數控車床刀架典型故障分析及排除

袁 林 付福起 李海濱

（①西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，陜西西安 710072；②西京學院經營文學院，陜西西安 710123）

數控車床刀架典型故障分析及排除

袁 林①付福起②李海濱①

（①西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，陜西西安 710072；②西京學院經營文學院，陜西西安 710123）

針對數控車床在使用過程中刀架經常出現的各種典型問題，以LDB4系列電動刀架為例，通過對數控車床刀架的結構與工作原理的闡述，并以其在日常生產中遇到的常見問題為依據，分析討論了生產中車床刀架可能會出現的各種問題，并提出了相應的解決方案。

數控車床 電動刀架 典型故障 解決方案

數控車床常見的故障有刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統顯示類、驅動類、通信類等［1］，其中刀架故障占有相當大的比例，常常包括電器方面、機械方面以及液壓方面的問題?；诖?，本文以自己的實際經驗為指導，對數控車床在日常生產中遇到的常見典型的刀架問題逐一進行了分析，并提出解決問題的方法。鑒于現今數控車床刀架型號較多，而且刀架的結構、尺寸也有所不同，但其原理基本相同［2］，因此維修的時候可以相互借鑒。文中以LDB4系列電動刀架（圖1）為例，對各種故障進行分析及排除。

1 LDB4系列電動刀架的工作原理

操作者向數控機床輸入換刀指令，指令傳遞給微機，微機發出換刀信號，由此控制刀架繼電器動作，電動機繼電器閉合，刀架電動機18正轉，電動機通過蝸桿24、蝸輪23、螺桿4將刀架銷盤3上升至一定高度時，離合銷15進入離合盤5槽中，離合盤帶動離合銷、離合銷帶動銷盤、銷盤帶動上刀架體14轉位，當上刀體轉到所需刀位時，霍爾元件電路發出刀位信號，電動機反轉，反靠銷16進入反靠盤17槽中，離合銷15從離合盤5槽中爬出，刀架完成粗定位。同時銷盤下降端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。（15T）刀架反轉時間到，繼電器斷開動作，電動機停止。（3/5T）延時繼電器動作，切斷電源、電動機停轉，向微機發出回答信號，加工程序開始［1］。

2 霍爾集成電路

刀架體轉位過程中刀位信號是靠霍爾開關檢測的到位信號。當某一刀位轉到指定位置時，霍爾開關受到磁鋼上的磁場作用，其OC門由高阻狀態變為導通狀態，輸出低電平，當霍爾開關離開磁場作用時，OC門重新變成高阻狀態，輸出高電平［6］。如圖2。

3 常見典型故障

3.1 刀架電動機不能正常啟動

此種情況常常出現在拆卸刀架電動機并重新安裝后。由于安裝時，未能將電源相位與刀架電動機的相應相位進行正確連接，導致此種情況的發生。

解決方法：如果刀架電動機的聲音與其正常運轉的聲音不同，此時則應立即切斷機床電源，調整電源相位以使其與刀架電動機的相位相對應，電動機相序反。刀架不僅沒有抬起的動作，反而下壓，而且電動機有響聲。此時應重新正確接線。由于是電源相位與刀架相位的相對應對接問題，可調整刀架電動機相位或者機床電源相位任何一方的順序，直至刀架正常啟動。

3.2 上刀架體不轉動

電氣方面：由于機床電壓不正常，或者刀架電動機的斷路器跳閘、保險燒斷、接觸器未能正常吸合，機床電壓未能達到刀架電動機所需380 V電壓，導致刀架電動機不能正常工作。

解決方法：應該按圖紙檢查相關的保險及開關，檢測調整機床電源，使供應電源達到機床要求電氣方面的問題，即可解決。

機械方面：數控車床在日常生產中，必須用冷卻液進行冷卻才能正常進行生產，如果刀架密封不好，冷卻液、廢料小顆粒伴著冷卻液滲進刀架體，破壞了刀架體里的潤滑系統，刀架體里的零件與伴著廢料小顆粒的冷卻液長期作用后，刀架體里的零件被冷卻液腐蝕，或者廢料小顆粒阻礙上刀架體的正常轉動，都能使刀架不能正常轉動。此種情況的檢測，可拆掉刀架電動機軸的端蓋，用相應大小的六方扳手轉動電動機，手感一下軸的松緊程度，如順時針用力可轉動，但下次夾緊后仍不能啟動，則可將電動機夾緊電流稍調小。如順時針轉不動時，屬于機械卡死，則表明刀架體里的零件由于腐蝕，或者小顆粒阻礙而不能正常工作。

解決方法：可按由上到下的順序拆掉刀架體上端蓋、發信盤的刀位信號線、發信盤等等，把已經腐蝕的零件用煤油進行清洗，用等級高的細砂紙，砂掉零件的生銹部分，恢復零件的應有精度，清除掉刀架體里的廢料小顆粒。在拆卸刀架的時候，應該記錄下拆卸的順序，而且也應該記錄下拆卸重要位置零件的相對位置，以便于清理完工作后，安裝工作能正確、順利地進行，此種冷卻液滲入及廢料小顆粒阻礙問題即可解決。再者，冷卻液的滲入，也有可能腐蝕破壞發信盤，應該正確地檢查，及時修理或者更換壞掉的部件。

3.3 上刀架體連轉不停

發生此情況的原因如下：

由于刀架體里的發信盤的接地線斷路，致使信號不能傳遞給系統，導致上刀架體連轉不停。

"發信盤電源線斷路，發信盤沒有24 V電源供應，導致不能正常工作。

③發信盤里的霍爾元件短路或斷路，霍爾元件是發信盤的主要元件，每一個霍爾元件對應一個刀位，如果霍爾元件其中之一有問題，則會出現上刀架體連轉不停的情況。

④刀架體里的磁鋼與磁極裝反，磁鋼與發信盤高度位置不精確，也會出現上刀架體連轉不停的情況。

解決方法：上述①②兩種情況，可去掉刀架體上蓋，檢修發信盤裝置接線線路，修復發信盤斷路線路，即可解決。第③種情況由于霍爾元件多數情況下，都與發信盤做成一個密封的整體，因此，若出現此種情況可以更換一個新的發信盤，即可解決問題。密封的發信盤可用三用表檢測發信盤兩的接線柱之間的電阻，如果檢測的電阻值不是很一致，則表明發信盤已壞。第④種情況，可拆掉刀架蓋，調整磁鋼與磁極方向，仔細調整磁鋼與霍爾元件的相對高度，亦可解決。

3.4 上刀架體不能轉到所需刀位

發生此情況的可能原因如下：

①發信盤里某霍爾元件斷路或短路。

②發信盤霍爾元件與所對應刀位信號線未對應。

③某霍爾元件與磁鋼無作用信號。

解決方法：對于①，解決方法同上刀體連轉不停中的①。對于②，多出現在重新調整、安裝發信盤時，可按圖紙刀位信號線顏色重新接線，即可解決。對于③，應重點檢測發信盤，如發信盤出現故障，可更換發信盤，即可解決。

3.5 上刀體轉位時不到位或過沖太大

發生此情況的可能原因如下：

①由于長時間工作，刀架在機床振動下，霍爾元件相對磁鋼在圓周方向產生偏差，致使上刀體轉位時不到位或過沖太大。

②安裝發信盤的時候，發信盤與鼠牙盤的相對位置調整不當，亦可引起此癥狀。

③反靠裝置不起作用。

④發訊盤觸點與彈簧片觸點錯位。

解決方法：對于①，可調整磁鋼在圓周方向相對于霍爾元件的位置，即可解決；對于②，可仔細調整發信盤與鼠牙盤的相對位置，即可解決；對于③，應檢查反靠定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞，反靠棘輪與螺桿連接銷是否折斷，然后針對具體情況進行解決［6］；對于④，應檢查發訊盤夾緊螺母是否松動，若松動，則重新調整盤觸點與彈簧片觸點位置，然后鎖緊螺母［6］。

4 結語

通過總結數控車床在現實生產中遇到的各種刀架故障，依據自己的經驗，對各種故障產生的原因進行認真的分析，并提出了自己的解決方案，對故障及相應解決方案地總結極大的縮短了對故障的排除時間。其次，在分析好問題基本所在，如果遇到要拆卸刀架的時候，應該養成一個好的習慣，每次拆卸一個零件或者接線時，應該做好標記，以避免在安裝的時候出現零件，或者接線不能正確復位，引起別的故障，如上所述幾點也有由于未能正確復位而引起的刀架故障。

1 孫漢卿，田力飛，孫朝霞等.數控機床維修技術［M］.北京：機械工業出版社，2000.

2 《數控機床數控系統維修技術與實例》編委會.數控機床數控系統維修技術與實例［M］.北京：機械工業出版社，2001.

3 廖效果，朱啟逑.數字控制機床［M］.武漢：華中科技大學出版社，1992.

4 廖兆榮.機床電氣自動控制［M］.北京：化學工業出版社，2003.

5 周虹.CK0630自動轉位刀架常見故障與排除［J］.設備管理與維修，2003（5）

6 關薇.CK6136數控車床常見故障分析［J］.中國科技信息，2008（21）

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CNC Lathe Turret Typical Failure Analysis and Resolution

YUAN Lin①，FU Fuqi②，LI Haibin①
（ Key Laboratory of Education Ministry for Contemporary Design and Integrated Manufacturing，Northwestern Polytechnic University，Xi’an 710072，CHN；②Xijing Unioersity，Xi’an 710123，chn）

Aimed at the various typical issues of turret appeared in the course of CNC lathe，toke LDB4 series electric turret as an example，according to describe the structure and working principle of NC lathe turret，and in the purpose of the frequently questions that always met in the daily production，the various problems that may occur in the course of lathe turret are analyzed and discussed，a variety of solutionss is put forward.

CNC Lathes；Electric Turret；Typical Fault；Solutions

TH17

A

袁林，男，1980年生，助理工程師，碩士研究生，主要研究領域：CAD/CAM集成制造。

（編輯 李 靜） （

2009－09－02）

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