1、江蘇省徐州機電工程高等職業學校畢業論文姓名：孟慶樂學號：050701136系部：數控技術系專業：數控技術與應用論文題目：數控機床刀架故障診斷指導教師：屈海軍職稱：2010年 5月江蘇徐州機電工程高等職業學校畢業論文任務書系部：數控技術系專業年級:05數控高職（1）班學生姓名:孟慶樂任務下達日期： 2009 年 6 月 1 b畢業論文日期：2009年6月1日至2010年4月20日畢業論文題目：數控機床刀架故障診斷畢業論文專題題目：畢業論文主要內容和要求：系主任簽字： 指導教師簽字： 江蘇徐州機電工程高等職業學校畢業論文指導教師評閱書指導教師評語：（基礎理論及基木技能的掌握；獨立解決實際問題的能力

2、；研 究內容的理論依據和技術方法；収得的主要成果及創新點；工作態度及工作量；總體 評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）:成績:指導教師簽字:江蘇徐州機電工程高等職業學校畢業論文評閱教師評閱書評閱教師評語：（選題的意義；基礎理論及基木技能的掌握；綜合運用所學知 識解決實際問題的能力；工作量的人小；取得的主要成果及創新點；寫作的規范程度;總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成績:評閱教師簽字：年 月口江蘇徐州機電工程高等職業學校畢業論文答辯及綜合成績答辯情況提岀問題冋答問題正確有聽0答辯委員會評語及建議成績答辯委員會主任簽字：年月pi系部領導小組綜合評定成績系部領導小組負責人：年

3、月日目 錄摘要 1第1章概述 311引言3第2章常見刀架故障分析及排除42.1刀架工作原理42. 1. 1四方刀架換刀工作步驟42. 1.2 a角刀架換刀工作步驟42. 1.3更換主軸頭換刀62. 1.4帶刀庫的自動換刀系統 72. 1.5刀架交換裝置92. 2刀架常見故障102.2.1刀架、刀庫及換刀常見故障10第3章典型的刀架故障實例分析143. 1加工中心刀架故障實例分析1432六角刀架故障實例分析 153. 3四方刀架故障分析16致謝17參考文獻18附錄19摘 要數控車床在使用過程屮，我們常見的故障冇刀架類、主軸類、螺紋加工類、 系統顯示類、驅動類、通信類等故障，而其中刀架故障占有很大

4、的比例。故障后 機床暫時不能使用，這就造成了在時間上的人力、物力資源浪費。假如我們能對 其進行一些基本的維修，便可節約成本，節省時間，創造一定的經濟效益。此次 對刀架的維修時間較短，冃維修過程也涉及到了刀架的其他問題，為以后的刀架 維修奠定了基礎。此刀架維修方法可不可以借鑒到其他類型的刀架故障維修屮。數控車床在使用過程屮，常常出現的是撞刀事件。主要以數車在教學過程屮 一次嚴重撞刀引發的刀架故障為據，分析刀架結構原理，進行故障分析及故障處 理，排除故障后裝配調試四大方而來論述。通過闡述數車刀架的結構，以英機械 原理來分析故障原因、判定故障部位，最后進行排除及裝配調試成功。雖各廠家所生產的刀架結構

5、、尺寸各異，均冇所不同，但無論是哪一類刀架, 故障原因大多雷同，維修方法也可以互相參考。為此，及時排除刀架故障，懂得 部分維修手段是必然性的。但如何才能盡快地解決刀架故障呢？首先我們要了解 刀架的結構，認識其機械原理，才能快速判定故障所在。關鍵詞：刀架故障；故障原因；排除故障；故障處理abstractcnc lathe in use, we frequently have turret type of fauit, spindle type, screw machining class, the system shows class, driver, communications and ot

6、her failures, which account for a large proportion of fauit knife. temporarily can not use the machine after a fault, which resulted in the time of the human and material resources to waste. if we can make some of its basic maintenance, can save costs, save time, create some economic benefits. the s

7、horter of the knife maintenance and repair process also involves other issues of the turret, the turret for the future maintenance of the foundation. can you draw this knife repair method to other types of knife fauit maintenance.cnc lathe using the process, often there is the tool collision event.

8、mainly the number of vehicles in the teaching process caused a serious collision knife knife failure as evidence of knife st rue tu ral principle, failure analysis and troubleshooting, troubleshooting assembly debugging after four terms to describe. through the elaborate structure of the number of v

9、ehicles turret, with its mechanical principles to analyze the reasons of failure determine the fault location，and finally to rule out the successful commissioning and assembly.al though produced by different manufacturers turret structure, size varies, there are differences, but no matter which type

10、 of tool holder, simi lar faul t because most of the maintena nee met hod can al so be another reference. to t his end, fix a knife failure to understand the inevitabi 1 ity of some maintenance means. but how can we solve the knife as soon as possible ma if unction? first of al 1 we have to un derst

11、and the structure ofknife, understandin百 the mechanical principles, to quickly determine failures.keywords: knife fault; fault; troubleshootin百;troubleshootin百第一章概述1. 1引言制造業是一個國家或地區經濟發展的重要支柱，其發展水平標志著該國或地 區經濟的實力，科技水平，生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各 國制造生產能力及機械制造裝備的競爭。自從20世紀60年代世界上第一臺數控機床問世以來，隨著計算機技術、微 電子技術、現代

12、控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網絡通信技術和機械 制造技術等各相關領域的發展，數控技術己成為現代先進制造系統(fms, cims 等)中不可缺少的基礎技術。由于機床數控系統技術復雜，種類繁多。現在數控 機床的“使用難、維修難”問題，已經是影響數控機床有效利用的首要問題。工業發達國家都非常注重機械制造業的發展，為了用先進技術和工藝裝備制 造業，機械制造裝備工業得到先發展。對比之下，我國目前機械制造業的裝備水 平還比較落后，表現在大部分工廠的機械制造裝備基本上是通用機床加專用工藝 裝備，數控機床在機械制造裝備中的比重還非常低，導致“剛性”強，更新產品 速度慢，生產批量不宜太小，生產品種不宜

13、過多；自動化程度基本上還是“一個 工人，一把刀，一臺機床”，導致勞動生產率低下，產品質量不穩定。在數控加工過程中，有時會出現各種設備故障，比如刀架類，主軸類，伺服 類等等，其中，刀架故障占了很大一部分。如果故障得不到及時排除的話，會影 響加工效率及經濟效益，所以，作為一名數控車床的操作者，掌握一定的故障排 除手段是很有必要的，考慮到目前我國普遍使用的是經濟型通用機床，在這里一 常見的可轉位刀架為例，分析一下常見的故障現象及排除手段，大家可以聯系自 身實際情況作參考使用。第二章常見刀架故障分析及排除2. 1刀架工作原理想要排除刀架故障，我們首先必須要先了解刀架的工作原理。2.1.1四方刀架換刀工

14、作步驟（1）刀架抬起當換刀指令發出后，刀架電機止轉，通過蝸桿連軸器帶動渦輪絲杠轉動，刀 架體內孔有螺紋，與渦輪絲杠旋合。渦輪絲杠內孔與刀架中心軸是動配合，在轉 位換刀時，中心軸固定不動，渦輪絲杠環繞中心軸旋轉。由于刀架底座和刀架體 嚙合，且渦輪絲杠軸向固定，這時刀架抬起。（2）刀架換刀當刀架體抬至一定距離后，端面齒脫開。轉位套用銷釘與渦輪絲杠連接，隨 渦輪絲杠一同轉動，當端面齒完全脫開，轉位套正好轉過160。，球頭銷在彈簧 作用下進入轉位套的槽中，帶動刀架體轉位。（3）刀架定位刀架體轉動時帶動電刷座一起轉動，當轉到程序指定的刀號時，定位銷在彈 簧作用卜進入粗定位盤的槽中進行粗定位，同時電刷接觸

15、導面使電機反轉，由于 粗定位槽的限制，刀架體不能轉動，使其在該位置垂直落f,刀架體和刀架底座 上的端面齒嚙合實現精確定位。（4）刀架鎖緊刀架電機繼續反轉，此時渦輪停止轉動，蝸桿繼續轉動，隨加緊力增加，轉 矩不斷增大，達到一定值時，在傳感器的控制卜，電機停止轉動，刀架鎖緊。2.1.2六角刀架換刀工作步馬圖2-1 數控車床六角冋轉刀架1 一活塞2 刀架體3、7齒輪4一齒圈5空套齒輪6活塞8齒條9固定插銷10、11推桿12觸頭刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分 為4個步驟：(1) 刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令后，壓力油由a孔進入壓緊液壓缸 的下腔，活塞1上升，刀架

16、體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫 開。同時，活塞桿卜端的端齒離合器與空套齒輪5結合。(2) 刀架轉位 當刀架抬起后，壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔，活塞6 向右移動，通過聯接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過 端齒離合器使刀架轉過60。活塞的行程應等于齒輪5分度圓周長的1/6,并由 限位開關控制。(3) 刀架壓緊 刀架轉位z后，壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞1 帶動刀架體2卜降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的闘柱固定插銷9, 利用活動插銷10消除定位銷與孔z間的間隙，實現反靠定位。刀架體2下降時, 定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3

17、與齒圈4的錐面接觸， 刀架在新的位置定位并夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。(4) 轉位液壓缸復位 刀架壓緊z后，壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔, 活塞6帶動齒條復位，由丁此時端齒離合器已脫開,齒條帶動齒輪3在軸上空轉。如果定位和夾緊動作止常，推桿11與相應的觸頭12接觸，發出信號表示換 刀過程已經結束，可以繼續進行切削加工。回轉刀架除了采用液壓缸轉位和定位銷定位z外，還可以采用電動機帶動離 合器定位，以及其他轉位和定位機構。2.1.3更換主軸頭換刀在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通 常有臥式和立式兩種，而11常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。

18、在 轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時， 各主軸頭依次地轉到加工位置，并接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉， 而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。圖2-2為臥式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7, 主軸的回轉運動曲齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時，先通過液壓撥叉 將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同吋在中心液壓缸14的上腔通壓力油。出于 活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著曲兩個推力軸承17和 16支承的轉塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然后壓力油進入轉位液 壓缸,推動活塞齒條，再經過中間齒輪使大齒輪

19、4與轉塔刀架體18 一起回轉45° , 將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束后，壓力油進入中心液壓缸14的下 腔，使轉塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實現了精確的定位。在壓力油的作 用下，轉塔頭被壓緊，轉位液壓缸退回原位。最后，通過液壓撥叉移動齒輪3, 使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性，整個主 軸部件裝在套筒5內，只要卸去螺釘10,就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9 采用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調整時，先卸下端蓋6,然后擰緊螺母8,使內環 做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。圖2-2臥式八軸轉塔頭1、2 離合器3、4、12 齒輪5套筒6端蓋7主軸8 螺母

20、9、16 17軸承10 一螺釘11 一推動桿13 一操縱桿14 一液壓缸15 活塞18 一轉塔刀架體為了便于卸出主軸錐孔內的刀具，每根主軸都冇操縱桿13,只要按壓操縱 桿，就能通過斜面推動桿11,頂出刀具。轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺極為相似，但因 為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件，使結構更為復雜。曲于空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計得十分堅實，因而影響了 主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數目必須加以限制，否則將會使結 構尺寸大為増加。轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在于省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以 及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性

21、，并顯著地縮短了換 刀時間。但曲于上述結構上的原因，轉塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要 求不太高的機床，例如數控鉆床等。2.1.4帶刀庫的自動換刀系統帶刀庫的自動換刀系統出刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要 的全部刀具分別安裝在標準刀柄上，在機外進行尺寸預調整后，按一定的方式放 到刀庫中去。換刀吋先在刀庫中選刀，并出刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀 具，在進行交換刀具后，將新刀裝入主軸，把舊刀放回刀庫。存放刀具的刀庫具 冇較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可以作為單獨部件安裝 到機床外，并由搬運裝置運送刀具。與轉塔主軸頭相比較，由于帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱

22、內只冇一 個主軸，設讓主軸部件就有可能充分加強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。 另外，刀庫可以存放數量很大的刀具，因而能進行復雜零件的多工序加工，這樣 就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于 數控鉆床、數控銃床和數控鎮床。刀庫是自動換刀裝置的主要部件，其容量、布局以及結構對數控機床的設計 有很大的影響。根據刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設計成多種樣式。以下列出 了幾種。圖2-3 (a-d)是單盤式刀庫，為適應機床主軸的布局，刀庫的刀具軸線 可以按不同的方向配置圖2-3 (a-c),圖2-3 (d)是刀具可做90°翻轉的圓盤 刀庫，采用這種結

23、構能夠簡化取刀動作，刀庫容量通常為1530把，因取刀方便, 所以應用最為廣泛。圖2-3(e)是鼓輪彈倉式刀庫，其結構十分緊湊，在相同的 空間內，它的容量較大，但取刀較復雜。圖2-3 (f)是鏈式刀庫，其結構冇較大 的靈活性，存放刀具數量也較多，選刀和取刀動作十分簡單。當鏈條較長時，可 以增加支承鏈輪的數目，使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率。圖2-3 (g)和圖 2-3(h)分別為多盤式和格子式刀庫，他們雖然也具有結構緊湊的特點，但選刀和 取刀復雜，應用較少。圖2-4為一龍門加工中心采用的鏈式刀庫，圖2-5為一立 式加工中心的圓盤式刀庫。圖2-3單盤式刀庫圖2-4鏈式刀庫圖2-5圓盤式刀庫2.

24、1. 5刀具交換裝置數控機床的刀具交換方式通常分為有刀庫與機床主軸的相對運動實現刀具 交換和采用機械手交換刀具兩類。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生 產率和工作可靠性有直接影響。曲刀庫與機床主軸的相對運動實現換刀的裝置，在換刀換刀時必須先將用過 的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取岀新刀具，兩個動作不能同時進行，因此換 刀時間長。采用機械手換刀的方式應用最為廣泛，這是因為機械手換刀冇很大的靈活性 而且可以減少換刀時間。目前在加工中心上絕大多數都使用記憶式的任選換刀方 式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置對應的記憶在數控系統的plc中， 不論刀具放在哪個刀套內都始終記憶著它的軌跡。刀庫上

25、裝有位置檢測裝置，可 以檢測出每個刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上愛設冇機械 原點使每次選刀時，就近選取，如對于盤式刀庫來說，每次選刀運動角度都不會 超過180°。圖2-6為機械手工作過程亠一i i制柯mwumk力下wml林*!1 vuhm圖2-6 機械手工作過程2.2刀架常見故障2. 2.1刀架、刀庫及換刀常見故障:1.刀架刀位轉不停 故障原因處理方法故障原因處理方法系統無+24v; com輸出用萬用表量系統出線端，看這兩點 輸出電壓是否正常或存在，若電壓不存 在，則為系統故障，需更換主板或送廠 維修系統有+24v; com輸出，但 與刀架發信盤連線斷路；或 是+2

26、4v對com地短路用萬用表檢查刀架上的+24v、com 地與系統的接線是否存在斷路；檢查 +24v是否對com地短路，將+24v電壓拉 低系統有+24v; com輸出，連 線正常，發信盤的發信電路 板上+24v和com地回路有 斷路發信盤長期處于潮濕環境造成線路 氧化斷路，用焊錫或導線重新連接刀位上+24v電壓偏低，線路上的 上拉電阻開路用萬用表測量每個刀位上的電壓是 否正常，如果偏低，檢查上拉電阻，若 是開路，則更換1/4w2k ±拉電阻系統的反轉控制信號tl-無輸出用萬用表量系統出線端，看這一點 的輸出電壓是否正常或存在，若電壓不 存在，則為系統故障，需更換主板或送 廠維修系統有

27、反轉控制信號tl-輸出， 但與刀架電機z間的回路存在問題檢查各屮間連線是否存在斷路，檢 杳各觸點是否接觸不良，檢查強電柜內 直流繼電器和交流接觸器是否損壞刀位電平信號參數未設置好檢查系統參數刀位高低電平檢測參 數是否正常，修改參數霍爾元件損壞在對應刀位無斷路的情況下，若所 對應的刀位線冇低電平輸出，則霍爾元 件無損壞，否則需更換刀架發信盤或具 上的霍爾元件。一般四個霍爾元件同時 損壞的機率很小磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強更換磁塊或增強磁性，若磁塊在刀 架抬起時位置太高，則需調整磁塊的位 置，使磁塊對正霍爾元件系統冇反傳控制信號tl-輸岀， 但與刀架電機z間的回路存在問題檢查各屮間連線是否存

28、在斷路，檢 查各觸點是否接觸不良，檢查強電柜內 宜流繼電器和交流接觸器是否損壞刀位屯平信號參數未設置好檢查系統參數刀位高低電平檢測參 數是否正常，修改參數霍爾元件損壞在對應刀位無斷路的情況卜，若所 對應的刀位線有低電平輸出，則霍爾元 件無損壞，否則需更換刀架發信盤或其 上的霍爾元件。一般四個霍爾元件同時 損壞的機率很小磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強更換磁塊或壇強磁性，若磁塊在刀 架抬起時位置太高，則需調整磁塊的位 置，使磁塊對正霍爾元件2刀架有吋不轉 故障原因處理方法刀架的控制信號受干擾系統可靠接地，特別注意變頻器的 接地，接入抗干擾電容刀架內部機械故障，造成的偶爾 卡死維修刀架，調整機械3

29、.刀架不轉 故障原因處理方法刀架電機三相反相或缺相將刀架電機線屮兩條互調或檢查 外部供電系統的正轉控制信號tl+無 輸出用萬用表量系統出線端，量度+24v 和tl+兩觸點，同吋手動換刀，看這兩點 的輸出電壓是否冇+24v,若電壓不存在, 則為系統故障，需送廠維修或更換相關 ic元器件系統的正轉控制信號tl +輸 出正常，但控制信號這一回 路存在斷路或元器件損壞檢查正轉控制信號線是否斷路，檢 查這一回路各觸點接觸是否良好；檢查 直流繼電器或交流接觸器是否損壞刀架電機無電源供給檢查刀架電機電源供給回路是否存 在斷路，各觸點是否接觸良好，強電電 氣元器件是否有損壞；檢查熔斷器是否 熔斷上拉電阻未接入

30、將刀位輸入信號接上2k上拉電阻, 若不接此電阻，刀架在宏觀上表現為不 轉，實際上的動作為先進行正轉后立即 反轉，使刀架看似不動機械卡死通過手搖使刀架轉動，通過松緊程 度判斷是否卡死，若是，則需拆開刀架， 調整機械，加入潤滑液反鎖時間過長造成的 機械卡死在機械上放松刀架，然后通過系統 參數調節刀架反鎖時間刀架電機損壞拆開刀架電機，轉動刀架，看電機 是否轉動，若不轉動，再確定線路沒問 題時，更換刀架電機刀架電機進水造成電 機短路烘干電機，加裝防護，做好絕緣措 施4.刀架鎖不緊 故障原因處理方法發信盤位置沒對止拆開刀架頂蓋，旋動并調整發信盤 位置，使刀架的霍爾元件對準磁塊，使 刀位停在準確位置系統反

31、鎖吋間不夠長調整系統反鎖吋間參數機械鎖緊機構故障拆開刀架，調整機械，檢查定位銷 是否折斷5.刀架某一刀位轉不停，其余刀位正常故障原因處理方法此位刀的霍爾元件損壞確認是哪個刀位使刀架轉不停，在 系統上轉動該位刀，用萬用表量該位刀 位信號觸點對+24v觸點是否冇電壓變 化，若無變化，則可判定為該位刀霍爾 元件損壞，更換發信盤或霍爾元件此位刀信號線斷路，造成 系統無法檢測到位信號檢查該刀位信號與系統的連線是否 存在斷路系統的刀位信號接收電路 有問題當確定該刀位霍爾元件沒問題，以 及該刀位與系統的信號連線也沒問題的 情況下更換主板6.輸入刀號能轉，但直接按換刀鍵刀架不轉 故障原因處理方法霍爾元件偏離磁

32、塊，置于磁塊前 面，手動鍵換刀吋，刀架剛一轉動就檢 測到刀架到位信號，然后馬上反轉刀架檢查刀架發信盤上的霍爾元件是否 偏離位置，調整發信盤位置，使霍爾元 件對正磁塊手動換刀鍵失靈更換手動換刀鍵7.刀架只正轉不能反轉 故障原因處理方法故障原因排除方法系統刀架反鎖信號tl無輸出首先換刀過程屮測量系統側該點輸 出端信號與+24v間電壓有無變化如無變 化說明主板輸岀電路10故障需更換10 或返廠維修。系統tl信號冇輸出，但該信號 的輸出信號線斷路。如測量系統側冇輸出，可排除系統 原因，再測量直流繼電器線圈電壓冇無 變化，如果沒冇說明該控制線路間斷路, 用表測量該回路，需重新換線。反轉輸出信巧控制直流繼

33、電器和 交流接觸器損壞。如系統與線圈都正常，再檢查繼電 器與接觸器線圈間電壓是否有故障，觸 點間接觸是否良好，當線圈通電后，常 開觸點是否吸和，如元器件故障需更換 元器件。第三章典型的刀架故障實例分析3. 1加工中心刀架故障實例分析 例1：一加工中心使用一段時間后出現換刀故障，刀插入主軸刀孔時，發生了錯 位，機床上無任何報警。故障分析：在對機床進行了仔細的觀察后，發現造成刀具插入錯位是因為 主軸定向后又偏移了原來的位置，在使用手動方式檢查主軸定向發現：主軸在定 向完成后位置是正確的，當用手動一下主軸后，主軸會慢慢的向使力的相反方向 轉動一小段距離，逆時針旋轉時在定向完成后只轉一點，再力向順時針

34、旋傳后能 返回到原來的位置，為了確認電氣部分是否正常，在主軸定向后檢查了冇關的信 號均正常，由丁定向控制是通過編碼器進行檢測的，因此對編碼器產生了懷疑，。 對該部分的電氣和機械連接進行了檢查，當將主軸的編碼器拆開后即發現編碼器 上的連軸器止退螺釘松動月已經向后移。因而出現工作時編碼器與檢測齒輪不能 同步，使主軸的定向位置不準，造成了換刀錯位故障。例2：某加工屮心采用凸輪機械手換刀，機械手換刀過程中，動作中斷，發岀報警, 顯示內容為：機械手仲出故障。分析及處理：根據報警內容，機床是因為無法進行下一步“從主軸和刀庫屮 拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報警。機械手未能仲出完成從主軸和刀庫中拔刀動作，其

35、原因可能有：(1) 松刀感應開關失靈 在換刀過程屮，各動作的完成信號均由感應開關 發出，只冇上一動作完成后菜能進行下一動作。第三步為“主軸松刀”，如果感 應開關未發信號，則機械手“拔刀”就不會動作。檢查兩感應開關，信號正常。(2) 松刀電磁閥失靈 主軸的 松刀，是由電磁閥接通液壓缸來完成的。 如電磁閥失靈，主軸就無法松刀。檢查主軸松刀電磁閥動作正常。(3) 松刀液壓缸因液壓系統壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位。檢 查液壓缸，動作正常，行程到位，油壓正常，無漏油現象。(4) 機械手系統冇問題 建立不起“拔刀”條件，其原因可能是電動機控 制電路冇問題。檢查電動機控制電路系統正常。(5) 主軸系

36、統冇問題 刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端 的拉釘拉緊的:松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉 桿，一方而使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方而又頂動拉釘，使刀具右移而在 主軸錐孔屮不變松。主軸系統不松刀的原因估計冇以下幾點：刀具尾部拉釘長度不夠，致使液 壓缸雖已到位，而仍未將當道具頂松；拉桿尾部空心釘位置其了變化，使液壓 缸行程滿足不了松刀要求；頂桿岀了問題，已變形或磨損；彈簧卡頭出故障, 不能張開；主軸裝配時，刀具移動量調的太小，致使在使用中的一些綜合因 素不能滿足松刀條件。處理方法：拆下松刀液壓缸，檢查發現，這一故障系裝配時，空心釘的伸出 量調整的太小，故液壓缸

37、行程到位后，刀具在主軸錐孔中的壓力不夠，刀具無法 取出。調整空心螺釘的仲岀量，保證液壓缸到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量 為0.40.4mm。經以上調整,故障排除。例3：一臺加工中心換刀臂平移到位后，無拔刀動作，atc的動作起始狀態是：主 軸保持要交換的舊刀，換刀臂在b位置，換刀臂在上部位置，刀庫已將要交換的 新刀具定位。故障分析：自動換刀的順序為：換刀臂左移（b-a）-換刀臂下降（從刀庫拔刀）一換刀臂右移（a-b）f 換刀臂上升-換刀臂右移（b-c ,抓住主軸中刀具）一主軸液壓缸下降（松刀） -換刀臂下降（從主軸拔刀）一換刀臂旋轉180度（兩刀具交換位置）一換刀臂 上升（裝刀）一主軸液壓缸上

38、升（抓刀）一換刀臂左移（c-b）刀庫轉動（找 出舊刀具位置）一換刀臂左移（b-a返回刀具給刀庫）一換刀臂右移（a-b） -刀庫轉動（找下一把刀）。換刀臂平移至c位置時，無拔刀動作，分析原因，有幾種可能： sq2無信號，所以未輸出松刀電磁閥yv2的電壓，主軸仍處于抓刀狀態， 換刀臂不能下移 松刀接近開關sq4無信號，則換刀臂升降電磁閥yv1狀態不變，換刀臂不 下降 電磁閥有故障，給予信號也不動作。逐步檢查，發現sq4未發出信號，進 一步對sq4進行檢查，發現感應間隙過大導致接近開關無信號輸出，產生動作障 礙。3.2六角刀架故障實例分析 例1：一臺配有fanuc-oimate系統的大連機床廠六刀位

39、車床，選到正常但是當所 選到刀位后不能正常鎖緊。系統報警：換刀超時。故障分析：刀架選刀正常，正傳正常，就是不能反向鎖緊。說明渦輪蝸桿傳 動正常，初步定為屯氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上，發現刀具反向 鎖緊刀位信號是曲一個位置開關來控制發出的，是不是該開關即周圍線路存在問 題呢？為了確認這個故障原因，打開刀架的頂蓋和側蓋，利用萬用表參照電路圖 檢查線路，發現線路未冇開路和短路，通過用手按動刀架反向鎖緊開關，觀察梯 形圖顯示冇信號輸入，至此排除屯氣線路問題。推斷口j能是擋塊運動不到位，位 置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察下，結果發現：果然擋塊運動未到 位，于是把擋塊螺栓擰緊，試換刀

40、一次正常，再換一次刀，原故障又出現了，同 時發現蝸桿端的軸套打滑并11爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開 關的擋塊運動不到位？于是把該軸套進行了軸向定位處理，將刀架頂蓋裝好。結 果刀架鎖緊正常了。解決辦法：對軸套進行軸向定位故障解決。例2：一臺六工位刀架換刀時所有刀位都找不到，刀架旋轉數周后停止，并且數控 系統顯示換刀報警，換刀超時或沒有信號輸入。故障分析：對于該故障，可排除機械故障，歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原 因有以下幾種：1.磁元件脫落；2六個霍爾元件同時全部損壞；3.霍爾元件的供 屯和信號電路開路導致無電壓信號輸出其中一第三種可能性最大，因此找來電 路圖，利用萬用表

41、對霍爾元件的線路進行檢查。結果發現刀架檢測線路端子排上 的24v供屯屯壓為0v,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找，發現電氣柜 引出的24v線頭脫落，接上后仍沒冇反應。曲此判斷是該線斷線造成的故障。解決辦法：利用同規格導線替代斷線后，故障排除。3. 3四方刀架故障實例分析 例1：一臺四刀位數控車床，發生一號刀位找不到，其它刀位能正常換刀的現象。故障分析：曲于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確 定是電氣方面的故障。可能是該刀位周圍的霍爾元件及其周圍線路出現問題，導 致該工位信號不能輸送給plc。對照電路圖利用萬用表檢查后發現：1好刀位霍 爾元件的24v供電正常，gnd線路為正

42、常，t1信號線正常，因此可以判定是霍 爾元件損壞導致該刀位信號無法發出。解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號刀位找到。例2：配套某系統的數控車床，開機時發現，當機床進行換刀動作時，主軸也隨之 轉動。分析與處理過程：曲于該機床采用的是安川變頻器控制主軸，主軸轉速是通 過系統輸出的模擬電壓控制的。根據以往的經驗，安川變頻器對輸入信號的干擾 比較敏感，因此初步確認故障原因與線路有關。為了確認，再次檢查了機床的主軸驅動器、刀架控制的原理圖與實際接線， 可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨立，不存在相互影響。進一步檢查變頻器的輸入模擬量屏蔽電纜布線與屏蔽線連接，發現該電纜的 布線位置與屏蔽線均不合

43、理，將屯纜重新布線并對屏蔽線進行重新連接后，故障 消失。致謝：經過半年的忙碌和工作，木次畢業論文設計已經接近尾聲，作為一個專科生 的畢業論文，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的 督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。在論文寫作過程中，得到了屈海軍老師的親切關懷和耐心的指導。他嚴肅的 科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從 課題的選擇到項目的最終完成，屈老師都始終給了我細心的指導和不懈的支持。 在此謹向屈老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。另外，我還要感謝我的父母，是他們養育了我，給我提供了學習的條件，謝 謝你們！

44、還有那些給予過我無私幫助的同學們，謝謝你們了！最后我還要感謝數學系和我的母校一徐州機電工程高等職業學校四年來對 我的培養。參考文獻1 曹琰 數控機床應用與維修 北京：電子工業出版社，1994；2. 李福生等 實用數控機床技術手冊 北京：北京岀版社，19933. 張樹森機械工程學遼寧；東北大學岀版社，2001；4. 屈海軍黃云林數控機床操作與維護科學岀版社，20095徐衡 數控機床維修/ fanuc系統實用技術叢書，20056.盧斌數控機床極其維修機械工業出版社，2010附錄機床故障排除方法（1）初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統報警，可用碩 件復位或開關系統電源依次來清除故障，若系統工作存貯區由