word文檔可自由復制編輯摘要數控車床在使用過程中，我們常見的故障有刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統類、驅動類、通信類等故障，而其中刀架故障占有很大的比例。刀架作為數控車床的重要配件，在機床運行工作中起著重要的作用，一旦出現故障很可能造成工件報廢，甚至造成卡盤與刀架碰撞的事故。而刀架故障后機床暫時不能使用，這就在時間上的人力、物力資源上造成浪費。假如我們能對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，且維修過程也涉及到刀架的其他類型的刀架故障維修。數控車床在使用過程中，常常出現的是撞刀事件。我們就以亞龍YL—558型0imateTD數控車床實訓設備為例進行簡單的分析刀架結構原理，進行故障分析及故障處理，排除故障后裝配調試來論述。通過闡述亞龍YL—558型0imateTD數控車床實訓設備的電動刀架的結構，以其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。亞龍558型數控車床刀架工作原理及電路控制原理數控車床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四工位和六工位刀架，回轉刀架按其工作原理可分為機械螺母升降轉位、十字槽轉位等方式，其換刀過程一般為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊并定位等幾個步驟。回轉刀架必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工的切削力。同時還要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。在JOG方式下，進行換刀，主要是通過機床控制面板上的手動換刀鍵來完成的，一般是在手動方式下，按下換刀鍵，刀位轉入下一把刀。刀架在電氣控制上，主要包含刀架電機正反轉和霍爾傳感器兩部分，實現刀架正反轉的是三相異步電機，通過電機的正反轉來完成刀架的轉位與鎖緊；而刀位傳感器一般是由霍爾傳感器構成，四工位刀架就有四個霍爾傳感器安裝在一塊圓盤上，但觸發霍爾傳感器的磁鐵只有一個。第一節刀架的機械結構及工作原理圖1-1刀架實物圖按下換刀鍵或輸入換刀指令后，電機正轉，并經聯軸器，由滑鍵帶動蝸桿、渦輪、軸、軸套轉動。軸套的外圓上有兩處凸起，可在套筒內孔中的螺旋槽內滑動，從而舉起與套筒相連的刀架及上端齒盤，使齒盤與下端齒盤分開，完成刀架抬起動作。刀架抬起后，軸套仍在繼續轉動，同時帶動刀架轉過90°（如不到位，刀架還可繼續轉位180°、270°、360°)，并由微動開關發出信號給數控裝置。刀架轉到位后，由微動開關的信號使電動機反轉，利用銷使刀架定位而不再隨軸套回轉，于是刀架向下移動，上下端齒盤合攏壓緊。蝸桿繼續轉動并產生軸向位移，壓縮彈簧，套筒的外圓曲面壓縮開關使電動機停止旋轉，從而完成一次轉位。對于四工位自動回轉刀架來說，它最多裝有4把刀具，微機系統控制的任務，就是選中任意一把刀具，讓其回轉到工作位置。現以其中任意一把刀具1#刀為例簡述刀架換刀的過程。word文檔可自由復制編輯圖1-2為1#轉位到工作位置的流程圖按下換刀鍵或輸入換刀指令后，電機正轉，并經聯軸器，由滑鍵帶動蝸桿、渦輪、軸、軸套轉動。軸套的外圓上有兩處凸起，可在套筒內孔中的螺旋槽內滑動，從而舉起與套筒相連的刀架及上端齒盤，使齒盤與經濟型數控車床刀架式在普通車床四方位刀架的基礎上發展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方位刀架一樣：有四個刀位，能夾持四把不同功能的刀具，方刀架回轉90度時，刀架交換一個刀位，但方刀架回轉和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉位、刀架定位和夾緊。完成上述動作要求，要有相應的機構來實現，下面就以四工位刀架為例來說明其結構與原理，如圖1-3所示。圖1-3刀架結構原理圖1-電動機2-聯軸器3-渦輪軸4-渦輪絲杠5-刀架底座6-粗定位盤7-刀架體8-球頭銷9-轉位套10-電刷座11-發信體12-螺母13,14-電刷15-粗定位銷該刀架可以安裝4把不同的刀具，轉位信號由加工程序指定。當換刀指令發出后，小型電動機1啟動正轉，通過平鍵套筒聯軸器2使蝸桿軸3轉動，從而帶動蝸輪絲杠4轉動。渦輪的上部外圓柱加工有外螺紋，所以該零件稱為蝸輪絲杠。刀架體7內孔加工有內螺紋，與渦輪絲杠旋合。蝸輪絲杠與刀架中心軸外圓是滑動配合，在轉位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠環繞中心軸旋轉。當渦輪開始旋轉時，由于刀架底座5和刀架體7上的端面齒處在黏合狀態，且渦輪絲杠軸向固定，這時刀架體7抬起。當刀架體抬至一定距離后，端面齒脫開。轉位套9用銷釘與蝸輪絲杠4連接，隨蝸輪絲杠一同轉動，當端面齒完全脫開，轉位套正好轉過160°（如圖A-A所示），球頭銷8在彈簧力的作用下進入轉位套9的槽中，帶動刀架體轉位。刀架體7轉動時帶著電刷10轉動，當轉到程序指定的刀號時，定位銷15在彈簧力的作用下進入粗定位盤6的中進行粗定位，同時電刷13、14接觸導通，使電動機1反轉，由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉動，使其在該位置上垂直落下，刀架體7和刀架底座5上的端面齒黏合，實現精確定位。電動機繼續反轉，此時渦輪停止轉動，蝸桿軸3繼續轉動，隨著夾緊力的增加，轉矩不斷擴大，達到一定值時，在傳感器控制下，電動機1停止轉動。譯碼裝置由發信體11、電刷13、14組成，電刷13負責發信，電刷14負責位置判斷。刀架不定期會出現過位或不到位時，可松開螺母12調好發信體11與電刷14的相對位置。這種刀架在經濟型數控車床及普及車床的控制化改造中廣泛運用。通常為90°第二節刀架控制原理亞龍558型數控車床刀架是由機床PMC來進行控制，對于四工位刀架來說，控制比較簡單，亞龍558型數控車床刀架控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PMC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行，系統一般還要設置一些相應的系統參數來換刀過程進行調整。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖1-4所示。圖中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制回路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制回路及PMC的輸入及輸出回路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。圖中各器件的作用如下：1M刀架電機2QF6過載保護電源斷路器3KM3、KM4刀架電機正、反轉控制接觸器4KA7、KA8刀架電機正、反轉控制中間繼電器5S1~S4刀位檢測霍爾元件6SB1手動換刀啟動按鈕7RC3三相滅弧器8RC1、RC2單項滅弧器刀架控制I/O信號模塊如下：PMC輸入信號：X0.2手動換刀啟動按鈕信號X3.0~X3.31~4號刀位刀位信號PMC輸出信號：Y3.4刀架正轉繼電器控制Y3.0刀架反轉繼電器控制Y6.1手動選刀指示燈接線回路圖分析：假設,在程序里輸入：T0100；點“啟動”按鈕。這時，Y3.4得到信號KA7線圈得電，接觸器回路中KA7觸點導通，線圈KM3得電，接觸器KM3觸點動作閉合強電路中刀架正轉線路，刀架正轉線路導通，刀架正轉，當霍爾元件檢測到1號刀刀位信號時，Y3.4信號消失，正轉結束。此時Y3.0得到信號，KA8線圈得電，接觸器回路中KA8觸點導通，線圈KM4得電，接觸器KM4觸點動作閉合強電路中刀架反轉線路，刀架反轉線路導通，刀架開始反轉定位鎖緊，（鎖緊的時間是由系統設置的時間而定）電機停轉，換刀結束。其他3把刀換刀方式依次類推。word文檔可自由復制編輯 第二章亞龍558型數控車床刀架故障與診斷第一節刀架故障情況初步判斷方法（1）聽A.仔細聽操作人員反映的現象，對產生疑問的地方，應詢問清楚，以便排除人為為因素造成的問題B.現場聽刀架運轉聲音，以便觀察是否存在異常噪聲。（2）看A.看刀架運轉過程是否正常。B.觀察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕跡，以便判斷刀架是否鎖緊，重復定位是否良好。（3）轉A.對有故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式轉動刀架。對于蝸桿端部有一個6mm內6角孔，先拆除該處密封釘，便可以用內6角扳手使刀架進行轉位、鎖緊。第二節查看PMC狀態表發那科系統提供PMC狀態查詢，我們可以按系統面板上的【SYSTEM】-【PMC】-【信號】，搜索X3查詢現有地址的狀態。正常狀態下的刀架是有一位是低電平，三個為高電平，如果四位相同，那么就表示刀架信號異常，就會產生不能換刀的故障，這時候，就需要用檢查發訊盤與線路了。發那科提供的信號狀態查詢功能，可以很好的進行信號狀態的查詢，對判斷故障原因提供很大的方便。這個功能是需要我們word文檔可自由復制編輯第三節刀架常見故障發生原因及排除方法1、刀架刀位轉不停故障原因及處理方法故障原因處理方法系統無+24V；COM輸出用萬用表打系統出線端，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，需更換主板或送廠家維修。系統有+24V；COM輸出，但與刀架霍爾元件連接斷路；或+24V對COM地短路用萬用表檢查刀架的+24V、COM地與系統的接線是否存在斷路（若斷路，接上就行了）；檢查+24V是否對COM地短路，將+24V電壓降低。系統有+24V；COM輸出，連接正常，霍爾元件+24V和COM地回路斷路霍爾元件長期處于潮濕環境造成線路氧化斷路，重新用導線連接即可。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上拉電阻系統有反轉控制信號輸出，但與刀架電機之間的回路存在問題檢查各中間連線是否存在斷路，檢查KM4觸點是否接觸不良，KA8繼電器觸點是否不良，KM4接觸器、KA8繼電器的線圈是否燒壞。刀位電平信號參數未設置好檢查系統刀架參數高低電平參數是否正常，修改參數霍爾元件損壞在對應刀位無斷路的情況下，若所對應的刀位線有低電平輸出，則霍爾元件無損壞，否則需更換刀架的霍爾元件。（一般四個霍爾元件同時壞的幾率很小）磁塊故障，磁塊無磁性或磁性不強更換磁塊或增強磁塊性，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、刀架有時不轉故障原因及處理方法刀架的控制信號受到干擾系統可靠接地，抗干擾電容是否接好刀架內部機械故障，造成的偶爾卡死拆開刀架，看球頭銷是否錯位造成的機械卡死，轉位盤是否放在正確位置。刀架不轉故障原因及處理方法刀架電機三相反接刀架的主回路的相序是否接反，是否正轉改為了反轉主回路三相是否上電或缺相將刀架電機線中兩條線用萬用表檢查是否有380V外部電壓系統的正轉控制信號無輸出用萬用表量系統出線端，同時手動換刀，看這兩點的輸出電壓是否有+24V，若電壓不存在，則為系統故障，需送廠家維修更換相關IC元器件系統的正轉控制信號輸出正常，但控制信號回路斷路或元件損壞檢查正轉信號是否斷路，檢查各觸點是否接觸良好，強電正轉KM3接觸器和控制回路KA7繼電器是否動作或損壞。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，強電電器元器件是否損壞；檢查熔斷器是否熔斷機械卡死按“手動選刀”后刀架不轉，一會屏幕上會出現因過載引起的報警，或可用手工方式轉動刀架。對于蝸桿尾端部有一個6mm內6角孔，先拆除該處密封釘，便可以用內6角扳手使刀架進行轉位、鎖緊，看是否能轉動。反鎖時間過長造成的機械卡死因反轉參數的時間設置太長，造成反鎖太緊，而不能正轉，調節參數時間，同時拆開蝸桿端部有一個6mm內6角孔，先拆除該處密封釘，便可以用內6角扳手使刀架進行正轉，使電機能夠轉動。刀架電機損壞拆開刀架蝸桿的首端，轉動刀架，看電機是否轉動，若不轉動，在確定線路沒問題時，更換刀架電機。4、刀架鎖不緊故障原因及處理方法霍爾元件位置沒對正拆開刀架頂蓋，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。系統反鎖時間不夠長調整系統反轉時間參數機械鎖緊機構故障拆開刀架，調整機械，檢查球頭定位銷是否折斷。5、刀架找不到某一把刀，其余刀位正常故障原因及處理方法此位刀信號斷路，造成系統無法檢測到刀位信號檢查該刀位信號與系統的連接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沒問題的情況下更換主板6、輸入刀位號能轉，但直接按換刀鍵不轉故障原因及處理方法系統自帶原因亞龍558型數控車床在起動后，需要先編程刀位轉動程序，否則按換刀鍵是失靈的。參考文獻亞龍數控車558型維修實訓指導書容維芝數控機床的結構與維修潘海麗數控機床故障分析與維修后記通過對數控車床刀架的安裝、調試，使我深刻的意識到它的重要性。而當今社會隨著電子術和自動化技術的高速發展，數控技術的應用越來越廣泛。以微處理器為基礎以大規模集成電路為標志的數控設備，給機械制造業的發展創造了條件，并帶來了很大的效益。數控機床是一種高投入的高效自動化機床，加工柔性好、精度高，由于其投資比普通