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摘 要：数控立车在自动换刀过程中经常会因为软硬件的影响而出现故障问题，导致换刀工作中途停止或直接强制结束，对数控机床的使用及安全带来了较大影响。为此，相关人员应加大数控立车自动换刀问题的研究和探讨力度，并根据实际情况给出合理解决措施和方案，保证数控机床的高效使用。本文就对数控立车自动换刀常见问题进行分析处理，以供参考。
关键词：数控立车自动换刀;常见问题;解决措施
数控立车自动换刀是提高数控机床生产作业效率的重要一环，一旦出现问题，将会直接阻碍相关工作的开展，降低生产效率，为企业带来较大的经济损失。所以有必要结合数控立车特点，对自动换刀过程问题出现原因加以分析探讨，并予以解决，以全方位保障作业质量，降低问题的出现几率。
1故障现象及影响
数控立车正常换刀流程下，主轴侧刀号与刀库侧刀号保持一致，机床会按照程序自动实施换刀操作，不过在刀库侧门和Z轴侧门都打开，且Z轴已经进入到指定位置，按照预定轨迹行走时，换刀工作突然停止并报警。检查后发现，Z轴在刀具下放过程中，刀具与刀盘之间存在明显缝隙，Z轴上的抬起动作受限，直接导致换刀工作，出现强制终止现象，发出报警信号。
2原因分析
从动作流程图分析可知，在接受到换刀信号后，Z、X轴按照设定好的移动轨迹向第一参考点和第二参考点的方向移动，在达到第二参考点后，Z轴下移6毫米，主轴出现松刀现象，之后Z、X轴开始向第四参考点移动，并在达到第四参考点后，刀库出现旋转，开始换刀作业。结束后，Z、X轴开始向第二参考点方向移动，并在达到第二参考点后，Z轴再次向下移动6毫米，主轴开始展开紧刀作业，完成后沿着轨迹回到第一参考点，结束整个换刀流程。
按照上述移动轨迹，分析现存问题。发现Z轴在经过一、二、四参考点后，刀具准停点停留在第四参考点上，且无任何后续动作。观察Z轴刀具与刀盘，如果发现两者存在较大间隙或出现卡压情况，则说明故障原因是由于Z轴下放位置偏差导致的。但通过间距上的对比分析发现，第二参考点所在位置确定在下方6毫米位置上，下放量并不存在任何问题，这只能说明是由于参考点位置偏差引起的故障问题。
参考点下放位置错误的成因主要有软件和硬件故障两种，具体来说：首先，数控立车的Z、X轴均是光栅尺绝对位置检测，绝对位置记忆效果则是由伺服模块内的记忆电池实现的，一旦出现问题，如拆卸不正确、欠压等，会存在故障问题，使得绝对位置出现偏差;其次，在系统重装或参数改动后，参考点位置在系统中也会发生一定的转变，这就使得在线路运行中，参考点停止位置出现偏差，引发故障问题。最后，机床自动换刀过程中，Z、X轴的丝杠结构会因为跳动幅度过大等原因，导致实际移动量超出系统规定移动量，致使参考点位置出现偏差，最终引发故障问题。
3故障处理
通过上述分析了解到，数控立车自动换刀时存在的故障问题主要是由参考点错误引起的，在问题成因分析中，首先要开展硬件的检查和故障排除工作。在该环节内，先利用钢珠和百分表对Z、X轴的轴向跳动距离加以检查，跳动间距要求控制在0.02-0.05毫米之间，如果检查中发现其超出规定范围，则应立即调整轴丝杆上的锁紧螺帽，维持距离合理性。
如果经过上述调整发现故障问题仍然存在，则说明，参考点位置错误是由软件问题引起的，这时需要按照下面的流程步骤，对参考点的准确位置予以召回。首先，确定模块电池电压，如果其存在过低或损坏的情况，立即更换记忆电池，重新启动调整参考点位置;其次，检查是否存在重装或参考点数值误改动现象，如果有，需重新设定处理。
工作结束后，观察运行轨迹，查看故障问题是否解决，如果仍无法开展自动换刀工作，则需要采用其他方法重新进行参考点的找回。数控机床都有一个机械原点，称之为机床原点，以M代表，作用为促使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始。与机床原点相对应的还有一个机床参考点，以R代表。R参考点到机床原点M的距离，借助精确测量加以确定，该距离为定值。在参考点找回中，可利用R与M之间的固定关系，开展检测工作，确定两者间的差值大小，再对比标准值，对参考点实行找回作业。具体内容为：
在MDI模式下，调出SETING界面，将里面的参数0改为1;将系统参数修改成1815#5为“0”，将机床测量转变成增量编码器模式，并重新启动;在JOG或手轮模式下，将滑枕移动到第一参考点附近，并将其设置成R1;将修改后的系统参数1815#5设为1，重新连电;在MDI模式下，输入指令G28U0W0，机床会自动回归到错误的第一参考点位置上，这时对Z和X轴坐标加以记录，并将其标记为X1、Z1;上述流程重复操作，不过输入指令改变成G0XOZO，将产生的Z和X轴坐标记录为X2、Z2，记此点为M1;手轮模式下，先将滑枕移动到工作台的中心位置处，检测X轴坐标与中心线位置是否存在偏差问题。如有，则偏差值为多少，之后再移动手轮将Z轴中心线与工作台中心线重叠，这时记录X和Z轴所在坐标情况，并对其加以标记。
经过上述一连串调整后，如果参考点回归到原始位置，且能够正常工作，说明故障问题已经解决;如果故障问题仍存在，则需要采用下面方式重新进行参考点的设置和处理。在手动模式下，将坐标轴移动到初始位置;修改系统参数1815#5为0，转成增量编码器方式，重新供电;之后再将系统参数调整为1，重新连带;在MDI模式下，进入SETING界面，将参数1修改为0，按INPUT输入;开始找回原始参考点，找到后单步执行自动换刀程序，发现换刀正常。
4认识与总结
从本次分析和研究了解到，在数控立车自动换刀出现故障问题后，可利用工序流程及程序控制原理，参照实际情况，逐步分析故障产生原因，准确判定故障指向部位，之后再结合机械电气运行原理，给出专业有效的处理措施和方案，做好设备维修和养护工作，保障机床的高效运转，降低问题再次发生几率。上述作业能够大大提升机床作业效率，节省更多时间，维护经济效益。
5结束语
希望本文论述能够帮助相关从业人员快速解决数控立车自动换刀故障问题，开展故障排查和检修工作，促进换刀作业的高效率进行，從而维护机床正常运转，提高生产效率，保证企业的安全运营。
参考文献：
[1] 余剑武，罗红，舒新，吴耀，文丞，胡其丰. 自动换刀机构弧面凸轮建模与造型分析[J]. 机械传动. 2017（07）
[2] 隗纪强，崔峰，朴成道. 加工中心自动换刀系统的可靠性分析[J].机床与液压. 2017（05）
[3] 石林. 自动换刀系统可靠性分析与维修[J].价值工程. 2014（11）
[4]数控机床自动换刀机构动力特性分析[J]. 机械工程与自动化. 2013（04）
[5] 曾祥苹. 张继红. 数控自动换刀机械手的运动分析[J]. 四川职业技术学院学报. 2015（04）
[6] 王振宇，江崇民，李德秀. 快速可靠的自动换刀机构[J].机械工程师. 2006（04）
[7] 赵圣元. 编制自动换刀程序需要解决的几个问题[J].机械与电子. 1988（01）
作者简介：
周熙（1985.8—），男，汉族，籍贯：陕西宝鸡人，宝鸡文理学院，07年本科毕业（就职于汉德车桥有限公司，助理工程师职称），学士学位，专业：电气工程及其自动化。
关键词：数控立车自动换刀;常见问题;解决措施
数控立车自动换刀是提高数控机床生产作业效率的重要一环，一旦出现问题，将会直接阻碍相关工作的开展，降低生产效率，为企业带来较大的经济损失。所以有必要结合数控立车特点，对自动换刀过程问题出现原因加以分析探讨，并予以解决，以全方位保障作业质量，降低问题的出现几率。
1故障现象及影响
数控立车正常换刀流程下，主轴侧刀号与刀库侧刀号保持一致，机床会按照程序自动实施换刀操作，不过在刀库侧门和Z轴侧门都打开，且Z轴已经进入到指定位置，按照预定轨迹行走时，换刀工作突然停止并报警。检查后发现，Z轴在刀具下放过程中，刀具与刀盘之间存在明显缝隙，Z轴上的抬起动作受限，直接导致换刀工作，出现强制终止现象，发出报警信号。
2原因分析
从动作流程图分析可知，在接受到换刀信号后，Z、X轴按照设定好的移动轨迹向第一参考点和第二参考点的方向移动，在达到第二参考点后，Z轴下移6毫米，主轴出现松刀现象，之后Z、X轴开始向第四参考点移动，并在达到第四参考点后，刀库出现旋转，开始换刀作业。结束后，Z、X轴开始向第二参考点方向移动，并在达到第二参考点后，Z轴再次向下移动6毫米，主轴开始展开紧刀作业，完成后沿着轨迹回到第一参考点，结束整个换刀流程。
按照上述移动轨迹，分析现存问题。发现Z轴在经过一、二、四参考点后，刀具准停点停留在第四参考点上，且无任何后续动作。观察Z轴刀具与刀盘，如果发现两者存在较大间隙或出现卡压情况，则说明故障原因是由于Z轴下放位置偏差导致的。但通过间距上的对比分析发现，第二参考点所在位置确定在下方6毫米位置上，下放量并不存在任何问题，这只能说明是由于参考点位置偏差引起的故障问题。
参考点下放位置错误的成因主要有软件和硬件故障两种，具体来说：首先，数控立车的Z、X轴均是光栅尺绝对位置检测，绝对位置记忆效果则是由伺服模块内的记忆电池实现的，一旦出现问题，如拆卸不正确、欠压等，会存在故障问题，使得绝对位置出现偏差;其次，在系统重装或参数改动后，参考点位置在系统中也会发生一定的转变，这就使得在线路运行中，参考点停止位置出现偏差，引发故障问题。最后，机床自动换刀过程中，Z、X轴的丝杠结构会因为跳动幅度过大等原因，导致实际移动量超出系统规定移动量，致使参考点位置出现偏差，最终引发故障问题。
3故障处理
通过上述分析了解到，数控立车自动换刀时存在的故障问题主要是由参考点错误引起的，在问题成因分析中，首先要开展硬件的检查和故障排除工作。在该环节内，先利用钢珠和百分表对Z、X轴的轴向跳动距离加以检查，跳动间距要求控制在0.02-0.05毫米之间，如果检查中发现其超出规定范围，则应立即调整轴丝杆上的锁紧螺帽，维持距离合理性。
如果经过上述调整发现故障问题仍然存在，则说明，参考点位置错误是由软件问题引起的，这时需要按照下面的流程步骤，对参考点的准确位置予以召回。首先，确定模块电池电压，如果其存在过低或损坏的情况，立即更换记忆电池，重新启动调整参考点位置;其次，检查是否存在重装或参考点数值误改动现象，如果有，需重新设定处理。
工作结束后，观察运行轨迹，查看故障问题是否解决，如果仍无法开展自动换刀工作，则需要采用其他方法重新进行参考点的找回。数控机床都有一个机械原点，称之为机床原点，以M代表，作用为促使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始。与机床原点相对应的还有一个机床参考点，以R代表。R参考点到机床原点M的距离，借助精确测量加以确定，该距离为定值。在参考点找回中，可利用R与M之间的固定关系，开展检测工作，确定两者间的差值大小，再对比标准值，对参考点实行找回作业。具体内容为：
在MDI模式下，调出SETING界面，将里面的参数0改为1;将系统参数修改成1815#5为“0”，将机床测量转变成增量编码器模式，并重新启动;在JOG或手轮模式下，将滑枕移动到第一参考点附近，并将其设置成R1;将修改后的系统参数1815#5设为1，重新连电;在MDI模式下，输入指令G28U0W0，机床会自动回归到错误的第一参考点位置上，这时对Z和X轴坐标加以记录，并将其标记为X1、Z1;上述流程重复操作，不过输入指令改变成G0XOZO，将产生的Z和X轴坐标记录为X2、Z2，记此点为M1;手轮模式下，先将滑枕移动到工作台的中心位置处，检测X轴坐标与中心线位置是否存在偏差问题。如有，则偏差值为多少，之后再移动手轮将Z轴中心线与工作台中心线重叠，这时记录X和Z轴所在坐标情况，并对其加以标记。
经过上述一连串调整后，如果参考点回归到原始位置，且能够正常工作，说明故障问题已经解决;如果故障问题仍存在，则需要采用下面方式重新进行参考点的设置和处理。在手动模式下，将坐标轴移动到初始位置;修改系统参数1815#5为0，转成增量编码器方式，重新供电;之后再将系统参数调整为1，重新连带;在MDI模式下，进入SETING界面，将参数1修改为0，按INPUT输入;开始找回原始参考点，找到后单步执行自动换刀程序，发现换刀正常。
4认识与总结
从本次分析和研究了解到，在数控立车自动换刀出现故障问题后，可利用工序流程及程序控制原理，参照实际情况，逐步分析故障产生原因，准确判定故障指向部位，之后再结合机械电气运行原理，给出专业有效的处理措施和方案，做好设备维修和养护工作，保障机床的高效运转，降低问题再次发生几率。上述作业能够大大提升机床作业效率，节省更多时间，维护经济效益。
5结束语
希望本文论述能够帮助相关从业人员快速解决数控立车自动换刀故障问题，开展故障排查和检修工作，促进换刀作业的高效率进行，從而维护机床正常运转，提高生产效率，保证企业的安全运营。
参考文献：
[1] 余剑武，罗红，舒新，吴耀，文丞，胡其丰. 自动换刀机构弧面凸轮建模与造型分析[J]. 机械传动. 2017（07）
[2] 隗纪强，崔峰，朴成道. 加工中心自动换刀系统的可靠性分析[J].机床与液压. 2017（05）
[3] 石林. 自动换刀系统可靠性分析与维修[J].价值工程. 2014（11）
[4]数控机床自动换刀机构动力特性分析[J]. 机械工程与自动化. 2013（04）
[5] 曾祥苹. 张继红. 数控自动换刀机械手的运动分析[J]. 四川职业技术学院学报. 2015（04）
[6] 王振宇，江崇民，李德秀. 快速可靠的自动换刀机构[J].机械工程师. 2006（04）
[7] 赵圣元. 编制自动换刀程序需要解决的几个问题[J].机械与电子. 1988（01）
作者简介：
周熙（1985.8—），男，汉族，籍贯：陕西宝鸡人，宝鸡文理学院，07年本科毕业（就职于汉德车桥有限公司，助理工程师职称），学士学位，专业：电气工程及其自动化。