数控机床故障诊断与维修多媒体课件J4-PPT精选文档

一、工作任务：
数控回转刀架通常有刀架不转、刀架回转后加工尺寸不 稳定等故障现象，而带刀库的机械手换刀通常刀库的故 障有：刀库不能转动或转动不到位；刀套不能夹紧刀具； 刀套上下不到位等。换刀机械手故障有：刀具夹不紧掉 刀、刀具夹紧后松不开、刀具交换时掉刀等故障现象， 如何解决这些故障呢？
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(二)带刀库的自动换刀系统 带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先 把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上， 在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放入刀库中去。 换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和 主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主 轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量， 它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件 安装到机床以外，并由搬运装置运送刀具。 由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主 轴，设计主轴部件就有可能充分增强它的刚度，因而能满 足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具， 因而能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了 机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特 别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。
二、工作任务
• 诊断并排除数机床自动换刀装置的结构与故障维修 教学目标： • 1.知道数控机床自动换刀装置结构及特点 • 2.知道数控机床自动换刀装置的调整方法 • 3.能够分析数控机床自动换刀装置常见故障的 原因并进行调整
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图5-31 钩刀机械手换刀过程
（1）抓刀，手臂旋转90°，同时抓住刀库和主轴上的刀具； （2）拔刀，主轴夹头松开刀具，机械手同时将刀库和主轴上的刀具拔 出； （3）换刀，手臂旋转180°，新旧刀具交换； （4）插刀，机械手同时将新旧刀具分别插入主轴和刀库，然后主轴夹 头夹紧刀具； （5）复位，转动手臂，回到原始位置。
数控机床故障诊断与维修
数控维修教研室
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项目五 数控机床机械部件的结构与维修
一、教学目标
终极教学目标：能够熟练地诊断并排除数控机床机械部 件的故障 促成教学目标： 1.能正确地识读数控机床机械结构图; 2.能熟练地陈述机械部件结构特点; 3.能够分析与排除数控机床机械部件的故障.
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2．换刀机械手故障 (1)刀具夹不紧掉刀 原因可能是卡紧爪弹簧压力过小；或 弹簧后面的螺母松动；或刀具超重；或机械手卡紧锁不起作 用等。 (2)刀具夹紧后松不开 原因可能是松锁的弹簧压合过紧， 卡爪缩不回；应调松螺母，使最大载荷不超过额定数值。 (3)刀具交换时掉刀 换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀 点漂移，机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀，都会导致换 刀时掉刀。这时应重新操作主轴箱运动，使其回到换刀点位 置，重新设定换刀点。
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（三）故障排除： 某加工中心经常刀库不能转动或转动不到位的故障现象 刀库不能转动的原因可能有：①联接电动机轴与蜗杆 轴的联 轴器松动；②变频器故障，应检查变频器的输入、输出 电压是否正常；⑧PLC无控制输出，可能是接口板中的继 电器失效；④机械连接过紧；⑤电网电压过低。 刀库转不到位的原因可能有：电动机转动故障，传动机构误差。
二、相关实践知识
数控回转刀架： 回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动 换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、 六把或更多的刀具。 回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的 切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。 回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺 序阀进行控制，它的动作分为4个步骤： (1)刀架抬起 (2)刀架转位 (3)刀架压紧 (4)转位液压缸复位
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• 各种类型的刀具必须装在统一的标准刀柄上，以便能 安装于主轴、刀库内或由机械手抓取。我国提出了 TSG 工具系统，并制定了刀柄标准（参见 TSG 系统标 准），标准中有直柄及7：24锥度的锥柄两类。分别用 于圆柱形主轴孔及圆锥形主轴孔，其结构如图 5-32 所 示。
图5-32 标准刀柄及夹持结构 1-键槽 2-机械手抓取部位 3-刀柄定位部位 4-螺孔
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1.刀库 刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结 构对数控机床的设计有很大的影响。 2 机械手进行刀具交换 由于机械手换刀灵活、动作快，而且结构简单，因此应用最 为广泛。根据刀库及刀具交换方式的不同，换刀机械手也有 多种形式
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图5-31所示为钩刀机械手换刀一次所需的基本动作：
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为了使机械手能可靠地抓取刀具，刀柄必须有合理的夹 持部分。图5-31中3为刀柄定位部位，2为机械手抓 取部位，1为键槽用于传递切削扭矩，4为螺孔用以 安装可调节拉杆，供拉紧刀柄用。刀具的轴向尺寸 和径向尺寸应先在调刀仪上调整好，才可装入刀库 中。丝锥、铰刀要先装在浮动夹具内再装入标准刀 柄内。圆柱形刀柄在使用时需在轴向和径向夹紧， 因而主轴结构复杂，柱柄安装精度高，磨损后不能 自动补偿。而锥柄稍有磨损也不会过分影响刀具的 安装精度。在换刀过程中，由于机械手抓住刀柄要 作快速回转，作拔、插刀具的动作，还要保证刀柄 键槽的角度位置对准主轴上的驱动键。因此，机械 手的夹持部分要十分可靠，并保证有适当的夹紧力， 其活动爪要有锁紧装置，以防止刀具在换刀过程中 转动或脱落。
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3．故障现象：自动换刀时刀链运转不到位。当进行到 自动换刀程序时，刀库开始运转，但是所需要换的刀具 没有传动到位，刀库就停止运转了。3min后机床自动报 警。 分析及处理过程；TH42160龙门加工中心采用的链式刀 库如图5-27所示，其配套的CNC系统为SIEMENS 840D。 由上述故障查报警知道是换刀时间超出。此时在MDI方 式中，无论用手动输入刀库顺时针旋转还是逆时针旋转 动作指令，刀库均不动作。检查电气控制系统，没有发 现什么异常：PLC输出指示器上的发光二极管燃亮，表明 PLC有输出，那么问题应该发生在机械传动方面。 估计故障可能出在减速器上。为此，拆除了防护罩，卸 下了伺服电动机，拆开减速器，发现减速器内一传动轴 上的联接键脱落，致使动力传动路线中断，刀库无法旋 转。修复减速器后，故障排除。