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1、经济型数控车床一般都配有自动回转刀架，现有的刀架结构主要是插销式和端齿盘式。由于刀架使用频繁，且各种型号规格的刀架质量参差不齐，所以故障率较高。一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也可能是电气、控制系统方面的原因。因此，根据不同的故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。本文以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架为例，将可能出现的各种故障现象加以分析，并提出了对应的维修步骤和方法。1 数控车床刀架工作原理图 1 所示为经济型数控车床常用的四方刀架结构，其刀具转位信号由加工程序指定。其工作过程为：刀架抬起一刀架转位一刀架定位一夹紧刀架。(1)刀架抬起当数控机装置发出换刀指令后
2、，电动机 1 启动正常，通过套筒连轴器 2 使蜗杆轴 3 转动，从而带动蜗轮丝杠 4 转动。刀架体 7 的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。蜗轮丝扛内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。当蜗轮开始转动时，由于刀架底座 5 和刀架体 7 上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体 7 抬起。(2)刀架转位当刀架体抬至一定距离后，刀架底座 5 和刀架体 7 的端面齿脱开，转位套 9 用销钉与蜗轮丝杠 4 联接，随蜗轮丝杠一同转动， 当端面齿完全脱开时转位套正好转过 160。 (如图所示)，球头销 8 在弹簧力的作用下进入转位
3、套 9 的槽中，带动刀架体转位。(3)刀架定位刀架体 7 转动时带着电刷座 10 转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销 15 在弹簧力的作用下进入粗定位盘 6 的槽中进行粗定位，同时电刷 13 接触导体使电动机 1 翻转。由于粗定位槽的限制，刀架体 7 不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体 7 和刀架底座 5上的端面齿啮合实现精确定位。(4)夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴 3 自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机 1 停止转动。译码装置由发信体 13、14 组成，电刷 13 负责发信号，电刷14 负责位置判断，当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母 12，调好
4、发信体 11 与电刷 14 的相对位置。2 刀架常见故障及其诊断维修2.1 刀架不能启动(1)机械方面的原因 刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。 刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况
5、，加以润滑处理。(2)电气方面的原因 电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。 变频器的正转输入端子和反转输入端子断线。 手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查微机与刀架控制器引线、微机 I0 接口及刀架到位回答信号。 梯形图中正转输出信号 Y0.0 和反转输出信号 Y0.1 在输入有信号的情况下，输出为低电平，导致对应的继电器无输出。2.
6、2 刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动故障原因分析及维修方法： 此位刀的霍尔元件损坏：确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输人指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对 24V 触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件。 此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号：检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。 系统的刀位信号接收电路有问题：当确定该刀位霍尔元件没问题， 以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情况下更换主板。2.3 刀架锁不紧故障原因分析及维修方法： 发信盘位置没对正：拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢
7、，使刀位停在准确位置。 系统反锁时间不够长：调整系统反锁时间参数即可(新刀架反锁时间 t=1.2s 即可)。 机械锁紧机构故障：拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。2.4 刀架连续运转、到位不停故障原因分析及维修方法： 由于刀架能够连续运转 所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从电气方面检查； 检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障； 可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接。此时需要更换弹性片触头或重修，针对其线路中的继电器接触情况、到位开关接触情况、线路连接情况相应地进行线路故障排除。2.5 刀架越位过冲或转不到位(1)刀架越位过冲此故
8、障的机械原因可能性较大，主要是后靠装置不起征作用。 首先检查后靠定位销是否灵活，弹簧是否疲劳。此时应修复定位销使其灵活或更换弹簧； 其次，检查后靠棘轮与蜗杆连接是否断开，若断开，需更换连接销； 若仍出现过冲现象，则可能是由于刀具太长过重，应更换弹性模量稍大的定位销弹簧。(2)刀架运转不到位(有时中途位置突然停留)此故障主要是由于发讯盘触点与弹性片触点错位，即刀位信号胶木盘位置固定偏移所至。 首先重新调整发讯盘与弹性片触头位置并 定牢靠；若仍不能排除故障，则可能是发讯盘夹紧螺母松动，造成位置移动。2.6 输入刀号能转动刀架，直接按换刀键刀架不能转动故障原因分析及维修方法： 霍尔元件偏离磁块，置于
9、磁块前面， 手动键换刀时，刀架刚一转动就检测到刀架到位信号，然后马上反转刀架。此时，应检查刀架发信盘上的霍尔元件是否偏离位置，调整发信盘位置使霍尔元件对正磁块。 手动换刀键失灵，此时可直接更换手动换刀键。27 刀具的刀号与车床系统中显示的刀号不是同一把刀故障原因分析及维修方法： 这种情况一般发生在刀架被维修以后，因为维修而导致的新问题。一种可能是磁块位置不对；另外一种可能是刀架内电路的连接问题。 部分刀架的磁块是在刀架的上盖中，此时修理后上盖的位置不能随便安装，一般在修理前为后面的安装作好记号， 当然也可以在维修后更换上盖位置寻找其正确的位置。 刀架电路问题一般不能通过简单的变换磁块位置来解决
10、故障，现在只能变换接线头位置，作为维修者在维修前一定要注意刀架内各接线头的正确位置，有的维修者认为看到刀架内印有说明，搞清楚标明的各线色接线顺序，其实这还是不够的，除了顺序还要注意接头接在哪个线桩上才好，一般在知道各线顺序的情况下，将对应的两个线头用扣线等手段作好标号。熟悉上面介绍的原因分析、检查方法及解决措施，有助于我们及时、有效地找到病源、对症下药，并迅速排除故障。经济型数控车床是比较常用的机床，在维修过程中要讲究的不仅是要修得好，而且还要修得快。要把机床维修工作做好，不仅仅是掌握好理论，更重要的是还要在实践中不断地总结提高，以积累丰富的维修实际经验，这样才能做到既快速又高效地对数控车床刀架问题进行维修。
