数控车床刀架故障分析及排除探讨

数控车床刀架故障分析及排除探讨刀架故障是数控车床经常出现的故障类型。本文首先简单介绍了数

控机床电动刀架的工作原理，然后具体分析了数控车床刀架的典型

故障及排除措施，以期为相关技术和维修人员提供参考。

数控机床是一种具有高精度、高柔韧性、高效率、高自动化机床设备，由于其成本投入要远远大于普通机床，因而减少机床故障发生率、延长机床使用寿命是其日常管理的重要内容。通常情况下，因

为数控机床程序技术高度复杂，对于维修人员的素质和专业能力要

求较高，以致其故障检测和排除相对效率较低。作为机床故障的主

要类型，刀架故障的排除就显得更为重要。因此，加强有关数控机

床刀架故障的分析和排除措施的探讨，对于提高数控机床检修质量、改善数控机床使用效率具有重要现实意义。

数控机床电动刀架工作原理

数控机床电动刀架的一般工作原理为：工作人员将指令输入到机床中，在指令传输给计算机后，计算机输出换刀指令，此时控制刀架

继电器开始工作；当继电器合闸后，刀架电动机开始动作，在经过

涡轮、蜗杆、螺杆过程后使刀架销盘上升到固定高度，此时离合销

嵌入到离合盘槽内，两者循环带动；销盘同时引起上刀架体转动，

当上刀架体旋转到恰当位置时，电动机反转，此时反靠销嵌入到反

靠盘中，离合销退出离合盘，以此刀架实现粗定位；销盘的下降端

齿啮合，在经过精确定位后刀架便锁紧；刀架反转完成一个周期后，继电器会自动切断，电动机继而停止运行；当延时继电器开始动作后，中断电源、电动机停止动作，向计算机输入返回指令，加工过

程便开始。

数控机床刀架典型故障分析及排除

2.1.换刀指令失效

故障原因分析：刀架电动机的三相电源缺相进行输出造成转矩较小；接触线圈发生不同程度的老化或损坏；电动机不同相采用了错误的

接线顺序，从而导致电动机通电后发生逆时针旋转，而其内部的离

合销、弹簧、反靠销等机械结构智能进行单向运动，造成电动机非

正常制动；控制刀架继电器出现故障；刀架电动机出现损坏；主触

点发生短路或断路；接线端子接触不牢或滑落。

排除措施：关闭电源检查器件有无松动；检查刀架机械结构是否正常；检查机床控制和强电回路是否完整；检查电机的QF4是否出现

跳闸；采用更换法检查电机是否正常运转。

2.2.刀架转位不停

故障原因：刀架体内的磁极和磁钢方向相反，发信盘与磁钢位置不

一致、高度不精确；连接发信盘的电源发生断路，没有正常的电源

供应，发信盘便不能开始运行；发信盘霍尔元件出现断路或短路，

作为发信盘的重要元件之一，每个霍尔元件都有一个固定的刀位，

如果其中的一个霍尔元件出现问题，就会造成刀架转位不停的故障；当刀架体内发信盘的接地线出现短路或断路时，刀架停止信号不能

及时传输到系统中，也会造成刀架体转位不停。

排除措施：对于线路故障问题应当拆除刀架体上盖，检查发信盘的

接地线路或电源是否出现断路，若是断路问题及时更换线路；对于

磁钢磁极方向故障应当将刀架体的磁钢磁极方向调整一致，并仔细

检查发信盘与磁钢位置是否平行，并做适当调整；对于霍尔元件的

问题，因为霍尔元件与发信盘通常是固定在一个整体的密封装置内，

所以先用三用表对发信盘两侧的接线柱电阻进行检测，如果两侧电阻值不一致则表示发信盘发生损坏，此时更换新的发信盘即可。

2.3.刀架电动机无法正常启动

故障原因：在刀架电动机拆卸后重新安装时经常会出现这种问题。这通常是由于安装过程中，没有准确连接刀架电动机相位和电源相位所致。

排除措施：当在电源接通时如果听到刀架电动机出现异常声响，应当立刻切断连接电源，调整电动机相位使其与电源相位相一致；如果调整完成后刀架仍不能正常动作，且向下推进，电动机出现异常声响，则应当重新进行进行接线。

2.4.刀架无法锁紧

故障原因：刀架装配时，可能存在较大的积累误差，导致反靠销、离合销拥有较长的装配尺寸；没有正确设置系统PMC刀具锁紧时间参数；刀架电动机无法接收到反转信号；丝杠螺母副出现卡死。

排除措施：检查反靠销、离合销装配尺寸，如果过长要通过修磨使其长度缩短；重新设定系统PMC刀具锁紧时间参数，通常将其周期设置为1S；查看刀架反转接触器是否正常；对刀架机械结构进行全面检查，调整丝杠螺母副的固定位置。

2.5.上刀体转位不精确

故障原因：反转装置不能正常运行；由于运转周期过长，刀架在机床强烈振动状态下，霍尔元件在圆周方向与磁钢发生不同程度的偏离，造成上刀体转位过大或过小；弹簧片触点与发信盘触点出现不同程度的偏离；在发信盘安装过程中，没有恰当调整鼠牙盘和发信盘的位置，这些都会引起上刀体转位不精确的现象。

排除措施：检查弹簧有无损害或老化，反靠销是否能够进行灵活定位，螺杆连接销和反靠棘轮能否正常连接，检查完成后根据不同情况采取合理措施；调整霍尔元件在圆周方向上的位置，使其与磁钢包保持一致；检查发信盘夹紧螺母是否正常夹紧，如果出现松动现象要对弹簧片触点位置和发信盘触点位置进行调整，最后锁紧螺母。

2.6.上刀架体不能旋转到所需刀位

故障原因：部分霍尔元件与磁钢之间失去作用信号；部分霍尔元件出现短路或断路；发信盘内的霍尔元件没有对应好正确的刀位信号。

排除措施：加强对发信盘的全面检查，如果发信盘出现故障则及时更换发信盘；检修发现盘内部线路连接是否正常，修整出现问题的线路；信号线未对应的情况一般会出现在安装和调整发信盘的过程中，应该根据设计刀位信号重新连接信号线。

数控机床刀架故障能否及时排除直接关系到数控机床的良好稳定运行。因此，相关技术和维修人员应当充分了解刀架系统结构、工作原理和动作过程，加强对故障现象的分析和诊断，在掌握数控机床监控运行状态数据和逻辑关系的基础上合理排除故障，以此不断提高刀架故障检修质量。