数控车床刀架典型故障分析及排除
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数控车床刀架典型故障分析及排除
袁$ 林 ! $ 付福起 " $ 李海滨 !
（ !西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室， 陕西 西安 %!&&%" ； "西京学院经营文学院， 陕西 西安 %!&!"’ ） 摘! 要： 针对数控车床在使用过程中刀架经常出现的各种典型问题， 以 "#$% 系列电动刀架为例， 通过对数 控车床刀架的结构与工作原理的阐述， 并以其在日常生产中遇到的常见问题为依据， 分析讨论了生 产中车床刀架可能会出现的各种问题， 并提出了相应的解决方案。 关键词： 数控车床! 电动刀架! 典型故障! 解决方案 &’()! ! 文献标识码： * 中图分类号：
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!" 霍尔集成电路
刀架体转位过程中刀位信号是靠霍尔开关检测的 到位信号。 当某一刀位转到 指定 位 置 时， 霍尔开关受到 磁钢上的磁场作用， 其 #$ 门 由 高 阻 状 态 变 为 导 通 状 态， 输出 低 电 平， 当霍尔开关离 #$ 门重新变 开磁场作用时， ［ )］ 成高阻状态， 输出高电平 。 如图 " 。
"# 结语
通过总结数控车床在现实生产中遇到的各种刀架 故障， 依据自己的经验， 对各种故障产生的原因进行认 真的分析， 并提出了自己的解决方案， 对故障及相应解 决方案地总结极大的缩短了对故障的排除时间。 其 次， 在分析好问题基本所在， 如果遇到要拆卸刀架的时 候， 应该养成一个好的习惯， 每次拆卸一个零件或者接 应该做好标记， 以避免在安装的时候出现零件， 线时， 或者接线不能正确复位， 引起别的故障， 如上所述几点 也有由于未能正确复位而引起的刀架故障。 参
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(###& 出版社， ($ 《 数控机床数控系统维修技术与实例》 编委会& 数控机床数控系统维 ［ ’］ & 北京： (##!& 机械工业出版社， 修技术与实例 "$ 廖效果， ［ ’］ & 武汉： 朱启逑& 数字控制机床 华中科技大学出版社， !))(& *$ 廖兆荣& 机床电气自动控制 ［ ’］ & 北京： (##"& 化学工业出版社， +$ 周虹& ,-#%"# 自动转位刀架常见故障与排除 ［ .］ & 设备管理与维修， (##" （+） %$ 关薇& ,-%!"% 数控车床常见故障分析 ［ .］ & 中国科技信息， (##/ （ (! ）
［ "］ 也有所不同， 但其原理基本相同 ， 因此维修的时候 （ 图 !） 可以相互借鉴。文中以 ,EOP 系列电动刀架 为
例， 对各种故障进行分析及排除。
(! "#$% 系列电动刀架的工作原理
操作者向数控机床输入换刀指令， 指令传递Baidu Nhomakorabea微 机， 微机发出换刀信号 ， 由此控制刀架继电器动作 ， 电
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 再未出现该故障。 常见的故障。 而这种故障往往比较危险， 如果 ! 轴下 降到工件上， 那么机床和工件都会被损坏， 甚至会伤害 到操作工， 这种故障维修工往往也无从下手。 这就要 求我们掌握数控机床相关工作原理和设备的机械结 构， 了解其动作顺序并对故障现象作充分调查和分析， 就一定能找到故障的原因所在， 检查修理， 排除故障， 最终使机床恢复正常。 （ 编辑$ 李$ 静） $ （ 收稿日期： "&&W X !& X &W ） $ 数控机床 ! 轴自动下降的故障是数控机床中不
#" 常见典型故障
# % $" 刀架电动机不能正常启动 此种情况常常出现在拆卸刀架电动机并重新安装
应， 导致不能正常工作。 !发信盘里的霍尔元件短路或断路， 霍尔元件是 ， 发信盘的主要元件 每一个霍尔元件对应一个刀位， 如 则会出现上刀架体连转 果霍尔元件其中之一有问题， 不停的情况。 "刀架体里的磁钢与磁极装反， 磁钢与发信盘高 度位置不精确， 也会出现上刀架体连转不停的情况。 解决方法： 上述 #$ 两种情况， 可去掉刀架体上 盖， 检修发信盘装置接线线路， 修复发信盘断路线路， 即可解决。第!种情况由于霍尔元件多数情况下， 都 与发信盘做成一个密封的整体， 因此， 若出现此种情况 可以更换一个新的发信盘， 即可解决问题。 密封的发 信盘可用三用表检测发信盘两的接线柱之间的电阻， 如果检测的电阻值不是很一致， 则表明发信盘已坏。 第"种情况， 可拆掉刀架盖， 调整磁钢与磁极方向， 仔 细调整磁钢与霍尔元件的相对高度， 亦可解决。 ! ! "# 上刀架体不能转到所需刀位 发生此情况的可能原因如下： #发信盘里某霍尔元件断路或短路。 $发信盘霍尔元件与所对应刀位信号线未对应。 !某霍尔元件与磁钢无作用信号。 解决方法： 对于#， 解决方法同上刀体连转不停中 的#。对于$， 多出现在重新调整、 安装发信盘时， 可 按图纸刀位信号线颜色重新接线， 即可解决。对于!， 应重点检测发信盘， 如发信盘出现故障， 可更换发信 盘， 即可解决。 ! ! $# 上刀体转位时不到位或过冲太大 发生此情况的可能原因如下： #由于长时间工作， 刀架在机床振动下， 霍尔元件 相对磁钢在圆周方向产生偏差， 致使上刀体转位时不 。 到位或过冲太大 $安装发信盘的时候， 发信盘与鼠牙盘的相对位 置调整不当， 亦可引起此症状。 !反靠装置不起作用。
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动机继电器闭合， 刀架电动机 !% 正转， 电动机通过蜗 蜗轮 "’ 、 螺杆 & 将刀架销盘 ’ 上升至一定高度 杆 "& 、 时， 离合销 !( 进入离合盘 ( 槽中， 离合盘带动离合销、 离合销带动销盘、 销盘带动上刀架体 !& 转位， 当上刀 体转到所需刀位时， 霍尔元件电路发出刀位信号， 电动 反靠销 !) 进入反靠盘 !* 槽中， 离合销 !( 从 机反转， 离合盘 ( 槽中爬出， 刀架完成粗定位。 同时销盘下降 （ !( ! ） 端齿啮合， 完成精定位， 刀架锁紧。 刀架反转时 （ ’ " (!） 间到， 继电器断开动作， 电动机停止。 延时继 电器动作， 切断电源、 电动机停转， 向微机发出回答信 号， 加工程序开始
"发讯盘触点与弹簧片触点错位。 解决方法： 对于#， 可调整磁钢在圆周方向相对于 霍尔元件的位置， 即可解决； 对于 $， 可仔细调整发信 即可解决； 对于 !， 应检查反 盘与鼠牙盘的相对位置， 靠定位销是否灵活， 弹簧是否疲劳， 反靠棘轮与螺杆连 ［ %］ 然后针对具体情况进行解决 ； 对于 接销是否折断， "， 应检查发讯盘夹紧螺母是否松动， 若松动， 则重新 ［ %］ 调整盘触点与弹簧片触点位置， 然后锁紧螺母 。
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后。由于安装时， 未能将电源相位与刀架电动机的相 导致此种情况的发生。 应相位进行正确连接， 解决方法： 如果刀架电动机的声音与其正常运转 此时则应立即切断机床电源， 调整电源相 的声音不同， 位以使其与刀架电动机的相位相对应， 电动机相序反。 刀架不仅没有抬起的动作， 反而下压， 而且电动机有响 声。此时应重新正确接线。由于是电源相位与刀架相 位的相对应对接问题， 可调整刀架电动机相位或者机 床电源相位任何一方的顺序， 直至刀架正常启动。 # % !" 上刀架体不转动 电气方面： 由于机床电压不正常， 或者刀架电动机 的断路器跳闸、 保险烧断、 接触器未能正常吸合， 机床 电压未能达到刀架电动机所需 ’%+ & 电压， 导致刀架 电动机不能正常工作。 解决方法： 应该按图纸检查相关的保险及开关， 检 测调整机床电源， 使供应电源达到机床要求电气方面 即可解决。 的问题， 机械方面： 数控车床在日常生产中， 必须用冷却液 如果刀架密封不好， 冷却 进行冷却才能正常进行生产， 液、 废料小颗粒伴着冷却液渗进刀架体， 破坏了刀架体 里的润滑系统， 刀架体里的零件与伴着废料小颗粒的 冷却液长期作用后， 刀架体里的零件被冷却液腐蚀， 或 者废料小颗粒阻碍上刀架体的正常转动， 都能使刀架 不能正常转动。此种情况的检测， 可拆掉刀架电动机 轴的端盖， 用相应大小的六方扳手转动电动机， 手感一 下轴的松紧程度， 如顺时针用力可转动， 但下次夹紧后 仍不能启动， 则可将电动机夹紧电流稍调小。 如顺时 针转不动时， 属于机械卡死， 则表明刀架体里的零件由 于腐蚀， 或者小颗粒阻碍而不能正常工作。 解决方法： 可按由上到下的顺序拆掉刀架体上端 盖、 发信盘的刀位信号线、 发信盘等等， 把已经腐蚀的 ， 零件用煤油进行清洗 用等级高的细砂纸， 砂掉零件的 生锈部分， 恢复零件的应有精度， 清除掉刀架体里的废 料小颗粒。在拆卸刀架的时候， 应该记录下拆卸的顺 序， 而且也应该记录下拆卸重要位置零件的相对位置， 以便于清理完工作后， 安装工作能正确、 顺利地进行， 此种冷却液渗入及废料小颗粒阻碍问题即可解决。再 者， 冷却液的渗入， 也有可能腐蚀破坏发信盘， 应该正 确地检查， 及时修理或者更换坏掉的部件。 # % #" 上刀架体连转不停 发生此情况的原因如下： !由于刀架体里的发信盘的接地线断路， 致使信 号不能传递给系统， 导致上刀架体连转不停。 "发信盘电源线断路， 发信盘没有 "& & 电源供
考
文
献
!$ 孙汉卿， ［ ’］ & 北京： 田力飞， 孙朝霞等& 数控机床维修技术 机械工业
!)/# 年生， 第一作者： 袁林， 男， 助理工程师， 硕士 ,01 2 ,0’ 集成制造。 研究生， 主要研究领域： （ 编辑$ 李$ 静） $ （ 收稿日期： (##) 3 #) 3 #( ） $
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刀架体转位过程中刀位信号是靠霍尔开关检测的 到位信号。 当某一刀位转到 指定 位 置 时， 霍尔开关受到 磁钢上的磁场作用， 其 #$ 门 由 高 阻 状 态 变 为 导 通 状 态， 输出 低 电 平， 当霍尔开关离 #$ 门重新变 开磁场作用时， ［ )］ 成高阻状态， 输出高电平 。 如图 " 。
"# 结语
通过总结数控车床在现实生产中遇到的各种刀架 故障， 依据自己的经验， 对各种故障产生的原因进行认 真的分析， 并提出了自己的解决方案， 对故障及相应解 决方案地总结极大的缩短了对故障的排除时间。 其 次， 在分析好问题基本所在， 如果遇到要拆卸刀架的时 候， 应该养成一个好的习惯， 每次拆卸一个零件或者接 应该做好标记， 以避免在安装的时候出现零件， 线时， 或者接线不能正确复位， 引起别的故障， 如上所述几点 也有由于未能正确复位而引起的刀架故障。 参
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# % $" 刀架电动机不能正常启动 此种情况常常出现在拆卸刀架电动机并重新安装
应， 导致不能正常工作。 !发信盘里的霍尔元件短路或断路， 霍尔元件是 ， 发信盘的主要元件 每一个霍尔元件对应一个刀位， 如 则会出现上刀架体连转 果霍尔元件其中之一有问题， 不停的情况。 "刀架体里的磁钢与磁极装反， 磁钢与发信盘高 度位置不精确， 也会出现上刀架体连转不停的情况。 解决方法： 上述 #$ 两种情况， 可去掉刀架体上 盖， 检修发信盘装置接线线路， 修复发信盘断路线路， 即可解决。第!种情况由于霍尔元件多数情况下， 都 与发信盘做成一个密封的整体， 因此， 若出现此种情况 可以更换一个新的发信盘， 即可解决问题。 密封的发 信盘可用三用表检测发信盘两的接线柱之间的电阻， 如果检测的电阻值不是很一致， 则表明发信盘已坏。 第"种情况， 可拆掉刀架盖， 调整磁钢与磁极方向， 仔 细调整磁钢与霍尔元件的相对高度， 亦可解决。 ! ! "# 上刀架体不能转到所需刀位 发生此情况的可能原因如下： #发信盘里某霍尔元件断路或短路。 $发信盘霍尔元件与所对应刀位信号线未对应。 !某霍尔元件与磁钢无作用信号。 解决方法： 对于#， 解决方法同上刀体连转不停中 的#。对于$， 多出现在重新调整、 安装发信盘时， 可 按图纸刀位信号线颜色重新接线， 即可解决。对于!， 应重点检测发信盘， 如发信盘出现故障， 可更换发信 盘， 即可解决。 ! ! $# 上刀体转位时不到位或过冲太大 发生此情况的可能原因如下： #由于长时间工作， 刀架在机床振动下， 霍尔元件 相对磁钢在圆周方向产生偏差， 致使上刀体转位时不 。 到位或过冲太大 $安装发信盘的时候， 发信盘与鼠牙盘的相对位 置调整不当， 亦可引起此症状。 !反靠装置不起作用。
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"发讯盘触点与弹簧片触点错位。 解决方法： 对于#， 可调整磁钢在圆周方向相对于 霍尔元件的位置， 即可解决； 对于 $， 可仔细调整发信 即可解决； 对于 !， 应检查反 盘与鼠牙盘的相对位置， 靠定位销是否灵活， 弹簧是否疲劳， 反靠棘轮与螺杆连 ［ %］ 然后针对具体情况进行解决 ； 对于 接销是否折断， "， 应检查发讯盘夹紧螺母是否松动， 若松动， 则重新 ［ %］ 调整盘触点与弹簧片触点位置， 然后锁紧螺母 。
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文
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