回轉(zhuǎn)刀架作為數(shù)控車(chē)床的重要配置，在機(jī)床運(yùn)行工作中起著至關(guān)重要的作用，一旦出現(xiàn)故障很可能造成工件報(bào)廢，甚至造成卡盤(pán)與刀架碰撞的事故。在數(shù)控機(jī)床的故障維修中，電氣控制部分線路復(fù)雜，故障現(xiàn)象多變，有些故障現(xiàn)象不太明顯，查找難度比較大，而機(jī)械部分與普通機(jī)床比較類似，故障相對(duì)容易排除。

       數(shù)控刀架：數(shù)控刀架是數(shù)控車(chē)床最普遍的一種輔助裝置，它可使數(shù)控車(chē)床在工件一次裝夾中完成多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時(shí)間，減少加工過(guò)程中由于多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機(jī)床的加工效率和加工精度。分為排式刀架，回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置！又分為通用刀架和專用刀架！
       工作原理：需要換刀時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位信號(hào)，三相異步電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸桿副帶動(dòng)螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)，與螺桿配合的上刀體逐漸抬起，上刀體與下刀體之間的端面齒慢慢脫開(kāi)；與此同時(shí)，上蓋圓盤(pán)也隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)（上蓋圓盤(pán)1通過(guò)圓柱銷(xiāo)與螺桿聯(lián)接），當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)約270°時(shí)，上蓋圓盤(pán)直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷(xiāo)的正上方，由于彈簧的作用，圓柱銷(xiāo)落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤(pán)就通過(guò)圓柱銷(xiāo)使得上刀體轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)（此時(shí)端面齒已完全脫開(kāi)）。
上蓋圓盤(pán)、圓柱銷(xiāo)以及上刀體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，反靠銷(xiāo)能夠從反靠圓盤(pán)中十字槽的左側(cè)斜坡滑出，而不影響上刀體尋找刀位時(shí)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)。
上刀體帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)到需要的刀位時(shí)，發(fā)信盤(pán)上對(duì)應(yīng)的霍爾元件輸出低電平信號(hào)，控制系統(tǒng)收到后，立即控制刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，上蓋圓盤(pán)通過(guò)圓柱銷(xiāo)帶動(dòng)上刀體開(kāi)始反轉(zhuǎn)，反靠銷(xiāo)馬上就會(huì)落入反靠圓盤(pán)的十字槽內(nèi)，至此，完成粗定位。此時(shí)，反靠銷(xiāo)從反靠圓盤(pán)的十字槽內(nèi)爬不上來(lái)，于是上刀體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始下降，而上蓋圓盤(pán)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷(xiāo)的頭部壓入上刀體的銷(xiāo)孔內(nèi)，之后，上蓋圓盤(pán)的下表面開(kāi)始與圓柱銷(xiāo)的頭部滑動(dòng)。在此期間，上、下刀體的端面齒逐漸嚙合，實(shí)現(xiàn)精定位，經(jīng)過(guò)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，刀架電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。
由于蝸桿副具有自鎖功能，所以刀架可穩(wěn)定地工作。
 
      功能作用：數(shù)控機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車(chē)床上的四方刀架，轉(zhuǎn)塔車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架，回輪式轉(zhuǎn)塔車(chē)床的回輪刀架，自動(dòng)車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車(chē)床上采用電(液)換位的自動(dòng)刀架，有的還使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀盤(pán)。加工中心則進(jìn)一步采用了刀庫(kù)和換刀機(jī)械手，定現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)刀具和自動(dòng)交換刀具的功能，這種刀庫(kù)安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動(dòng)交換刀具的時(shí)間從十幾秒減少到幾秒甚至零點(diǎn)幾秒。因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機(jī)床的切削性能、切削效率和體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。
　　在數(shù)控車(chē)床使用的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，所以故障的維修就成了數(shù)控車(chē)床使用者最關(guān)鍵的因素。而眾多故障中，刀架故障占有很大比例。由于機(jī)床銷(xiāo)售公司的售后服務(wù)不能得到及時(shí)保證，所以懂得一些維修技術(shù)可以快速判斷故障所在，縮短維修時(shí)間，讓機(jī)床能盡快的從新運(yùn)作起來(lái)。在這里，我們有必要對(duì)刀架日常工作中所遇到的故障及相應(yīng)的解決方法予以分析。

　　一  刀架故障情況初步判斷方法

　　1 聽(tīng)。1）接到維修要求時(shí)，應(yīng)仔細(xì)聆聽(tīng)操作工反映的現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)生疑問(wèn)的地方，應(yīng)詢問(wèn)清楚，以便排除人為因素造成的問(wèn)題。2）現(xiàn)場(chǎng)聆聽(tīng)刀架運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，以便觀察是否存在異常噪聲。
　　2 看。1）看刀架運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程是否正常。2）觀察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕跡，以便判斷刀架是否鎖緊，重復(fù)定位是否良好。
　　3 轉(zhuǎn)。對(duì)有的故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式轉(zhuǎn)動(dòng)刀架。對(duì)于四工位刀架，其蝸桿端部都有一個(gè)6mm內(nèi)六角孔，先拆除段該處一顆密封螺釘，便可以用六角扳手或螺釘旋具轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，使刀架進(jìn)行轉(zhuǎn)位、鎖緊。

　　二  刀架常見(jiàn)故障發(fā)生原因及排除方法

　　1 電動(dòng)機(jī)故障
　　1）三相電源線相序接反。排除方法：立即切斷電源，調(diào)整三相電源相序。2）電壓過(guò)低。排除方法：待電源電壓正常后再使用或增加一只穩(wěn)電壓一提供穩(wěn)壓電源。3）電動(dòng)機(jī)損壞。排除方法：更換電動(dòng)機(jī)。

　　2 刀架不轉(zhuǎn)或卡死
　　1）彈簧斷裂。排除方法：更換彈簧，注意兩對(duì)銷(xiāo)子不要弄混。2）離合器的導(dǎo)銷(xiāo)斷裂。排除方法：更換導(dǎo)銷(xiāo)，注意離合器與螺桿連接的柱銷(xiāo)孔的位置。3）主軸彎曲或斷裂。排除方法：更換主軸，更換方式要參照相應(yīng)刀架型號(hào)的主軸說(shuō)明而定，不可隨意改動(dòng)主軸尺寸，否則將嚴(yán)重影響刀架的使用壽命。4）外端齒盤(pán)處的導(dǎo)銷(xiāo)斷裂。排除方法：更換導(dǎo)銷(xiāo)，注意外端齒盤(pán)、螺母、上刀體的位置關(guān)系。5）刀架轉(zhuǎn)位，但刀架轉(zhuǎn)過(guò)多個(gè)刀位，且不能固定于任意刀位處。排除方法：檢測(cè)霍爾元件靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，若參數(shù)不正常則更換元件。更換CPU板和位置倍板。

　　3 刀架鎖不緊
　　1）發(fā)信盤(pán)位置沒(méi)對(duì)正。排除方法：拆開(kāi)刀架的頂蓋，旋動(dòng)并調(diào)整發(fā)信盤(pán)位置，使刀架的霍爾元件對(duì)準(zhǔn)磁鋼，使刀位停在準(zhǔn)確位置。2）系統(tǒng)反鎖時(shí)間不夠長(zhǎng)。排除方法：調(diào)整系統(tǒng)反鎖時(shí)間參數(shù)即可（新刀架反鎖時(shí)間t＝1.2s即可）。3）機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)故障。排除方法：拆開(kāi)刀架，調(diào)整機(jī)械，并檢查定位銷(xiāo)是否折斷。

　　4 刀架精度不準(zhǔn)
　　1）刀架鎖不緊。排除方法：延長(zhǎng)刀架鎖緊時(shí)間。2）斷齒處有垃圾。排除方法：將刀架拆開(kāi)，清除垃圾，清洗各零件，旋轉(zhuǎn)部分加清潔黃油，端齒部分加注潔凈機(jī)油。3）上刀體壓力模部位受壓變形使齒輪齒合不良。排除方法：更換上刀體。4）刀架連轉(zhuǎn)不停或刀架在某個(gè)刀位不停。排除方法：檢查發(fā)信盤(pán)接線是否有短路或開(kāi)路現(xiàn)象。5）霍爾元件與磁鋼高度位置不準(zhǔn)。排除方法：調(diào)整霍爾元件與磁鋼的相對(duì)位置。

　　三  刀架故障實(shí)例分析

　　數(shù)控車(chē)換刀一般的過(guò)程是：換刀電機(jī)接到換刀信號(hào)后，通過(guò)蝸輪蝸桿減速帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)，由霍爾元件發(fā)出刀位信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)再利用這個(gè)信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)縮緊刀架。
　　故障1：一臺(tái)六刀位數(shù)控車(chē)床，換刀時(shí)所有刀位都找不到，刀架旋轉(zhuǎn)數(shù)周后停止，并且數(shù)控系統(tǒng)顯示換刀報(bào)警：換刀超時(shí)或沒(méi)有信號(hào)輸入。
　　故障分析：對(duì)于該故障，仍可以排除機(jī)械故障，歸咎于電氣故障所致。產(chǎn)生該故障的電氣原因有以下幾種：① 磁性元件脫落；② 六個(gè)霍爾元件同時(shí)全部損壞；③ 霍爾元件的供電和信號(hào)線路開(kāi)路導(dǎo)致無(wú)電壓信號(hào)輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來(lái)電路圖，利用萬(wàn)用表對(duì)霍爾元件的電氣線路的供電線路進(jìn)行檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：刀架檢測(cè)線路端子排上的24V供電電壓為0V，其它線路均正常。以該線為線索沿線查找，發(fā)現(xiàn)從電氣柜引出的24V線頭脫落，接上后仍無(wú)反應(yīng)。由此判斷應(yīng)該是該線斷線造成故障。
　　解決辦法：利用同規(guī)格導(dǎo)線替代斷線后，故障排除。lnql
　　故障2：一臺(tái)四刀位數(shù)控車(chē)床，發(fā)生一號(hào)刀位找不到，其它刀位能正常換刀的故障現(xiàn)象。
　　故障分析：由于只有一號(hào)刀找不到刀位，可以排除機(jī)械傳動(dòng)方面的問(wèn)題，確定是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周?chē)€路出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能輸送給PLC。對(duì)照電路圖利用萬(wàn)用表檢查后發(fā)現(xiàn)：1號(hào)刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T1信號(hào)線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能發(fā)出。
　　解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號(hào)刀正常找到。
　　故障3：一臺(tái)配有FANUC-0imate系統(tǒng)大連機(jī)床廠的六刀位車(chē)床，選刀正常但是當(dāng)所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統(tǒng)報(bào)警：換刀超時(shí)。
　　故障分析：刀架選刀正常，正轉(zhuǎn)正常，就是不能反向鎖緊。說(shuō)明蝸輪蝸桿傳動(dòng)正常，初步定為電氣線路問(wèn)題。在機(jī)床刀架控制電氣原理圖上，發(fā)現(xiàn)刀具反向鎖緊到位信號(hào)是由一個(gè)位置開(kāi)關(guān)來(lái)控制發(fā)出的，是不是該開(kāi)關(guān)即周?chē)€路存在問(wèn)題呢？為了確認(rèn)這個(gè)故障原因，打開(kāi)刀架的頂蓋和側(cè)蓋，利用萬(wàn)用表參照電路圖檢查線路，發(fā)現(xiàn)線路未有開(kāi)路和短路，通過(guò)用手按動(dòng)刀架反向鎖緊位置開(kāi)關(guān)，觀察梯形圖顯示有信號(hào)輸入，至此排除電氣線路問(wèn)題。推斷可能是擋塊運(yùn)動(dòng)不到位，位置微動(dòng)開(kāi)關(guān)未動(dòng)作。于是重新?lián)Q刀一次來(lái)觀察一下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：果然擋塊未運(yùn)動(dòng)到位。于是把擋塊螺栓擰緊，試換刀一次正常。再換一次刀，原故障又出現(xiàn)了，同時(shí)發(fā)現(xiàn)蝸桿端的軸套打滑并且爬升現(xiàn)象。難道是它造成了電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)位置開(kāi)關(guān)的擋塊不到位，于是把該軸套進(jìn)行了軸向定位處理，將刀架頂蓋裝好。結(jié)果刀架鎖緊正常了。
　　解決辦法：對(duì)軸套進(jìn)行軸向定位故障解決。

　　四  結(jié)束語(yǔ)

　　一般地，對(duì)于任何故障，首先是根據(jù)現(xiàn)象，根據(jù)原理來(lái)判斷故障點(diǎn)，分析每一個(gè)可能性，如一個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)線接頭，一個(gè)螺釘都會(huì)是都會(huì)是故障原因，參照之前的操作、維修歷史進(jìn)行分析，能有利于縮小查找范圍，有利于提高維修的效率。


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