总第１９卷２１５期 ２０１７年７月 大众科技 Ｐｏｐｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１９ ＮＯ．７ Ｊｕｌｙ ２０１７ 数控车床的刀架故障检测与维修 方博 （广东省机电职业技术学院，广东广州Ｉ ５１０５１５） 【摘要】数控车床在使用过程中，车床刀架经常换位，容易出现机械或电气的故障，文章总结数控车刀架的检测方法，排除 故障，提高设备的使用率，这也是工程技术人员的责任 【关键词】数车刀架；刀架故障；检测方法；故障排除 【中图分类号】ＴＧ５０２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１１５１（２０１７）０７．００６４—０３ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｏｏｌ ｈｏｌｄｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｉｎ ＣＮＣ ｌａｔｈｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｕｓｉｎｇ ＣＮＣ ｌａｔｈｅ，ｌａｔｈｅ ｔｕｒｒｅｔ ｏｆｔｅｎ ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ＳＯ ｔＯ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏｏｌ ｐｏｓｔ，ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｅｒｓｏｎｎｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆｔｏｏｌ ｐｏｓｔ；ｔｏｏｌ ｐｏｓｔ ｆａｕｌｔ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ 广东省机电职业技术学院数控车床大部是Ｊ 数公司生产 数控车床，而且大都是早期ＧＳＫ９８０Ｔ 机床，刀架是常州宏 达机床设备有限公司ＬＤ系列电动刀架产品，由于学生经常手 动操作频繁换刀位，容易出现刀架故障，为了尽快查找及时 排除刀架故障，笔者把个人方法，与同行分享。下面以 ＧＳＫ９８０Ｔ数控车刀架为例进行检测介绍。 数车刀架故障主要是机械或电气的故障，要尽快查找及 时排除刀架故障，首先认识数控牟刀架的内部结构，熟悉其 机械原理与电气控制原理，这点对初学者更重要。 １ ＧＳＫ９８０Ｔ数控车刀架结构 下面是ＧＳＫ９８０Ｔ数挖车刀架主要零件实物相片，让读者 了解刀架实体结构。 刀架三相电机 联接座和联轴器 蜗杠轴和轴承总成 中心定轴和下刀体 定轴轴承 蜗轮与螺杆 反靠盘 转位套与离台销 上刀架体、反靠销 大小螺母 发信盘 刀架总成 图ｌ数控车刀架结构 【收稿日期】２Ｏｌ７．０６．０５ 【作者简介】方博（１９６７－－），广东省机电职业技术学院先进制造学院老师 ．．６４．． ｉ １＝Ｊ Ｌ尔 ，ｃ Ⅲ芊 １． 忙ｊ ｒｊ，口， ／Ｊ采‘乜 Ｌ 已脲ｊ芟ｌ瞪， ７ｒ Ｈ午 动，电机顺时针 转通过联接座ｊ二的联轴器带动蜗杆轴转动， 从『 带动铜材料蜗轮转动，蜗轮的上部外 柱加：［的外螺纹 ｝ ７Ｊ架体内孔的内螺纹旋合。蜗轮内孔与７ｊ架中心定轴外 圆足动配合，侄转位换刀时，【ｆ］心定轴固定不动，蜗轮环绕 ｌｆ｜心定轴旋转。当蜗轮顺时针转动时，蜗轮的上部外螺纹把 Ｉ 刀架体抬起，｝－刀柴体的啮盘和下刀的啮盘脱开，反靠销 离开反稚盘的槽 当７ｊ架体抬至一定距离后，端面 脱行。 蜗轮端面上两孔的销钉与转位套两孔相接，转位套随蜗轮一 同转动，Ｉ：川架体前后两侧有圆柱销在弹簧力作用Ｆ进入转 位套的槽中，带动ｌ：刀架体转位，当转到 序指定的 传后 ‘时，发信盘ｌ 的霍尔元件与上刀架体上的磁钢对准，发出 剑他汛号给丰机系统，然后系统技ｍ反转延时汛号，电机反 转，ｆ 刀体稍订反转，卜刀架体Ｆ端两反嚣销进入反靠盘的 槽ｆ中， 架体的啮盘干¨卜 的啮盘合并锁紧，电机反转 延时结束。这样，＿，Ｊ架便完成了换７Ｊ程序， 机可执行下・ 道：Ｌ序，有ｊ，对刀架结构及机械原理的Ｊ 解，则方便我们分 析故障 ３机械故障 ｆ动状态下，拨 面板 动换刀按键，１一床 架不动作， 没有听到刀架电机旋转的声音，机床而板屏幕卜报警号为｛０５｝ 换刀时问过长。 （１）故障排 ：出现这个故障后， 按卜面板手动换 刀按键，｛１ｊ按渗断面板按键时发现序号００５渗断信息，ＴＬ＋ Ｊ架 转信 电平为ｌ，ＴＬ一刀架反转电 ｔ信号为０，证明系 统订ｊ】！转信号输…。 诊断信息 巴 Ｅ匪目 至 （２）进一 检 ，信 从系统全电机传送是甭 常，把 刀架电机罩拆去，允按面扳的复位键，ｌ再按・次手动换刀按 键，然后朋验电笔测验川架电机的ｉ个接入线端是否有电。 验电笔指示ｌ上】 亮，证明控制电机有电，信号传输正常。 （３）征诊断面板按键【｝、Ｊ发现序 ０００代码为００００１ １ ｌ０， 为后四位数表示四位７Ｊ架的状态参数号，未位０代表刀架 工作状态刀位ｒｊ’Ｔ１，此时刀他位置也足Ｔｌ，其余刀位号是高 电化，证［｛』ｊ了Ｊ架信号没有问题。 诊断信息 臣日王王匪噩 ＿｝｛此推断足机械故障，拆＂刀架侧而的ｌ：叫 ，川内六角 扳 Ｆ正转虫呙杠轴端部螺帽时刀架 能转动，如图２结合其机 械原理，【叮判断为刀架内部机械卡死。必须对刀架进行拆外 检 。 图２刀架内部机械卡死 ４刀架的拆卸顺序 拆时，发现联接转位套与虫呙轮螺杆的离合销折断，蜗轮 ｊ蜗卡丁有脏物卡住。更换离合销。装拆时要注意以下几点： （１）注意记清馑尔元件的接线端，做好记号，可以用色 笔 数字把四位刀位号相对应的霍尔元件作标记，作记号以 防接错控制线。刀化 ｊ的霍尔元件与Ｉ 刀架体上的磁钢对应．。 （２）拆卸时应按拆卸顺序，不能用硬物乱打乱敲，影响 零件精度。 （３）装配时所有零件清洗干净，传动部件上润滑脂，不 耍把转侮套装反。 （４）装配大螺母拧紧后， 内六角扳手正转蜗杠轴，观 察刀架体转动是否止常，再通电捡 。 （５）通电后，注意检查并旋动调整发信盘位置，使刀架 的霍尔元件对准磁钢，使刀化停住准确位置。如图３。 图３刀架内部机械卡死 ５ 电气故障 乍床 架手动和自动时，Ｔｌ 位不动作，其余Ｔ２、Ｔ３、 Ｔ４号何动作，ｆ动按换刀时，轮换到Ｔｌ号刀位时，直转到 Ｔ２ 刀化，≈次Ｔ１号刀位时，情况一一样，要查明原因，首 先了解刀架控制的电气部分原理。 图４ 电动刀架控制器外形 一６５— 路图。 ｌ一 ．１ ・｛，—■’ 图５电刀刀架控制器内部结构 （１）刀架控制原理图６： 图８测量发信盘的电压 （２）故障排查：当刀架在Ｔ２号刀位位置时，查看面板 诊断信息时，信号指令为００００１ １ｏ０。 诊断信息 巴 Ｅ三Ｅ王Ｅ田噩 也就是Ｔｌ、Ｔ２刀位电平指令都是０，当刀架在Ｔ２号刀位 位置时，只有Ｔ２刀位电平指令是０，其余刀位电平指令都是ｌ 才是对的，这种情况可能是Ｔｌ号位刀位的霍尔元件损坏，拆开 刀架的顶盖，测量发信盘的电压，如图８，发信盘有红（＋２４）、 黄、紫（ＣＯＭ）、浅黄、蓝、白六条接线，其中红、紫是２４伏 的电源线，万用表测量是２４伏电压，其余四根是四刀位号的接 月 ｌ｝¨ ＂解Ｋ＊ 线，正常时，用万用表红表笔接红线，黑表笔与磁钢正对应的刀 位 哪根接线是２４伏电压，因为与磁钢转到与哪个刀位正对 时，表示刀架刀位号定位，此时与磁钢对应刀位接线是０电位， 图６刀架控制原理 图６中：Ｔ１．Ｔ４是刀具到位信号，ＩＬ＋、ＩＬ一是刀架正转和 反转信号。 黑表笔与Ｔｌ刀位接线是非２４测量伏电压，黑表笔与Ｔ３，Ｔ４刀 位接线测得是直流电压为７，２伏，如果测量出有三处有２４伏电 压，证明其中一处霍尔元件被击穿，也就是Ｔｌ号位刀的霍尔元 刀架电气控制原理：接触器ＫＭ１控制电动机正转，接触器 ＫＭ２控制电动机反转，接触器ＫＭ１、ＫＭ２分别由继电器ＫＡ５、 件损坏，观察发信盘的霍尔元件型号是Ｑ０４Ｌ．８３ ｌ，更换后，刀 架正常，故障排除。 维修总结：数控车床刀架故障相对数控内部系统的故障 ＫＡ６控制，当有手动和自动换刀指令时，系统输出正转信号ＩＬ＋， 并开始检测刀具到位信号。ＫＡ５线圈得电闭合，ＫＡ５常开闭合， 接触器ＫＭ１线圈得电，主触点闭合，控制刀架电动机正转，当 转到程序指定的刀位后号时，发信盘上的霍尔元件与上刀架体上 的磁钢对准，发出到位讯号给主机系统，然后系统发出反转延时 而言，难度低些，但刀架故障发生次数相对较多，所以尽快 维修，提高机床的利用率，就必须查清刀架在机床内部ＣＮＣ 系统控制、ＰＬＣ系统、电气控制、机械传动的原理，才能分 清刀架各种故障发生的原因，总结并掌握检测方法，从而提 讯号ＩＬ．，同时关闭ＩＬ＋，ＫＡ６常开闭合，接触器ＫＭ ２线圈得 电，主触点闭合，控制刀架电动机反转，然后检查锁紧信号ＴＣＰ， 当接收到此信号后，按延迟诊断参数ＤＧＮ．０８５设置时间，关闭 高机床刀架故障维修的速度。 刀架反转信号（ＩＬ一），刀架电机得电正转，当刀架转到代码指 定的刀号时， （即该刀号的反馈信号与代码指定的刀号相一致） 【参考文献】 ［１］ 王文浩．数控机床故障诊断与维护［Ｍ］．北京：人民邮电出 版社．２０１４． 系统停止输出刀架正转信号，延时后系统输出刀架反转信号，控 制过程与刀架正转信号一样，从而使刀架电机反转锁紧刀架，换 刀结束。其中在控制回路的两个交流接触器的辅助常闭触头是实 现刀架的正反转的互锁，即刀架正转时，不能有反转；刀架反转 时，不能有正转，防止意外发生。图７是霍尔元件与磁钢外接线 【２］卢良旺．数控车床电动刀架的诊断与维修［Ｊ】＿橡塑技术与 装备，２０１６（８）：８９—９０． ［３］ 何冰强．数控设备故障诊断与维修【Ｍ】．大连：大连理工大 学出版社 ２０１５． 一６６．
