數(shù)控技術(shù)論文-數(shù)控機床刀架故障診斷系

江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） 江蘇 省 徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 畢 業(yè) 論 文 姓 名 ： 孟慶樂 學(xué) 號 ： 050701136 系 部 ： 數(shù)控技術(shù) 系 專 業(yè) ： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 論文題目 ： 數(shù)控機床刀架故障診斷 指導(dǎo)教師 ： 屈海軍 職 稱 ： 2010 年 5 月 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 1 - - 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文 任 務(wù) 書 系部 ： 數(shù)控技術(shù)系 專業(yè)年級 ： 05數(shù)控高職（ 1）班 學(xué)生姓名 ： 孟慶樂 任務(wù)下達日期 ： 2009 年 6 月 1 日 畢業(yè)論文日期： 2009年 6 月 1 日 至 2010 年 4 月 20 日 畢業(yè)論文題目 ： 數(shù)控機床刀架故障診斷 畢業(yè)論文專題題目 ： 畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求 ： 系主任 簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 2 - - 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語 ： （基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握； 獨立解決實際問題的能力； 研究內(nèi)容的 理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題； 是否同意答辯等）： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 3 - - 年 月 日 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文 評閱教師評閱書 評閱教師評語 ： （ 選題的意義； 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題； 是否同意答辯等 ）： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 4 - - 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文 答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性 錯誤 有原則 性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 系部 領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績 系部 領(lǐng)導(dǎo)小組負責人： 年 月 日 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 5 - - 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 6 - 目 錄 摘要 . 1 第 1 章 概述 . 3 1.1 引言 . 3 第 2 章 常見刀架故障分析及排除 . 4 2.1 刀架工作原理 . 4 2.1.1 四方刀架換刀工作步驟 . 4 2.1.2 六角刀架換刀工作步驟 . 4 2.1.3 更換主軸頭換刀 . 6 2.1.4 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng) . 7 2.1.5 刀架交換裝置 . 9 2.2 刀架常見故障 . 10 2.2.1 刀架、刀庫及換刀常見故障 . 10 第 3 章 典型的刀架故障實例分析 . 14 3.1 加工中心刀架故障實例分析 . 14 3.2 六角刀架故障實例分析 . 15 3.3 四方刀架故障分析 . 16 致謝 .17 參考文獻 .18 附錄 .19江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 1 - - 摘 要 數(shù)控車床在使用過程中，我們常見的故障有刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統(tǒng) 顯示類、驅(qū)動類、通信類等故障，而其中刀架故障占有很大的比例。故障后機床 暫時不能使用，這就造成了在時間上的人力、物力資源浪費。假如我們能對其進行一些 基本 的維修，便可節(jié)約成本，節(jié)省時間，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益 。此次對刀架的維修時間較短，且維修過程也涉及到了刀架的其他問題，為以后的刀架維修奠定了 基礎(chǔ) 。 此刀架 維修方法可 不 可 以 借鑒到其他類型的刀架故障維修中。 數(shù)控 車床 在使用過程中，常常出現(xiàn)的是撞刀事件。主要以數(shù)車在教學(xué)過程中一次嚴 重撞刀 引發(fā)的刀架故障為據(jù)，分析刀架結(jié)構(gòu)原理，進行故障分析及故障處理，排除故障后裝配 調(diào)試 四大方面來論述。通過闡述數(shù)車刀架的結(jié)構(gòu)，以其機械原理來分析故障原因、判定故障部位，最后進行排除及裝配調(diào)試成功。 雖各廠家所生產(chǎn)的刀架結(jié)構(gòu)、尺寸各異，均有所不同，但無論是哪一類刀架，故障原因大多雷同，維修方法也可以互相參考。為此，及時排除刀架故障，懂得部分維修手段是必然性的。但如何 才能盡快地解決刀架故障呢？首先我們要了解刀架的結(jié)構(gòu)，認識其機械原理，才能 快速 判定故障所在。 關(guān)鍵詞： 刀架故障； 故障原因； 排除故障；故障處理 Abstract CNC lathe in use, we frequently have turret type of fault, spindle type, screw machining class, the system shows class, driver, Communications and other failures, which account for a large proportion of fault knife. Temporarily can not use the machine after a fault, which resulted in the time of the human and material resources to waste. If we can make some of its basic maintenance, can save costs, save time, create some economic benefits. The shorter of the knife maintenance and repair process also involves other issues of the turret, the turret for the future maintenance of the foundation. Can you draw this knife repair method to other types of knife fault maintenance. CNC lathe using the process, often there is the tool collision event. Mainly the number of vehicles in the teaching process caused a serious collision knife Knife failure as evidence of knife structural principle, failure analysis and troubleshooting, troubleshooting assembly debugging after four terms to describe. Through the elaborate structure of the number of vehicles turret, with its mechanical principles to analyze the reasons of failure determine the fault location, and finally to rule out the successful commissioning and assembly. 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 2 - - Although produced by different manufacturers turret structure, size varies, there are differences, but no matter which type of tool holder, similar fault because most of the maintenance method can also be another reference. To this end, fix a knife failure to understand the inevitability of some maintenance means. But how can we solve the knife as soon as possible malfunction? First of all we have to understand the structure of knife, understanding the mechanical principles, to quickly determine failures. Keywords: knife fault； Fault； troubleshooting； troubleshooting 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 3 - - 第一章 概述 1.1 引言 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國或地區(qū)經(jīng)濟 的實力，科技水平，生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力及機械制造裝備的競爭。 自從 20 世紀 60年代世界上第一臺數(shù)控機床問世以來，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和機械制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代先進制造系統(tǒng) (FMS， CIMS等 )中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。由于機床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，種類繁多?，F(xiàn)在數(shù)控機床的 “ 使用難、維修難 ” 問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機床有效利用的首要問題。 工業(yè)發(fā)達國家都非常注重機械制造業(yè)的發(fā)展，為了用 先進技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對比之下，我國目前機械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機械制造裝備基本上是通用機床加專用工藝裝備，數(shù)控機床在機械制造裝備中的比重還非常低，導(dǎo)致 “ 剛性 ” 強 ,更新產(chǎn)品速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過多；自動化程度基本上還是 “ 一個工人，一把刀，一臺機床 ” ，導(dǎo)致勞動生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 在數(shù)控加工過程中，有時會出現(xiàn)各種設(shè)備故障，比如刀架類，主軸類，伺服類等等， 其中，刀架故障占了很大一部分。如果故障得不到及時排除的話，會影響加工效率及 經(jīng)濟效益，所以，作為一名數(shù)控車床的操作者，掌握一定的故障排除手段是很有必要的，考慮到目前我國普遍使用的是經(jīng)濟型通用機床，在這里一常見的可轉(zhuǎn)位刀架為例，分析一下常見的故障現(xiàn)象及排除手段，大家可以聯(lián)系自身實際情況作參考使用。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 4 - - 第二章 常見刀架故障分析及排除 2.1 刀架工作原理 想要排除刀架故障， 我們 首先 必須 要先了解刀架的工作原理。 2.1.1 四方 刀架換刀 工作 步驟 （ 1）刀架抬起 當換刀指令發(fā)出后，刀架電機正轉(zhuǎn)，通過蝸桿連軸器帶動 渦輪 絲杠轉(zhuǎn)動，刀架體內(nèi)孔有螺紋，與 渦輪 絲杠旋合。 渦 輪 絲杠 內(nèi)孔與刀架中心軸是動配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，渦輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。由于刀架底座和刀架體嚙合，且渦輪絲杠軸向固定，這時刀架抬起。 （ 2）刀架換刀 當?shù)都荏w抬至一定距離后，端面齒脫開。轉(zhuǎn)位套用銷釘與渦輪絲杠連接，隨渦輪絲杠一同轉(zhuǎn)動，當端面齒完全脫開，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過 160 ，球頭銷在彈簧作用下進入轉(zhuǎn)位套的槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。 （ 3）刀架定位 刀架體轉(zhuǎn)動時帶動電刷座一起轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到程序指定的刀號時，定位銷在彈簧作用下進入粗定位盤的槽中進行粗定位，同時電刷接觸導(dǎo)面使電機反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽 的限制，刀架體不能轉(zhuǎn)動，使其在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座上的端面齒嚙合實現(xiàn)精確定位。 （ 4）刀架鎖緊 刀架電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時渦輪停止轉(zhuǎn)動，蝸桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，隨加緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大，達到一定值時，在傳感器的控制下，電機停止轉(zhuǎn)動，刀架鎖緊。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 5 - - 2.1.2 六角刀架換刀工作步驟 圖 2-1 數(shù)控車 床六角回轉(zhuǎn)刀架 1活塞 2刀架體 3、 7齒輪 4齒圈 5空套齒輪 6活塞 8齒條 9固定插銷 10、 11推桿 12觸頭 刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為 4 個步驟： (1)刀架抬起 當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由 a 孔進入壓緊液壓缸的下腔，活塞 1 上升，刀架體 2 抬起，使定位用的活動插銷 10與固定插銷 9 脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪 5 結(jié)合。 (2)刀架轉(zhuǎn)位 當?shù)都芴鸷?，壓力油?c 孔進入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞 6向右移動，通過 聯(lián)接板帶動齒條 8 移動，使空套齒輪 5 作逆時針方向轉(zhuǎn)動。通過端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過 60?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪 5 分度圓周長的 1/6，并由限位開關(guān)控制。 (3)刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位之后，壓力油從 b 孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞 1帶動刀架體 2 下降。齒輪 3 的底盤上精確地安裝有 6 個帶斜楔的圓柱固定插銷 9，利用活動插銷 10 消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。刀架體 2 下降時，定位活動插銷 10 與另一個固定插銷 9 卡緊，同時齒輪 3 與齒圈 4 的錐面接觸，刀架在新的位置定位并夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪 5 脫開。 (4)轉(zhuǎn)位液壓缸 復(fù)位 刀架壓緊之后，壓力油從 d 孔進入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔，活塞 6 帶動齒條復(fù)位，由于此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪 3 在軸上空轉(zhuǎn)。 如果定位和夾緊動作正常，推桿 11 與相應(yīng)的觸頭 12 接觸，發(fā)出信號表示換刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進行切削加工。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 6 - - 回轉(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位之外，還可以采用電動機帶動離合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機構(gòu)。 2.1.3 更換主軸頭換刀 在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，以實現(xiàn)自動換刀。在轉(zhuǎn)塔的各 個主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當發(fā)出換刀指令時，各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。 圖 2-2為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸 7，主軸的回轉(zhuǎn)運動由齒輪 12 輸入。當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪 3 與齒輪 12 脫離嚙合，同時在中心液壓缸 14 的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞 15 固定在底座上，因此中心液壓缸 14 帶著由兩個推力軸承 17 和16 支承的轉(zhuǎn)塔刀架體 18 抬起，離合器 2 和 1 脫離嚙合 。然后壓力油進入轉(zhuǎn)位液壓缸，推動活塞齒條，再經(jīng)過中間齒輪使大齒輪 4 與轉(zhuǎn)塔刀架體 18 一起回轉(zhuǎn) 45，將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進入中心液壓缸 14 的下腔，使轉(zhuǎn)塔頭下降，離合器 2 和 1 重新嚙合，實現(xiàn)了精確的定位。在壓力油的作用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。最后，通過液壓撥叉移動齒輪 3，使它與新?lián)Q上的主軸齒輪 12 相嚙合。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒 5 內(nèi)，只要卸去螺釘 10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承 9采用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調(diào)整時，先卸下端蓋 6，然后擰緊螺母 8，使內(nèi)環(huán)做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。 圖 2-2 臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 7 - - 1、 2 一離合器 3、 4、 12 一齒輪 5 一套筒 6 一端蓋 7 一主軸 8 一螺母 9、 16、 17 一軸承 10 一螺釘 1l 一推動桿 13 一操縱桿 14 一液壓缸 15 一活塞 18 一轉(zhuǎn)塔刀架體 為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具，每根主軸都有操縱桿 13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推 動桿 11，頂出刀具。 轉(zhuǎn)塔主軸頭的轉(zhuǎn)位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺極為相似，但因為在轉(zhuǎn)塔上分布著許多回轉(zhuǎn)主軸部件，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。 由于空間位置的限制，主軸部件的結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計得十分堅實，因而影響了主軸系統(tǒng)的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數(shù)目必須加以限制，否則將會使結(jié)構(gòu)尺寸大為增加。 轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點在于省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復(fù)雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，并顯著地縮短了換刀時間。但由于上述結(jié)構(gòu)上的原因，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要求不太高的機 床，例如數(shù)控鉆床等。 2.1.4 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng) 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成。首先把加工過程中需要的全部刀具分別安裝在標準刀柄上，在機外進行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放到刀庫中去。換刀時先在刀庫中選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具后，將新刀裝入主軸，把舊刀放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為單獨部件安裝到機床外，并由搬運裝置運送刀具。 與轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于帶刀庫的自動換刀裝置數(shù)控機床主軸箱內(nèi)只有一個主軸，設(shè)計 主軸部件就有可能充分加強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數(shù)量很大的刀具，因而能進行復(fù)雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床。 刀庫是自動換刀裝置的主要部件，其容量、布局以及結(jié)構(gòu)對數(shù)控機床的設(shè)計有很大的影響。 根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設(shè)計成多種樣式。以下列出了幾種。圖 2-3 (a-d)是單盤式刀庫，為適應(yīng)機床主軸的布局， 刀庫的刀具軸線可以按不同的方向配置圖 2-3 (a-c），圖 2-3 (d)是刀具可做 90翻轉(zhuǎn)的圓盤刀庫，采用這種結(jié)構(gòu)能夠簡化取刀動作，刀庫容量通常為 1530 把，因取刀方便，所以應(yīng)用最為廣泛。圖 2-3(e)是鼓輪彈倉式刀庫，其結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的空間內(nèi)，它的容量較大，但取刀較復(fù)雜。圖 2-3 (f)是鏈式刀庫，其結(jié)構(gòu)有較大的靈活性，存放刀具數(shù)量也較多，選刀和取刀動作十分簡單。當鏈條較長時，可以增加支承鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率。圖 2-3 (g)和圖2-3(h)分別為多盤式和格子式刀庫，他們雖然也具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點，但選刀和取刀復(fù)雜，應(yīng)用較少。圖 2-4 為一龍 門加工中心采用的鏈式刀庫，圖 2-5 為一立式加工中心的圓盤式刀庫。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 8 - - 圖 2-3 單盤式刀庫 圖 2-4 鏈 式刀庫 圖 2-5 圓盤式刀庫 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 9 - - 2.1.5 刀具交換裝置 數(shù)控機床的刀具交換方式通常分為有刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換和采用機械手交換刀具兩類。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對機床的生產(chǎn)率和工作可靠性有直接影響。 由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)換刀的裝置，在換刀換刀時必須先將用過的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，兩個動作不能同時進行，因此換刀時間長。 采用機械手換刀的方式應(yīng)用最為廣泛，這是因為機械手換刀有很大的靈活性而且可以減少換刀時間。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置對應(yīng)的記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 中，不論刀具放在哪個刀套內(nèi)都始終記憶著它的軌跡。刀庫上裝有位置檢測裝置，可以檢測出每個刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上愛設(shè)有機械原點使每次選刀時 ，就近選取，如對于盤式刀庫來說，每次選刀運動角度都不會超過 180。 圖 2-6 為機械手工作過程 圖 2-6 機械手工作過程 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 10 - - 2.2 刀架常見故障 2.2.1 刀架、刀庫及換刀常見故障： 1.刀架刀位轉(zhuǎn)不停 故障原因處理方法 故障原因 處理方法 系統(tǒng)無 +24V； COM 輸出 用萬用表量系統(tǒng)出線端，看這兩點輸出電壓是否正常或存在，若電壓不存在，則為系統(tǒng)故障，需更換主板或送廠維修 系統(tǒng)有 +24V； COM 輸出，但 與刀架發(fā)信盤連線斷路；或 是 +24V 對 COM 地短路 用萬用表檢查刀架上的 +24V、 COM地與系統(tǒng)的接線是否存在斷路；檢查 +24V 是否對 COM 地短路，將 +24V 電壓拉低 系統(tǒng)有 +24V； COM 輸出，連 線正常，發(fā)信盤的發(fā)信電路 板上 +24V 和 COM 地回路有 斷路 發(fā)信盤長期處于潮濕環(huán)境造成線路氧化斷路，用焊錫或?qū)Ь€重新連接 刀位上 +24V 電壓偏低，線路上的上拉電阻開路 用萬用表測量每個刀位上的電壓是否正常，如果偏低，檢查上拉電阻，若是開路，則更換 1/4W2K 上拉電阻 系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)控制信號 TL-無輸出 用萬用表量系統(tǒng)出線端，看這一點的輸出電壓是否正?；虼嬖?，若電壓不存在，則為系統(tǒng)故障，需更換主板或送廠維修 系統(tǒng)有反轉(zhuǎn)控制信號 TL- 輸出，但與刀架電機之間的回路存在問題 檢 查各中間連線是否存在斷路，檢查各觸點是否接觸不良，檢查強電柜內(nèi)直流繼電器和交流接觸器是否損壞 刀位電平信號參數(shù)未設(shè)置好 檢查系統(tǒng)參數(shù)刀位高低電平檢測參數(shù)是否正常，修改參數(shù) 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 11 - - 霍爾元件損壞 在對應(yīng)刀位無斷路的情況下，若所對應(yīng)的刀位線有低電平輸出，則霍爾元件無損壞，否則需更換刀架發(fā)信盤或其上的霍爾元件。一般四個霍爾元件同時損壞的機率很小 磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強 更換磁塊或增強磁性，若磁塊在刀架抬起時位置太高，則需調(diào)整磁塊的位置，使磁塊對正霍爾元件 系統(tǒng)有反轉(zhuǎn)控制信號 TL- 輸出，但與刀架 電機之間的回路存在問題 檢查各中間連線是否存在斷路，檢查各觸點是否接觸不良，檢查強電柜內(nèi)直流繼電器和交流接觸器是否損壞 11刀位電平信號參數(shù)未設(shè)置好 檢查系統(tǒng)參數(shù)刀位高低電平檢測參數(shù)是否正常，修改參數(shù) 12霍爾元件損壞 在對應(yīng)刀位無斷路的情況下，若所對應(yīng)的刀位線有低電平輸出，則霍爾元件無損壞，否則需更換刀架發(fā)信盤或其上的霍爾元件。一般四個霍爾元件同時損壞的機率很小 13磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強 更換磁塊或 增強磁性，若磁塊在刀架抬起時位置太高，則需調(diào)整磁塊的位置，使磁塊對正霍爾元件 2 刀架有時不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法 刀架的控制信號受干擾 系統(tǒng)可靠接地，特別注意變頻器的接地，接入抗干擾電容 刀架內(nèi)部機械故障，造成的偶爾卡死 維修刀架，調(diào)整機械 3.刀架不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法 刀架電機三相反相或缺相 將刀架電機線中兩條互調(diào)或檢查外部供電 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 12 - - 系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號 TL+無 輸出 用萬用表量系統(tǒng)出線端，量度 +24V和 TL+兩觸點，同時手動換刀，看這兩點的輸出電壓是否有 +24V，若電壓不存在，則為系統(tǒng)故障 ，需送廠維修或更換相關(guān)IC 元器件 系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號 TL +輸 出正常，但控制信號這一回 路存在斷路或元器件損壞 檢查正轉(zhuǎn)控制信號線是否斷路，檢查這一回路各觸點接觸是否良好；檢查直流繼電器或交流接觸器是否損壞 刀架電機無電源供給 檢查刀架電機電源供給回路是否存在斷路，各觸點是否接觸良好，強電電氣元器件是否有損壞；檢查熔斷器是否熔斷 上拉電阻未接入 將刀位輸入信號接上 2K 上拉電阻，若不接此電阻，刀架在宏觀上表現(xiàn)為不轉(zhuǎn)，實際上的動作為先進行正轉(zhuǎn)后立即反轉(zhuǎn)，使刀架看似不動 機械卡死 通過手搖 使刀架轉(zhuǎn)動，通過松緊程度判斷是否卡死，若是 ,則需拆開刀架，調(diào)整機械，加入潤滑液 反鎖時間過長造成的 機械卡死 在機械上放松刀架，然后通過系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)刀架反鎖時間 刀架電機損壞 拆開刀架電機，轉(zhuǎn)動刀架，看電機是否轉(zhuǎn)動，若不轉(zhuǎn)動，再確定線路沒問題時，更換刀架電機 刀架電機進水造成電 機短路 烘干電機，加裝防護，做好絕緣措施 4.刀架鎖不緊 故障原因處理方法 發(fā)信盤位置沒對正 拆開刀架頂蓋，旋動并調(diào)整發(fā)信盤位置，使刀架的霍爾元件對準磁塊，使刀位停在準確位置 系統(tǒng)反鎖時間不夠長 調(diào)整系統(tǒng)反鎖 時間參數(shù) 機械鎖緊機構(gòu)故障 拆開刀架，調(diào)整機械，檢查定位銷是否折斷 5.刀架某一刀位轉(zhuǎn)不停，其余刀位正常 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - - 13 - - 故障原因處理方法 此位刀的霍爾元件損壞 確認是哪個刀位使刀架轉(zhuǎn)不停，在系統(tǒng)上轉(zhuǎn)動該位刀，用萬用表量該位刀位信號觸點對 +24V 觸點是否有電壓變化，若無變化，則可判定為該位刀霍爾元件損壞，更換發(fā)信盤或霍爾元件 此位刀信號線斷路，造成 系統(tǒng)無法檢測到位信號 檢查該刀位信號與系統(tǒng)的連線是否存在斷路 系統(tǒng)的刀位信號接收電路 有問題 當確定該刀位霍爾元件沒問題，以及該刀位與系統(tǒng)的信號連線也沒問題 的情況下更換主板 6.輸入刀號能轉(zhuǎn)，但直接按換刀鍵刀架不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法 霍爾元件偏離磁塊，置于磁塊前面，手動鍵換刀時，刀架剛一轉(zhuǎn)動就檢測到刀架到位信號，然后馬上反轉(zhuǎn)刀架 檢查刀架發(fā)信盤上的霍爾元件是否偏離位置，調(diào)整發(fā)信盤位置，使霍爾元件對正磁塊 手動換刀鍵失靈 更換手動換刀鍵 7.刀架只正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn) 故障原因處理方法 故障原因 排除方法 系統(tǒng)刀架反鎖信號 TL 無輸出 首先換刀過程中測量系統(tǒng)側(cè)該點輸出端信號與 +24V 間電壓有無變化如無變化說明主板輸出電路 IO 故障需更換 IO或返廠維修。 系統(tǒng) TL 信號有輸出，但該信號的輸出信號線斷路。 如測量系統(tǒng)側(cè)有輸出，可排除系統(tǒng)原因，再測量直流繼電器線圈電壓有無變化，如果沒有說明該控制線路間斷路，用表測量該回路，需重新?lián)Q線。 反轉(zhuǎn)輸出信號控制直流繼電器和交流接觸器損壞。 如系統(tǒng)與線圈都正常，再檢查繼電器與接觸器線圈間電壓是否有故障，觸點間接觸是否良好，當線圈通電后，常開觸點是否吸和，如元器件故障需更換元器件。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 14 - 第三章 典型的刀架故障 實例分析 3.1 加工中心刀架故障實例分析 例 1： 一加工中心使用一段時間后出現(xiàn)換刀故障，刀插入主軸刀孔時，發(fā) 生了錯位，機床上無任何報警。 故障分析：在對機床進行了仔細的觀察后，發(fā)現(xiàn)造成刀具插入錯位是因為主軸定向后又偏移了原來的位置，在使用手動方式檢查主軸定向發(fā)現(xiàn)：主軸在定向完成后位置是正確的，當用手動一下主軸后，主軸會慢慢的向使力的相反方向轉(zhuǎn)動一小段距離，逆時針旋轉(zhuǎn)時在定向完成后只轉(zhuǎn)一點，再力向順時針旋轉(zhuǎn)后能返回到原來的位置，為了確認電氣部分是否正常，在主軸定向后檢查了有關(guān)的信號均正常，由于定向控制是通過編碼器進行檢測的，因此對編碼器產(chǎn)生了懷疑，。對該部分的電氣和機械連接進行了檢查，當將主軸的編碼器拆開后即發(fā)現(xiàn)編 碼器上的連軸器止退螺釘松動且已經(jīng)向后移。因而出現(xiàn)工作時編碼器與檢測齒輪不能同步，使主軸的定向位置不準，造成了換刀錯位故障。 例 2： 某加工中心采用凸輪機械手換刀，機械手換刀過程中，動作中斷，發(fā)出報警，顯示內(nèi)容為：機械手伸出故障。 分析及處理：根據(jù)報警內(nèi)容，機床是因為無法進行下一步“從主軸和刀庫中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報警。 機械手未能伸出完成從主軸和刀庫中拔刀動作，其原因可能有： （ 1）松刀感應(yīng)開關(guān)失靈 在換刀過程中，各動作的完成信號均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出，只有上一動作完成后菜能進行下一動作。第三步為“ 主軸松刀”，如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號，則機械手“拔刀”就不會動作。檢查兩感應(yīng)開關(guān)，信號正常。 （ 2）松刀電磁閥失靈 主軸的 松刀，是由電磁閥接通液壓缸來完成的 。如電磁閥失靈，主軸就無法松刀。檢查主軸松刀電磁閥動作正常。 （ 3）松刀液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位。檢查液壓缸，動作正常，行程到位，油壓正常，無漏油現(xiàn)象。 （ 4）機械手系統(tǒng)有問題 建立不起“拔刀”條件，其原因可能是電動機控制電路有問題。檢查電動機控制電路系統(tǒng)正常。 （ 5）主軸系統(tǒng)有問題 刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀 具柄尾端的拉釘拉緊的 ；松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動拉釘，使刀具右移而在主軸錐孔中不變松。 主軸系統(tǒng)不松刀的原因估計有以下幾點：刀具尾部拉釘長度不夠，致使液壓缸雖已到位，而仍未將當?shù)谰唔斔桑焕瓧U尾部空心釘位置其了變化，使液壓缸行程滿足不了松刀要求；頂桿出了問題，已變形或磨損；彈簧卡頭出故障，不能張開；主軸裝配時，刀具移動量調(diào)的太小，致使在使用中的 一些綜合因素不能滿足松刀條件。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 15 - 處理方法：拆下松刀液壓缸，檢查發(fā)現(xiàn)，這一故障 系裝配時，空心釘?shù)纳斐隽空{(diào)整的太小，故液壓缸行程到位后，刀具在主軸錐孔中的壓力不夠，刀具無法取出。調(diào)整空心螺釘?shù)纳斐隽?，保證液壓缸到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為 0.40.4mm。經(jīng)以上調(diào)整，故障排除。 例 3： 一臺 加工中心 換刀臂平移到位后，無拔刀動作， ATC 的動作起始狀態(tài)是：主軸保持要交換的舊刀，換刀臂在 B 位置，換刀臂在上部位置，刀庫已將要交換的新刀具定位。 故障分析： 自動換刀的順序為： 換刀臂左移（ B A）換刀臂下降（從刀庫拔刀）換刀臂右移 (A B)換刀臂上升換刀臂右移（ B C ，抓住主 軸中刀具）主軸液壓缸下降（松刀）換刀臂下降（從主軸拔刀）換刀臂旋轉(zhuǎn) 180 度（兩刀具交換位置）換刀臂上升（裝刀）主軸液壓缸上升（抓刀）換刀臂左移（ C B）刀庫轉(zhuǎn)動（找出舊刀具位置）換刀臂左移（ B A 返回刀具給刀庫）換刀臂右移（ A B）刀庫轉(zhuǎn)動（找下一把刀）。 換刀臂平移至 C 位置時，無拔刀動作，分析原因，有幾種可能： SQ2 無信號，所以未輸出松刀電磁閥 YV2 的電壓，主軸仍處于抓刀狀態(tài)，換刀臂不能下移 松刀接近開關(guān) SQ4 無信號，則換刀臂升降電磁閥 YV1 狀態(tài)不變，換刀臂不下降 電磁閥有故 障，給予信號也不動作。逐步檢查，發(fā)現(xiàn) SQ4 未發(fā)出信號，進一步對 SQ4 進行檢查，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過大導(dǎo)致接近開關(guān)無信號輸出，產(chǎn)生動作障礙。 3.2 六角刀架故障實例分析 例 1： 一臺配有 FANUC-0imate 系統(tǒng)的大連機床廠六刀位車床，選到正常但是當所選到刀位后不能正常鎖緊。系統(tǒng)報警：換刀超時。 故障分析：刀架選刀正常，正傳正常，就是不能反向鎖緊。說明渦輪蝸桿傳動正常，初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上，發(fā)現(xiàn)刀具反向鎖緊刀位信號是由一個位置開關(guān)來控制發(fā)出的，是不是該開關(guān)即周圍線路存在問題呢？為了確認 這個故障原因，打開刀架的頂蓋和側(cè)蓋，利用萬用表參照電路圖檢查線路，發(fā)現(xiàn)線路未有開路和短路，通過用手按動刀架反向鎖緊開關(guān)，觀察梯形圖顯示有信號輸入，至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位，位置微動開關(guān)未動作。于是重新?lián)Q刀一次來觀察下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：果然擋塊運動未到位，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反轉(zhuǎn)鎖緊時位置開江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 16 - 關(guān)的擋塊運動不到位？于是把該軸套進行了軸向定位處理，將刀架頂蓋裝好。結(jié)果刀架鎖緊正常了。 解決辦法：對軸套 進行軸向定位故障解決。 例 2： 一臺六工位刀架換刀時所有刀位都找不到，刀架旋轉(zhuǎn)數(shù)周后停止，并且數(shù)控系統(tǒng)顯示換刀報警，換刀超時或沒有信號輸入。 故障分析： 對于該故障，可排除機械故障，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.磁元件脫落； 2.六個霍爾元件同時全部損壞； 3.霍爾元件的供電和信號電路開路導(dǎo)致無電壓信號輸出； 其中一第三種可能性最大，因此找來電路圖，利用萬用表對霍爾元件的線路進行檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)刀架檢測線路端子排上的 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)電氣柜引 出的 24V 線頭脫落，接上后仍沒有反應(yīng)。由此判斷是該線斷線造成的故障。 解決辦法：利用同規(guī)格導(dǎo)線替代斷線后，故障排除。 3.3 四方刀架故障實例分析 例 1： 一臺四刀位數(shù)控車床，發(fā)生一號刀位找不到，其它刀位能正常換刀的現(xiàn)象。 故障分析：由于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確定是電氣方面的故障?？赡苁窃摰段恢車幕魻栐捌渲車€路出現(xiàn)問題，導(dǎo)致該工位信號不能輸送給 PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn)： 1 好刀位霍爾元件的 24V 供電正常， GND 線路為正常， T1 信號線正常，因此可以判定是霍爾元 件損壞導(dǎo)致該刀位信號無法發(fā)出。 解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號刀位找到。 例 2: 配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，開機時發(fā)現(xiàn)，當機床進行換刀動作時，主軸也隨之轉(zhuǎn)動。 分析與處理過程：由于該機床采用的是安川變頻器控制主軸，主軸轉(zhuǎn)速是通過系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。根據(jù)以往的經(jīng)驗，安川變頻器對輸入信號的干擾比較敏感，因此初步確認故障原因與線路有關(guān)。 為了確認，再次檢查了機床的主軸驅(qū)動器、刀架控制的原理圖與實際接線，可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨立，不存在相互影響。 進一步檢查變頻器的輸入模擬量屏蔽電纜布線 與屏蔽線連接，發(fā)現(xiàn)該電纜的布線位置與屏蔽線均不合理，將電纜重新布線并對屏蔽線進行重新連接后，故障消失。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 17 - 致謝 ： 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在論文寫作過程中，得到了屈海軍老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，屈老師都始終給予我細心的 指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹向 屈 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 另外，我還要感謝我的父母，是他們養(yǎng)育了我，給我提供了學(xué)習的條件，謝謝你們！ 還有那些給予過我無私幫助的同學(xué)們，謝謝你們了！ 最后我還要感謝數(shù)學(xué)系和我的母校 徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 四年來對我的 培養(yǎng) 。 江蘇徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校 05 屆高職畢業(yè)設(shè)計（論文） - 18 - 參考文獻 1. 曹琰 數(shù)控機床應(yīng)用與維修 北京：電子工業(yè)出版社， 1994； 2. 李福生等 實用數(shù)控機床技術(shù)手冊 北京：北京出版社， 1993 3. 張樹森 .機械工程學(xué) .遼寧；東北大學(xué)出版社， 2001； 4. 屈海軍 黃云林 數(shù)控機床操作與 維護科學(xué)出版社， 2009 5. 徐衡 數(shù)控機床維修 FANUC 系統(tǒng)實用技術(shù)叢書， 2005 6. 盧斌 數(shù)控機