基于故障樹的轉塔刀盤典型故障排除

袁衛華 千 登

（西安航天發動機廠 西安）

一、概述

數控轉塔刀盤刀塔是數控車床的重要組成部分，它是通過刀塔頭的旋轉、分度、定位來實現機床的自動換刀，其結構特性直接影響著機床的切削性能和工作效率。TNE-6數控車削加工中心為德國進口機床，在近10年的使用中各項精度保持一直較為良好，日前該機床轉塔刀盤在換刀過程中出現卡死、分度不準現象，此故障作為刀塔常見故障之一，引起故障的原因也很多。采用故障樹方法，可從刀塔結構與工作原理入手進行分析。

由圖1所示，刀塔在換刀過程中，液壓缸動作推動刀盤鼠牙盤即鼠牙動盤與鼠牙定盤脫開，液壓缸起始位置由檢測開關控制，由于Z字定位塊一端掛在動鼠牙盤，所以Z字定位塊也在定位銷上向左移動；液壓缸到達位置后，Z字定位塊也剛好落入齒輪盤卡槽和刀盤卡槽內內，此時電機通過皮帶、齒輪傳動使齒輪盤轉動，再經過Z字定位塊將動力傳遞給刀盤；電機后面編碼器可以識別刀位信號，到達設定刀位后，液壓缸縮回Z字定位塊右移，回歸初始位置鼠牙盤鎖死，換刀結束。

圖1 刀塔結構示意圖

二、故障樹分析

根據刀塔工作結構及原理，結合故障實際情況全面考慮造成故障的原因，為提高排故效率，列出刀塔卡死故障樹（圖2）。通過故障樹可以看出，刀塔在換刀中出現卡死故障，可以從電器原因和機械原因考慮。

圖2 轉塔刀盤卡死故障樹

在電器原因方面，首先編碼器是刀塔到位的檢測元器件，如果編碼器松動或零點位置改變都有可能造成刀塔不能到位，進而Z字定位塊不能落入齒輪盤卡槽內，即出現卡死；其次液壓缸的位置檢測開關，只有液壓缸位置到位后，鼠牙動盤才能與鼠牙定盤脫開，刀塔才能轉動，如果不能完全脫開，卡死現象也顯而易見。

在機械原因方面，液壓缸出現故障，造成鼠牙動盤與鼠牙定盤不能脫開；刀塔內部機械零部件損壞，例如Z字滑塊、鼠牙盤等；刀塔安裝刀具重量不平衡，刀具安裝過于集中刀塔一側，在換刀過程中刀塔沉重一端會少許下沉，造成不能準確到位；傳動鏈中存在間隙，電機與皮帶輪之間，齒輪與齒輪盤之間，雖然系統指令準確，可是由于間隙存在，刀塔也不能準確到位。

根據上述故障綜合分析，結合故障實際情況，對刀塔拆分檢查各個零部件，Z字滑塊、鼠牙盤都完好；進而檢測編碼器、液壓缸接近開關有無松動，并對其自身狀態、傳輸信號進行檢查都處于正常狀態；刀塔所安裝刀具也無偏心現象。在完成上述檢測一切正常后，重點放置于傳動鏈間隙上，只要傳動鏈的間隙之和大于Z字定位塊落入齒輪盤卡槽的間隙，就會出現卡死現象。

三、故障排除

針對傳動鏈間隙，首先從傳動鏈起始端電機排查，檢查電機與傳遞軸之間皮帶松緊程度，重新調整至合適狀態，故障同樣存在；其次傳遞軸前后軸承，當此軸承出現疲勞損壞其自身徑向跳動就會增大，近而兩齒輪嚙合時傳動間隙增大，這將直接對換刀位置產生重要影響，使得Z字定位塊不能落入齒輪盤卡槽內，出現刀盤卡死現象；后續更換同型號軸承故障得到消除。

四、總結

轉塔刀盤卡死故障作為一種常見的故障引起的原因很多，在對其結構及工作原理分析的基礎之上得出故障樹，逐一對故障樹的各項排查直至故障得到解決。在此故障樹的建立尤為重要，只有對轉塔刀盤的結構及工作原理分析透徹的情況下才能得出完整的故障樹，提高排故效率，從而保證生產的順利進行。