自動回轉(zhuǎn)刀架典型故障的分析與排除

鮑梅連

（山東交通職業(yè)學院，山東 濰坊 261206）

一、概述

數(shù)控車床是目前國內(nèi)外使用量最大，最廣的一種數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的25%，在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。

自動回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床的關(guān)鍵部件之一，它用來安裝各種切削加工刀具，直接影響數(shù)控車床的切削性能和工作效率。自動回轉(zhuǎn)刀架是普遍采用的換刀方式，常用方刀架和轉(zhuǎn)塔式回轉(zhuǎn)刀架，一般采用4-12工位自動回轉(zhuǎn)刀架。

二、自動回轉(zhuǎn)刀架的基本結(jié)構(gòu)原理

1.結(jié)構(gòu)組成與動作循環(huán)

典型的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架一般有動力源（電極或油缸，液壓馬達）、機械傳動機構(gòu)、預分度機構(gòu)、定位機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)、檢測裝置、接口電路、刀具安裝臺（刀盤）、動力刀座等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的動作循環(huán)為：

T指令（換刀指令）刀盤放松（抬起）轉(zhuǎn)位刀位檢測預分度精確定位刀具鎖緊結(jié)束，答復信號。

2.回轉(zhuǎn)刀架的基本結(jié)構(gòu)原理

當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過接口電路使電機正轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動裝置2、驅(qū)動蝸桿蝸輪機構(gòu)1、蝸輪帶動絲桿螺母機構(gòu)8，將刀盤松開并抬起，直至兩定位多齒盤4、5脫離嚙合狀態(tài)，然后由插銷帶動刀盤轉(zhuǎn)位，數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)10中的某一個選通，當磁性板11與被選通的霍爾開關(guān)對齊后，霍爾開關(guān)反饋信號使電機反轉(zhuǎn)，插銷7向預分度盤上的分度槽6反靠實現(xiàn)預分度，刀盤停止轉(zhuǎn)動，電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，通過絲桿機構(gòu)8使刀盤移到多齒盤4、5重新嚙合，實現(xiàn)精確定位。多齒盤嚙合精確定位后，電機應能停止反轉(zhuǎn)。例如，四位自動回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)1.5s后，由數(shù)控裝置自動停止，防止電機不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞。

圖1 自動回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)

三、自動回轉(zhuǎn)刀架故障分析與排除

對于刀架，要使其正常工作，均涉及到機械、電氣、控制系統(tǒng)等多方面的穩(wěn)定、可靠工作。刀架一旦出現(xiàn)某種故障現(xiàn)象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系 統(tǒng)方面的原因。因此，應根據(jù)不同故障類型，找準原因，準確迅速確定故障點，方能及時排除故障。

故障現(xiàn)象一：刀架不能啟動

1.機械方面的原因

（1）刀架預緊力過大。

（2）刀架內(nèi)部機械卡死。當從蝸桿端部轉(zhuǎn)動蝸桿時，順時針方向轉(zhuǎn)不動，其原因是機械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠棘輪槽內(nèi)，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉(zhuǎn)一個角度重新打孔連接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應重新調(diào)整；再次，由于潤滑不良造成旋轉(zhuǎn)件研死，此時，應拆開，觀察實際情況，加以潤滑處理。

2.電器方面的原因

（1）電源不通、電機不轉(zhuǎn)。檢查溶芯是否完好、電源開關(guān)是否良好接通、開關(guān)位置是否正確。當用萬用表測量電容時，電壓值是否在規(guī)定范圍內(nèi)，可通過更換保險、調(diào)整開關(guān)位置、使接通部位接觸良好等相應措施來排除。除此以外，電源不通的原因還可考慮刀架至控制器斷線、刀架內(nèi)部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。

（2）電源通，電機反轉(zhuǎn)。可確定為電機相序接反。通過檢查線路，變換相序排除。

（3）手動換刀正常、機控不換刀。此時應重點檢查微機與刀架控制器引線、微機 I/O接口及刀架到位回答信號。

故障現(xiàn)象二：刀架連續(xù)運轉(zhuǎn)、到位不停

由于刀架能夠連續(xù)運轉(zhuǎn)，所以，機械方面出現(xiàn)故障的可能性較小，主要從電氣方面檢查。

1.檢查刀架到位信號是否發(fā)出，若沒有到位信號，則是發(fā)訊盤故障。

此時可檢查：發(fā)訊盤彈性觸頭是否磨壞、發(fā)訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接，是否需要更換彈性片觸頭或重修，針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關(guān)接觸情況、線路連接情況相應地進行線路故障排除。

2.當僅出現(xiàn)某號刀不能定位時，則一般是由于該號刀位線斷路所至。

故障現(xiàn)象三：刀架越位過沖或轉(zhuǎn)不到位

刀架越位過沖故障的機械原因可能性較大。主要是后靠裝置不起征作用。

1.檢查后靠定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷使其靈活或更換彈簧。

2.檢查后靠棘輪與蝸桿連接是否斷開，若斷開，需更換連接銷。若仍出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，則可能是由于刀具太長過重，應更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。

3.出現(xiàn)刀架運轉(zhuǎn)不到位（有時中途位置突然停留），主要是由于發(fā)訊盤觸點與彈性片觸點錯位，即刀位信號膠木盤位置固定偏移所至。此時，應重新調(diào)整發(fā)訊盤與彈性片觸頭位置并固定牢靠。

4.若仍不能排除故障，則可能是發(fā)訊盤夾緊螺母松動，造成位置移動。

故障現(xiàn)象四：刀架不能正常夾緊

出現(xiàn)該故障時應當:

1.檢查夾緊開關(guān)位置是否固定不當，并調(diào)整至正常位置。

2.用萬用表檢查其相應線路繼電器是否能正常工作，觸點接觸是否可靠。若仍不能排除，則應考慮刀架內(nèi)部機械配合是否松動。有時會出現(xiàn)由于內(nèi)齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不準，此時，應調(diào)整其機械裝配并清潔內(nèi)齒盤。

其它故障現(xiàn)象

除以上故障外，有時還出現(xiàn)：無法機控選刀、夾緊后無回答信號、啟動或松開手控按紐刀架返原來位置等故障現(xiàn)象。出現(xiàn)這些故障的主要原因是電路中繼電器接觸不良、膠木盤位置不正、電源相序不對所致，可分別讀其加以調(diào)整、修復，使故障排除。

結(jié)語

在數(shù)控機床使用過程中，難免會出現(xiàn)各種故障，在日常故障中，我們常見的是刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統(tǒng)顯示類、驅(qū)動類、通信類等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。維修數(shù)控機床結(jié)構(gòu)和控制電路比較復雜。掌握一些數(shù)控設(shè)備維修技術(shù)可以快速判斷故障所在，縮短維修時間，以降低維修成本。

[1]鄭小年.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].武漢:華中科技大學出版社.2005.

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[3]吳海燕.數(shù)控機床機械維修[M].北京.中國電力出版社.2008.