)調(diào)整）。

圖9　動(dòng)力刀頭零位調(diào)整

（3）手動(dòng)調(diào)整好后，用監(jiān)視畫(huà)面去檢測(cè)，如圖10和圖11所示。

圖10　電機(jī)軸與換刀軸脫離狀態(tài)

圖11　電機(jī)軸與換刀軸閉合狀態(tài)

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)。

1）手動(dòng)打開(kāi)刀盤(pán)工作狀態(tài)，重新初始化一次；

2）按drive toolon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tool diskon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。

［1］EMCO GROUP.EMCO MAXXTURN 65操作說(shuō)明書(shū)［Z］.2008.

［2］EMCO GROUP.EMCO MAXXTURN 65電氣控制說(shuō)明［Z］.2008.

［3］SAUTER Controls GmbH.SRUTER Operating Instruction［Z］.2010.

Common Faults Diagnosis and Elimination of the SAUTER Turret

XIE Xiao-hong
（Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou510450，China）

Turret with driven tool affects work status of CNC turning machine，so maintenance，faults diagnose and repair of turret with driven tool are very important.This paper expounds SAUTER turret common fault and remedy methods by composition analyzing and maintenance with turret driven tool，and also explains these through the typical example.

turret；maintenance；fault analysis；remedy

TG502.39

A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1009-9492（2015）12-0078-05

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.022

謝曉紅，女，1967年生，湖南雙峰人，大學(xué)本科，講師。研究領(lǐng)域：機(jī)械制造與裝配。已發(fā)表論文10篇。

（編輯：向飛）

2015-10-11