自動回轉刀架典型故障的分析與排除

鮑梅連

（山東交通職業學院，山東 濰坊 261206）

一、概述

數控車床是目前國內外使用量最大，最廣的一種數控機床，約占數控機床總數的25%，在數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展。

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

二、自動回轉刀架的基本結構原理

1.結構組成與動作循環

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

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

2.回轉刀架的基本結構原理

當數控系統發出換刀指令后，通過接口電路使電機正轉，經傳動裝置2、驅動蝸桿蝸輪機構1、蝸輪帶動絲桿螺母機構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，然后由插銷帶動刀盤轉位，數控裝置發出的換刀指令使霍爾開關10中的某一個選通，當磁性板11與被選通的霍爾開關對齊后，霍爾開關反饋信號使電機反轉，插銷7向預分度盤上的分度槽6反靠實現預分度，刀盤停止轉動，電機繼續反轉，通過絲桿機構8使刀盤移到多齒盤4、5重新嚙合，實現精確定位。多齒盤嚙合精確定位后，電機應能停止反轉。例如，四位自動回轉刀架回轉電機反轉1.5s后，由數控裝置自動停止，防止電機不停反轉而過載毀壞。

圖1 自動回轉刀架結構

三、自動回轉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、控制系統等多方面的穩定、可靠工作。刀架一旦出現某種故障現象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系 統方面的原因。因此，應根據不同故障類型，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）刀架內部機械卡死。當從蝸桿端部轉動蝸桿時，順時針方向轉不動，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，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉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，應重新調整；再次，由于潤滑不良造成旋轉件研死，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。檢查溶芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。當用萬用表測量電容時，電壓值是否在規定范圍內，可通過更換保險、調整開關位置、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?？纱_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。

故障現象二：刀架連續運轉、到位不停

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

1.檢查刀架到位信號是否發出，若沒有到位信號，則是發訊盤故障。

此時可檢查：發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發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。

故障現象三：刀架越位過沖或轉不到位

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。若仍出現過沖現象，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.出現刀架運轉不到位（有時中途位置突然停留），主要是由于發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，應重新調整發訊盤與彈性片觸頭位置并固定牢靠。

4.若仍不能排除故障，則可能是發訊盤夾緊螺母松動，造成位置移動。

故障現象四：刀架不能正常夾緊

出現該故障時應當:

1.檢查夾緊開關位置是否固定不當，并調整至正常位置。

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，則應考慮刀架內部機械配合是否松動。有時會出現由于內齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不準，此時，應調整其機械裝配并清潔內齒盤。

其它故障現象

除以上故障外，有時還出現：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象。出現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，可分別讀其加以調整、修復，使故障排除。

結語

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

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[2]田宏宇.數控機床與數控技術[M].北京:希望電子出版社.2006.

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