数控转塔刀架常见故障与维修浅析

数控车床转塔刀架常见故障与维修浅析
[摘要] 随着数控技术的不断发展，经济型数控车床已经得到了广泛的应用，数控转塔刀架故障频发也是用户头痛的一大问题，就关于此类数控刀架故障和维修谈谈。

[关键词] 刀架简介 发讯盘 联轴器 故障与维修
[中图分类号] G642
[文献标识码] A
随着我国职业教育事业的不断蓬勃发展。

实训教学越来越被重视。

目前，职业类学校中数控车床被广泛用于实训教学中，且一般设备数量都比较多。

学生在操作练习中难免会发生撞刀等事故，以及长时间使用后会产生各种刀架故障。

刀架产生故障后就不能正常使用了，如果要等厂家或专业维修人员前来维修，那将要等较长的时间及花较昂贵的维修费用，对学生的正常实训会产生较大的影响。

如果一些小故障我们带班老师能自己动手解决的话将大大缩短维修等待时间，减小对学生实训的影响。

一、数控转塔刀架简介
转塔刀架一般为四工位电动刀架，它是以脉冲
电波的形式接受指令的，刀架内部有一端带涡轮的
蜗杆刀架和底座接触面上各有一个端面齿轮和两个
限位块正常情况下两个端面齿轮时咬合的底座上面
装有马达并有连轴蜗杆当接收到换刀指令时马达正
传蜗杆带动涡轮同时刀架蜗杆转动使刀架上升端面
齿轮分离当刀架升高到一定程度时刀架连同刀架蜗
杆一起旋转旋转90°后遇到限位块阻挡由于马达受
阻力量达到一定时开始反转自然刀架下降于底座端
面 齿轮咬合限位块锁死完成换刀。

即松开—换刀—
定位—锁紧四个动作完成一次换刀指令。

二、刀架发讯盘工作原理
发信盘内部根据刀架工位数设有四个或六个霍尔元件，并与固定在刀架上的磁铜共同作用来检测刀具的位置。

1、 发信盘内部结构和工作原理。

四工位发信盘共有六个接线端子，两个端子为直流电源端，其余四个端子按顺序分别接四个刀位所对应的霍尔元件的控制端，根据霍尔传感器的输出信号来识别和感知刀具的位置状态。

2、 霍尔器件结构和检测。

刀架发信盘内部核心元件是霍尔器件（hall-effectdevices ），它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级集成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。

检测霍尔开关器件时，将器件的1、引脚分别接到直流稳压电源2（可选20v ）的正负极，指针式万用表在电阻档（×10）上，黑表笔接3引脚，红表笔接2引脚，此时万用表的指针没有明显偏转。

当用磁铁贴近霍尔器件标志面时，指针有明显的偏转（若无偏转可将磁铁调换一面再试），磁铁离开指针又恢复原来位置，表明该器件完好，否则该器件已坏。

三、数控车床刀架常见故障及诊断和维修
刀架常见故障一般有：1、刀架转不到位。

2、刀架奇偶报警。

3、刀架定位不准。

4、刀架不转位。

1、 刀架转不到位： 图1 转塔刀架简介
检查与分析：发讯盘触点与弹簧片触点错位，应检查发讯盘夹紧螺母是否松动。

排除方法：重新调整发寻盘与弹簧触点位置，锁紧螺母。

2、刀架奇偶报警：
检查与分析：机床在使用过程发生刀架奇偶报警，奇数刀位能定位，而偶数刀位不能定位的故障。

此时，机床能正常工作，从宏观上分析数控系统没故障。

从机床电路图中得知plc信号从机床侧输入，角度编码器有5根信号丝。

这是一个8421编码，在刀架转换过程中，这4位根据刀架的变化而进行不同的组合，从而输出刀架的奇偶信号。

根据故障现象分析，当角度编码器最低位634号线信号恒为“1”时，则刀架信号恒为奇数，而无偶数信号，故产生报警。

根据上述分析，将crt上plc输入参数调出观察，该信号果然恒为“1”。

检查nc输入电压正常，证实角度编码器发生故障。

排除方法：更换一新的集成电路块后，故障排除。

3、刀架定位不准：
检查与分析：电动刀架旋转后不能正常定位，且选择刀号出错。

根据检查判断，怀疑是电动刀架的定位检测元件——霍尔开关损坏。

拆开电动刀架的端盖，检查霍尔元件开关时，发现该元件的电路板松动。

排除方法：重新将松动的电路板按刀号调整好，即将4个霍尔元件开关与感应元件逐一对应，然后锁紧螺母，故障排除。

4、刀架不转位（一般系统会提示架位置信号错误）：
检查与分析：刀架继电器过载后断开。

刀架电动机380v相位错误。

由于刀架只能顺时针转动（刀架内部有方向定位机械机构），若三相位接错，刀架电动机一通电就反转，则刀架不能转动。

刀架电动机三相电缺相，刀架位置信号所用的24v电源故障，刀架体内中心轴上的推力球轴承被轴向定位盘压死，轴承不能转动，使得刀架电动机不能带动刀架转动。

拆下零件检查原因，发现由于刀架转位带来的震动，使得螺钉松动，定位键长时间承受正反方向的切向力，得寸进尺定位键损坏，螺母和定位盘向下移动，给轴承施加较大轴向力，使其转动不得。

控制系统内的“系统位置板”故障，刀架到位后，“系统位置板”应能检测到刀架位置信号。

排除方法：检查机床强电线路，拆开刀架，调整推力球轴承向间隙，更换损坏零件，检查24v电源，更换“系统位置板”。

参考文献：
[1]LDB4系列电动刀架说明书
[2]FANUC-0i-mate使用说明书
[3]沈兵，历承兆．数控系统故障诊断与维修手册[m]．北京：机械工业出版社，2009。