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（河南省经济管理学校 河南南阳 473000）
摘 要：数控车床刀架在频繁换刀的使用过程中,由于利用率高,经常会出现一些故障,特别是在中职学校数控车实训中,学生由于刚接触数控机床,对自动换刀经验不足,操作机床时最容易犯的错误就是“撞刀”问题,中职学校刀架的故障率要占到数控车床总故障一半以上.该文通过对数控车床刀架的结构与工作原理的阐述,并以其在日常生产中遇到的常见故障为依据,剖析了生产中刀架出现的故障,并提出相应的维修方案.
关键词：数控车床 刀架 故障 维修 定位销 中心轴 霍尔元件
中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)06(b)-0088-01
目前国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种.立式主要用于经济型数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床.
中职学校学生实习机床,一般为经济型数控车床,刀架为立式简易型四工位电动机回转刀架,采用蜗杆传动,上下齿盘啮合,机械螺母升降转位式的工作原理.
换刀一般的过程是：换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位.刀换到位后,电机反转缩紧刀架.
对于数控机床的故障,特别是中职学校用于实训数控车床刀架故障,老师不必紧张,对有的故障的刀架,不要急于拆卸,可用手工方式转动刀架.对于四工位刀架,其蜗杆端部都有一个6mm内六角孔,先拆除段该处一颗密封螺钉,便可以用六角扳手或螺钉旋具转动蜗杆,使刀架进行转位、锁紧.下面我把维修经验分享如下.
1.刀架常见故障发生原因及排除方法
1.1 刀架无法启动
（1）首先检查电源是否正常.
刀架不转的原因是电机没有接通380V三相电源,接触器不吸合,接触器触点损坏,系统输出接口损坏,系统没有信号输出,机械卡死.
（2）电动机损坏.检查电机线圈的阻抗,当电机线圈短路或断路时更换电机.
（3）电机启停频繁而过热,热敏电阻保护装置指示电机停转,应等待电机冷却再启动.
1.2 刀架无法停在预定位置上
（1）检查刀盘上的刀夹和刀具安装是否保持平衡.
（2）检查发讯装置磁钢与霍尔元件是否错位或者损坏.
1.3 刀架锁不紧
（1）检查发讯装置磁钢与霍尔元件的位置是否对正.
拆开刀架的顶盖,旋动并调整发信盘位置,使刀架的霍尔元件对准磁钢,使刀位停在准确位置.
（2）系统反锁时间不够长.
调整系统反锁时间参数即可（根据说明书修改,厂家不同其定时器会不同,新刀架反锁时间t＝1.2s即可）.
（3）机械锁紧机构故障.
拆开刀架,调整机械,并检查定位销是否折断.
（4）检查电磁离合器是否通电.
1.4 刀架不转或卡死（电源电机已检查）
（1）弹簧断裂.
更换弹簧,注意两对销子不要弄混.
（2）离合器的导销断裂.
更换导销,注意离合器与螺杆连接的柱销孔的位置.
（3）主轴弯曲或断裂.
更换主轴,更换方式要参照相应刀架型号的主轴说明而定,不可随意改动主轴尺寸,否则将严重影响刀架的使用寿命.
（4）外端齿盘处的导销断裂.
更换导销,注意外端齿盘、螺母、上刀体的位置关系.
1.5 已经给出了具体的换刀指令,但是刀架还是在不停转动
（1）检查系统线路是否通畅.
（2）调换霍尔元件.
故障所产生的原因,我们可以理解为该刀号还没有发出具体到位的相关指令,该刀号之上所有的电气元件必须重新检查一次.利用手慢慢转动机械的传动轴,使磁铁感应到具体刀号的霍尔元件,再利用万用表的电压档进行测量霍尔元件的输出端电压是否正常,发现如果没有导通,这就说明该霍尔元件已经被损坏,只要更换之后选刀就会正常运行.
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2.几个维修实例
机床是大连CKA6150数控车床,数控系统是华中世纪星,烟台环球四工位电动刀架.
实例一：在加工中换刀,刀架转不停,四个刀位都找不到,直到出现报警才停止.经过检查发现刀架编码器公共端COM没有+24V电源,用万用表电阻档测量线路,确认断线.用该电缆的备用线替换后,刀架运行正常.
一般四工位电动刀架出现几个刀位找不到,通常是公共线路+24V（低电平的是0V）电压丢失或者断线,或者是JX-4W刀架编码器铜片触点损坏,系统的输入接口损坏.在系统诊断界面可以查看几个刀位信号,正常情况下T4/T3/T2/T1,其中一个是高电平为1,如果T4/T3/T2/T1全0,说明+24V丢失了.检查+24V电源,线路,刀架编码器,输入接口.
如果只是某一个刀位找不到,那就是这个刀位的线路断了,或者刀架编码器损坏,系统输入接口损坏.依次检查就会找到故障点.
实例二：一学生开始加工,结果刀架一下子就撞到卡盘了,赶忙按紧急停止,检查发现刀具撞偏了,卡盘有一点痕迹,从新安装道具后,换刀,没定好位就开始下降并锁紧,定位误差大约一个齿的距离,系统不报警.
手动盘电机,刀架上升时,刀架可以用手向顺时针方向转动半圈左右,然后听到齿盘相碰的声音.自动换刀,电机换向后刀架就会在错误的位置停住并开始锁
紧.判断应该是圆柱销或弹簧坏了,原以为是大销子下面的弹簧断了,结果打开后是小销子断了.
实例三：发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象.
由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定是电气方面的故障.可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC.对照电路图利用万用表检查后发现：一号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常.因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出.更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到.
3.结语
我们只要认真分析工作原理,弄清电路原理,有针对性地进行修理,数控刀架出现的故障就能够迎刃而解.
参考文献
[1]李论文范文．常见数控车床电动刀架结构原理故障诊断[J]．科技信息,2009(36).
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[3]李佳．数控机床及应用[M]．北京：清华大学出版社,2001.
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