LD4型電動刀架的故障診斷及維修

杜 晉，朱亞東，張承陽

（揚州職業大學 機械工程學院，江蘇 揚州 225009）

LD4型電動刀架是4工位簡易型電動刀架，目前，廣泛應用于經濟型數控車床及實驗裝置中。隨著其數量的不斷增多，對該系列電動刀架的故障診斷和維修就顯得尤為重要了。

1 LD4型刀架的工作原理

刀架的機械部分，如圖1所示，其是由：上下刀架體、定位盤、離合器、蝸桿蝸輪、主軸等組成的。其運動過程大體可分為以下三步。

（1）數控系統發出換刀指令，中間繼電器KA1得電動作使正轉交流接觸器KM1得電動作，刀架電機旋轉驅動蝸輪蝸桿機構使上刀架體抬升一定高度。

（2）離合轉盤帶動上刀架體旋轉至指定刀位（由霍爾元器件檢測刀位信號）。

（3）當到達指定位置后，KA1釋放，KA2得電動作使反轉交流接觸器KM2得電動作，電機反轉，在活動銷反靠作用下，使上刀架體下降直至與牙盤嚙合、鎖緊，至此，整個換刀過程完成。

LD4型刀架采用蝸桿蝸輪傳動，該傳動機構特點是：結構緊湊，傳動比高，振動沖擊小，因而，該型號刀架具有體積小、重復定位精度高、可靠性高的特點。

圖1 LD4型刀架機械結構圖

在數控機床中，LD4型電動刀架通常由CNC控制其運動。如某實驗裝置采用的SIEMENS 802S系統，其通過內置PLC對刀架進行控制。常見控制方式有兩種：一是手動（JOG）方式，即按刀架工位順次選刀；另一種為手動數據輸入（MDA）方式，即根據編制程序指令一次完成換刀動作。4工位分別由4個霍爾元件反饋其刀位信號，其電氣控制原理圖和I/O接口電路圖如圖2、圖3所示。

圖2 電動刀架電氣控制原理圖

圖3 I/O接口電路圖

2 LD4型刀架故障診斷及維修

2.1 軸承調整潤滑故障

（1）故障現象：在刀架運轉時，振動及噪音較大。

（2）故障排除：根據現場情況，分析認為電氣控制及檢測裝置并未發生故障，應為機械故障。打開刀架蝸桿軸承端蓋，調整蝸桿軸承并加油潤滑，如圖4所示，故障排除。

圖4 軸承調整潤滑部位

圖5 霍爾元件信號線纜脫焊部位

2.2 霍爾元件信號線纜脫焊部位故障

（1）故障現象：刀架不能正常定位。

（2）故障排除：根據故障現象，判斷應該是檢測裝置上出現故障。打開刀架罩殼，檢查霍爾元件引腳及信號電纜，發現信號線接頭已經脫落，如圖5所示，重新將信號線接頭焊接好，故障排除。

2.3 刀架工位不在正確位置及刀架手動復位故障

（1）故障現象：在手動換刀過程中，刀架上刀架體旋轉時，未轉到指定刀位，鎖緊。

（2）故障排除：根據故障現象，分析認為發生的故障原因可能是在刀架運轉過程中，手動換刀操作失誤造成。通過檢查參數，定義換刀監控時間參數14510[21]為5 s，定義上刀架體卡緊時間參數14510[22]為1.2 s，屬正常。拆分電機與刀架體，逆時針轉動與蝸桿相連的聯軸器，如圖6、圖7所示，手動使上刀架體順時針旋轉，直至定位銷到位后發出“塔”地響聲，表明刀架旋轉到位，再順時針旋轉聯軸器使上刀架體反向鎖緊。安裝電機后，調試，故障消失。

圖6 刀架工位不在正確位置

圖7 刀架手動復位

3 結束語

電動刀架作為數控機床或數控實驗實訓裝置的一個重要組成部分，在數控機床切削加工或實驗實訓過程中，起著重要的作用，刀架的故障往往能夠引起整臺機床的故障停機。如何準確、有效地排除故障，除了要求具有一定的理論知識，更重要的是注意觀察實踐中發生的故障實例，以積累故障診斷、維修的經驗。

[1]熊 軍.數控機床原理與結構[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[2]夏燕蘭.數控機床電氣控制[M].北京：機械工業出版社，2006.