畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控車床四工位刀架電路的PLC控制設(shè)計(jì)

1、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第1章 機(jī)械結(jié)構(gòu)1.1刀架總述數(shù)控刀架安裝在數(shù)控車床的滑板上。它上面可以裝夾多把刀具，在加工中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀刀架的作用是裝夾車刀，孔加工刀具及螺紋刀具并能準(zhǔn)確迅速的選擇刀具進(jìn)行對(duì)工件的切削。刀架滑板由縱向（z軸）滑板和橫向（x軸）滑板組成，縱向滑板安裝在床身導(dǎo)軌上，可以沿床身縱向運(yùn)動(dòng)，橫向滑板安裝在縱向滑板上，能沿縱向滑板的導(dǎo)軌進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，刀架滑板的作用是安裝在其上的刀架刀具在加工中實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1.2換刀的機(jī)械原理按下?lián)Q刀鍵或輸入換刀指令后，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器，蝸桿帶動(dòng)渦輪，螺紋帶動(dòng)螺母刀架體松開(kāi)并上抬，轉(zhuǎn)位、找刀刀架體的上方有一發(fā)信盤

2、，盤中每一到刀位都安裝一霍爾開(kāi)關(guān)刀架體旋轉(zhuǎn)到一刀位時(shí)。該刀位的傳感器件向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)將收到的實(shí)際刀位信號(hào)與指令刀位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號(hào)相同時(shí)，說(shuō)明刀架體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器ka1釋放，繼電器ka2得電吸合，換刀電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，粗定位銷在在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤的凹槽中進(jìn)行粗定位，由于粗定位槽的限制刀架體不能反轉(zhuǎn)只能在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座的端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位，電動(dòng)機(jī)做適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。繼續(xù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力。刀架體被鎖緊時(shí)。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，換刀結(jié)束。第2章 電動(dòng)刀架的電氣控制2.1刀架拆卸順序a、使刀架處于松開(kāi)狀態(tài)，拆下上蓋1，拆下發(fā)訊盤2

3、上的電線，然后拆下小鑼母3、發(fā)訊盤2、磁鋼座4。b、取出大螺母5內(nèi)兩只m4螺釘，卸下大螺母5及止退圈6、平面軸承、離合盤7。c、取下上刀體11，拆下外端齒16、螺桿19、螺母18、離合削8、反靠銷10（注意外端齒16、螺母18相對(duì)于上刀體11的位置。d、拆下電機(jī)、聯(lián)接座12、端蓋22。e、從端改22端，向聯(lián)接座12端敲出蝸桿23以軸承。f、卸下中軸14，取出蝸輪15及平面軸承，卸下反靠盤17。2、裝配順序a、裝配時(shí)所有零件清洗上油，傳動(dòng)部位上潤(rùn)滑脂。b、按拆卸反順序裝配。c、刀架在嚙合狀態(tài)時(shí)，上刀體11與下刀體13應(yīng)四面平行，反靠銷10應(yīng)在反靠盤17槽中，離合銷8應(yīng)在離合盤7平面上，大約離槽1

4、25度左右。d、用內(nèi)六角扳手轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，使刀架端齒處于松開(kāi)狀態(tài)，擰緊大螺母5，然后稍稍松開(kāi)一點(diǎn)大螺母5，使大螺母5上的螺孔與止退圈6上的螺孔對(duì)準(zhǔn)，裝上2m5防松螺釘，在轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿使刀架鎖緊。e、使刀架鎖緊，調(diào)整磁鋼21與霍爾元件（發(fā)訊盤3中）的相對(duì)位置，使刀架處于要刀位置。圖6-1拆裝順序及結(jié)構(gòu)圖2.2工作原理微機(jī)發(fā)出換刀信號(hào)，控制繼電器動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪、蝸桿、螺桿將銷盤上升至一定高度時(shí)，離合銷進(jìn)入離合盤槽，離合盤帶動(dòng)離合銷，離合銷帶動(dòng)銷盤，銷盤帶動(dòng)上刀體轉(zhuǎn)位，當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到所需刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷進(jìn)入反靠盤槽，離合銷從離合盤槽中爬出，刀架完成粗定位。同時(shí)銷盤下

5、降端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。（15t）反轉(zhuǎn)時(shí)間到，繼電器動(dòng)作，電機(jī)停止。（5/3t）延時(shí)績(jī)電器動(dòng)作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，并向微機(jī)發(fā)出回答信號(hào)，加工程序開(kāi)始。2.3電動(dòng)刀架的電氣控制電動(dòng)刀架的電氣控制分強(qiáng)電和弱電兩部分，強(qiáng)電部分有三相電源驅(qū)動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)刀架的松開(kāi)、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動(dòng)作；弱電部分主要由位置傳感器發(fā)訊盤構(gòu)成。發(fā)訊盤采用霍爾傳感器發(fā)訊。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同，發(fā)訊盤及相應(yīng)控制也不相同，現(xiàn)分別說(shuō)明：2.3.1 5/3t型換刀時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)將相應(yīng)刀位線（t1t4）接地，然后等待回答信號(hào)，刀架的松開(kāi)、轉(zhuǎn)位、鎖緊動(dòng)作均由控制箱完成。圖2-2電氣控制圖 引腳1234

6、56789101112131415功能t1t2t3t4t5t6到位電源線色黃橙藍(lán)白粉紅紫綠紅表6-1刀架信號(hào)接口（15芯孔式插頭）引腳1234功能peuvw線色黃綠黑黑黑表2-2刀架電機(jī)線接口（4芯針式航空插頭）2.3.2 15t型圖2-3刀架電機(jī)控制圖換刀時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)將低電平有效的正轉(zhuǎn)信號(hào)送出，然后檢測(cè)相應(yīng)刀位信號(hào)線（t1t4），當(dāng)所要刀位信號(hào)線有效（低電平）后，撤消正轉(zhuǎn)信號(hào)，同時(shí)給出反轉(zhuǎn)信號(hào)，系統(tǒng)已設(shè)定反轉(zhuǎn)時(shí)間，反轉(zhuǎn)時(shí)間到，撤消反轉(zhuǎn)信號(hào)。該種方式我廠也配有控制箱，可代替交流接觸器，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用。引腳123456789101112131415功能t1t2t3t4t5t6地電源線色黃

7、橙藍(lán)白粉紅紫綠紅表2-3刀架信號(hào)線接口（15芯孔式插頭）引腳1234功能peuvw線色黃綠黑黑黑表2-4刀架電機(jī)線接口（4芯針式航空插頭）a、正位（鎖進(jìn)）信號(hào)：有些立式刀架提供正位（鎖進(jìn)）信號(hào)，由霍爾傳感器發(fā)訊，低電平有效。（ld4-0625刀架，正位信號(hào)由微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)信，低電平有效）該信號(hào)由一根灰色線在插頭（15芯孔式插頭）外單獨(dú)引出。b、霍爾發(fā)訊盤：采用開(kāi)關(guān)型、單記性極性霍爾傳感器發(fā)訊。其輸出為npn型常開(kāi)輸出，低電平有效，最大額定輸出電流25ma。使用電源為12v/24vdc。c、有的發(fā)訊盤設(shè)計(jì)有限流保護(hù)電路。如果發(fā)訊盤的輸出電流大于額定輸出電流則保護(hù)電路啟動(dòng)，切斷所有刀位信號(hào)輸出電流（刀

8、架連轉(zhuǎn)）。此時(shí)需斷開(kāi)發(fā)訊盤電源，排除電路故障，重新上電即能正常工作。因此刀架接線時(shí)應(yīng)確認(rèn)發(fā)訊盤的負(fù)載電流是否符合要求。例如不能用發(fā)訊盤直接帶繼電器等大負(fù)載器件，另外加上拉電阻時(shí)上拉電阻阻值不可太小。帶保護(hù)的發(fā)訊盤有12v和24vdc兩種規(guī)格，使用前應(yīng)確認(rèn)所使用發(fā)訊盤的電源規(guī)格。d、上拉電阻：有些cnc系統(tǒng)要求刀位輸入信號(hào)高電平有效，此時(shí)應(yīng)加上拉電阻，上拉電阻阻值及功率不可太小，以免損壞發(fā)訊盤。建議在24v電源下使用1.5k2.2k，1/2w電阻；在12電源下使用6201500，1/2w電阻。第3章 數(shù)控車床刀架plc控制3.1過(guò)程分析以四工位自動(dòng)刀架為例，刀架電機(jī)采用三相交流380v供電，正轉(zhuǎn)

9、是驅(qū)動(dòng)刀架正向旋轉(zhuǎn)，各刀具按順序依次經(jīng)過(guò)加工位置，刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，刀架自動(dòng)鎖死，保證刀具能夠承受切削力。每把刀具各有一個(gè)霍爾位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)。換刀動(dòng)作由t指令或手動(dòng)換刀按紐啟動(dòng)，換刀過(guò)程如下：(a)刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)；(b)檢測(cè)到所選刀位的有效信號(hào)，停止刀架電機(jī)，并延時(shí)（100s）；(c) 延時(shí)結(jié)束后刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死刀架，并延時(shí)（500s）；(d) 延時(shí)結(jié)束后停止刀架電機(jī)，換刀完成。3.2安全互鎖(1)刀架電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間旋轉(zhuǎn)（如20s），而檢測(cè)不到刀位信號(hào)，則認(rèn)為刀架出現(xiàn)故障，立即停止刀架電機(jī)，以防止將其損壞并報(bào)警提示；過(guò)熱報(bào)警時(shí)，停止換刀過(guò)程，并禁止自動(dòng)加工；3.3程序設(shè)計(jì)3.3.1 車床刀架用t指令換刀

10、的c語(yǔ)言plc處理程序if(x2&ox80)=4 /若電機(jī)過(guò)熱（x2.7為0） *sys_ext_alm()|=4; /則顯示2號(hào)外部報(bào)警：刀架電機(jī)過(guò)熱mod_t_code(0)=-1; /強(qiáng)制t指令完成return; /從t指令處理程序返回到plc主程序 （以下簡(jiǎn)稱“返回”）eles /否則 *sys_ext_alm()&=4; /清楚2號(hào)外部報(bào)警t_no=mod_t_code(0)/100; /由t指令獲得所要選的刀號(hào) /列如t121，指選1號(hào)刀具，刀偏值取21號(hào)if(t_stage_dwellplcl_time); /若設(shè)定的換刀延時(shí)時(shí)間未完成 t_stage_dwell-=plcl_t

11、ime; /則延時(shí)時(shí)間減去本程序執(zhí)行周期的掃描時(shí)間 reture; /并且返回else /否則t_stage_dwell=0; /清零為下次延時(shí)準(zhǔn)備 /進(jìn)入switch結(jié)果，執(zhí)行換刀順序的下一步switch(t_stage) /讀取換刀順序標(biāo)記case 0: /換刀第0步 y0|=ox40; /輸出y0.6步，刀架正轉(zhuǎn) break; /退出switch結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱“退出”）case 1: /換刀第1步if(x3&oxf)!=(18 000) /若超過(guò)8s沒(méi)有找到目標(biāo)刀位*sys_ext_alm()|=8; /則顯示3號(hào)外部報(bào)警：換刀超時(shí)y0&= ox40; /停止電機(jī)mod_t_code(0

12、)=-1; /t指令強(qiáng)制完成break; /退出else *sys_ext_alm()&=8; /否則清楚3號(hào)外部報(bào)警break; /退出y0&=ox40; /否則，表示以到達(dá)所選刀位，y0.置零，停止刀架正轉(zhuǎn)t_stage_dwell=100; /設(shè)定停止延時(shí)=100msbreak; /退出case 2; /換刀第2步y(tǒng)0|=ox80; /y0.7置1，刀電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死刀架t_stage_dwell=500; /反轉(zhuǎn)時(shí)間為500msbreak; / 退出case 3; /換刀第3步y(tǒng)0&=ox80; /y0.7置0，刀架電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)mod_t_code(0)=-1; /置t指令完成標(biāo)記brea

13、k; /退出t_stage+; /換刀順序標(biāo)記加1 /若順利，下面的程序掃描周期中 /待延時(shí)時(shí)間完成后自動(dòng)進(jìn)入換刀順序過(guò)程的下一步3.4刀架控制邏輯3.4.1控制邏輯刀架控制邏輯見(jiàn)表2-1分類條件結(jié)果執(zhí)行t代碼 自動(dòng)方式下零件加工成功程序中t代碼與實(shí)際刀位不符時(shí)刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)有效，信號(hào)一直保持到實(shí)際刀位與編程中t代碼一致，然后刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)自動(dòng)生效。反轉(zhuǎn)信號(hào)的保持時(shí)間由機(jī)床參數(shù)設(shè)定連續(xù)換刀 手動(dòng)方式下按下?lián)Q刀鍵，直至刀架轉(zhuǎn)到所需位置 刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)有效，直至換刀鍵松開(kāi)，然后刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)自動(dòng)生效。反轉(zhuǎn)信號(hào)的保持時(shí)間由機(jī)床設(shè)定點(diǎn)動(dòng)換刀手動(dòng)方式下短促按下手動(dòng)換刀鍵刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)有效，直至刀架轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀位，然

14、后刀架反轉(zhuǎn)信號(hào)自動(dòng)生效表2-13.4.2信號(hào)地址、名稱和意義刀架控制的有關(guān)信號(hào)地址、名稱和意義見(jiàn)表2-2輸入信號(hào)類型地址及名稱意義i/oplc信號(hào)i0.0、i0.1、i0.2、i0.3刀位反饋信號(hào)刀架在t1位時(shí)i0.0為onnckplc信號(hào)v25002000.0、v25002000.1、v25002000.2、v25002000.3零件程序中的t1、t2、t3、t4讀入編程指令t1,則v25002000.0為onv31000000.2有效運(yùn)動(dòng)方式“手動(dòng)”off時(shí)為自動(dòng)方式mcpplc信號(hào)v1000000.3換刀鍵（k4）按下k4，v1000000.3為on輸出信號(hào)類型地址及名稱意義plci/o

15、信號(hào)q0.4、q0.5刀架正反轉(zhuǎn)輸出刀架正反轉(zhuǎn)信號(hào)plcmcpv11000000.3刀架運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示刀架正反轉(zhuǎn)時(shí)，led4亮表2-23.4.2自動(dòng)換刀系統(tǒng)1.自動(dòng)換到系統(tǒng)i/o口定義（1）輸入i口i0.0、i0.1、i0.2、i0.3:刀位檢測(cè)信號(hào)；i0.4:鎖緊到位檢測(cè)信號(hào)；i2.1：機(jī)床面板上的手動(dòng)換刀鍵；i2.2：零件程序中的t指令正轉(zhuǎn)信號(hào)；i2.3：零件程序中的t指令反轉(zhuǎn)信號(hào)。（2）輸出o口q0.4：刀架正轉(zhuǎn)；q0.5:刀架反轉(zhuǎn)；q0.6:換刀故障指示燈。2.自動(dòng)換刀系統(tǒng)自動(dòng)控制圖2-1刀架電路外部連接圖（1） 自動(dòng)換刀系統(tǒng)工作原理手動(dòng)方式下，當(dāng)短促或長(zhǎng)時(shí)間按手動(dòng)換刀鍵sb1后，網(wǎng)絡(luò)1

16、單元i2.1為1，使輔助輸出m1.1閉合，并由其自身的常開(kāi)自鎖，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)5中的q0.4接通中間繼電器ka1線圈，刀架正轉(zhuǎn)到與其相鄰的一個(gè)工位或刀架正轉(zhuǎn)一直保持按鍵松開(kāi)。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測(cè)判斷其有無(wú)旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由i0.0、i0.1、i0.2、i0.3、i0.4五個(gè)工位位置輸入信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器m0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)該工位后，m0.1閉合，從而斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)1中的m1.1,使網(wǎng)絡(luò)5中的q0.4斷開(kāi)，刀架停轉(zhuǎn)。自動(dòng)方式下、網(wǎng)絡(luò)3中當(dāng)零件加工程序t正轉(zhuǎn)信號(hào)i2.2接通后，使輔助繼電器m1.2閉合，并由其自身的常開(kāi)自鎖，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)5中的q0.4接通中間繼電器ka1線圈，刀架正轉(zhuǎn)一直保持到刀位與編

17、碼t相等。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測(cè)判斷其有無(wú)旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由i0.0、i0.1、i0.2、i0.3、i0.4五個(gè)工位位置輸入信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器m0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)該工位后，m0.1閉合，從而斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)1中的m1.1,使網(wǎng)絡(luò)5中的q0.4斷開(kāi)，刀架停轉(zhuǎn)；反轉(zhuǎn)同理，在網(wǎng)絡(luò)4中，當(dāng)閉合m1.3并由其自身常開(kāi)自鎖，同時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)6中的q0.5接通中間繼電器ka2線圈，刀架反轉(zhuǎn)一直保持到刀位與編碼t相等。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測(cè)判斷其有無(wú)旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由i0.0、i0.1、i0.2、i0.3、i0.4五個(gè)工位位置輸入信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器m0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)該工位后，m0.1閉合，從而斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)1中的m1.1

18、使網(wǎng)絡(luò)6中的q0.5斷開(kāi)，刀架停轉(zhuǎn)。圖2-2（2） 自動(dòng)換刀系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)監(jiān)控 在網(wǎng)絡(luò)7中，由t37設(shè)定值控制刀架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，若長(zhǎng)時(shí)間刀架轉(zhuǎn)不到位，則使輸出q0.6閉合控制hl2閃爍報(bào)警。第4章 數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī)調(diào)試機(jī)床的各個(gè)部分安裝就緒后應(yīng)做好一下工作一、在手動(dòng)方式下調(diào)試x軸z軸方向上的進(jìn)給與后退二、在手動(dòng)方式下完成機(jī)床的回零三、在手動(dòng)與指令輸入的方式下。調(diào)試主軸的正反轉(zhuǎn)與無(wú)級(jí)調(diào)速四、在手動(dòng)與指令輸入方式完成道具的自動(dòng)換刀經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般都配有四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，它是根據(jù)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)改造傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)備的需要，同時(shí)兼顧刀架在機(jī)床上能夠獨(dú)立控制的需要而設(shè)計(jì)的。現(xiàn)有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，其結(jié)構(gòu)主要有插銷式和端

19、齒盤式。由于刀架生產(chǎn)廠家無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此，其結(jié)構(gòu)、尺寸各異。而無(wú)論是哪一類刀架，要使其正常工作，均涉及到機(jī)械、電氣、控制系統(tǒng)等多方面的穩(wěn)定、可靠工作。一旦出現(xiàn)某種故障現(xiàn)象，則可能是機(jī)械原因，也可能是電氣、控制系統(tǒng)方面的原因。因此，應(yīng)根據(jù)不同故障類型，找準(zhǔn)原因，準(zhǔn)確迅速確定故障點(diǎn)，方能及時(shí)排除故障?，F(xiàn)以目前使用較多的端齒盤式四工位自動(dòng)刀架可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象加以分析，確定其排除方法。其它類型的刀架，雖其結(jié)構(gòu)、尺寸、元器件類型號(hào)各有差異，但故障原因大多雷同，也可參照此法加以排除。4.1刀架不能啟動(dòng)4.1.1機(jī)械方面的原因 刀架預(yù)緊力過(guò)大。當(dāng)用六角扳手插入蝸桿端部旋轉(zhuǎn)時(shí)不易轉(zhuǎn)動(dòng)，而用力時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)

20、，但下次夾緊后刀架仍不能啟動(dòng)。此種現(xiàn)象出現(xiàn)，可確定刀架不能啟動(dòng)的原因是預(yù)緊力過(guò)大，可通過(guò)調(diào)小刀架電機(jī)夾緊電流排除之。 刀架內(nèi)部機(jī)械卡死。當(dāng)從蝸桿端部轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿時(shí)，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)不動(dòng)，其原因是機(jī)械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠棘輪槽內(nèi)，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉(zhuǎn)一個(gè)角度重新打孔連接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應(yīng)重新調(diào)整；再次，由于潤(rùn)滑不良造成旋轉(zhuǎn)件研死，此時(shí)，應(yīng)拆開(kāi)，觀察實(shí)際情況，加以潤(rùn)滑處理。4.1.2電器方面的原因 電源不通、電機(jī)不轉(zhuǎn)。檢查溶芯是否完好、電源開(kāi)關(guān)是否良好接通、開(kāi)關(guān)位置是否正確。當(dāng)用萬(wàn)用表測(cè)量電容時(shí)，電壓值是否在規(guī)定范圍內(nèi)，可通過(guò)更換保險(xiǎn)、調(diào)

21、整開(kāi)關(guān)位置、使接通部位接觸良好等相應(yīng)措施來(lái)排除。除此以外，電源不通的原因還可考慮刀架至控制器斷線、刀架內(nèi)部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導(dǎo)致不能正常通斷等情況。 電源通，電機(jī)反轉(zhuǎn)，可確定為電機(jī)相序接反。通過(guò)檢查線路，變換相序排除之。 手動(dòng)換刀正常、機(jī)控不換刀，應(yīng)重點(diǎn)檢查微機(jī)與刀架控制器引線、微機(jī)i/o接口及刀架到位回答信號(hào)。4.2刀架連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、到位不停由于刀架能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，機(jī)械方面出現(xiàn)故障的可能性較小，主要從電氣方面檢查：檢查刀架到位信號(hào)是否發(fā)出，若沒(méi)有到位信號(hào)，則是發(fā)訊盤故障?？蓹z查：發(fā)訊盤彈性觸頭是否磨壞、發(fā)訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接。此時(shí)需要更換彈性片觸頭或重修，針對(duì)其線路中的

22、繼電器接觸情況、到位開(kāi)關(guān)接觸情況、線路連接情況相應(yīng)地進(jìn)行線路故障排除。當(dāng)僅出現(xiàn)某號(hào)刀不能定位時(shí)，則是由于該號(hào)刀位線斷路所至。 4.3刀架越位過(guò)沖或轉(zhuǎn)不到位刀架越位過(guò)沖故障的機(jī)械原因可能性較大。主要是后靠裝置不起征作用。首先檢查后靠定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞。此時(shí)應(yīng)修復(fù)定位銷使其靈活或更換彈簧。其次，檢查后靠棘輪與蝸桿連接是否斷開(kāi)，若斷開(kāi)，需更換連接銷。若仍出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象，則可能是由于刀具太長(zhǎng)過(guò)重，應(yīng)更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。出現(xiàn)刀架運(yùn)轉(zhuǎn)不到位(有時(shí)中途位置突然停留)，主要是由于發(fā)訊盤觸點(diǎn)與彈性片觸點(diǎn)錯(cuò)位，即刀位信號(hào)膠木盤位置固定偏移所至。此時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整發(fā)訊盤與彈性片觸頭位置并固定牢靠。若

23、仍不能排除故障，則可能是發(fā)訊盤夾緊螺母松動(dòng)，造成位置移動(dòng)。 4.4刀架不能正常夾緊出現(xiàn)該故障時(shí)，首先檢查夾緊開(kāi)關(guān)位置是否固定不當(dāng)，并調(diào)整至正常位置；其次，用萬(wàn)用表檢查其相應(yīng)線路繼電器是否能正常工作，觸點(diǎn)接觸是否可靠。若仍不能排除，則應(yīng)考慮刀架內(nèi)部機(jī)械配合是否松動(dòng)。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)由于內(nèi)齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不準(zhǔn)，此時(shí)，應(yīng)調(diào)整其機(jī)械裝配并清潔內(nèi)齒盤。 第5章 故障現(xiàn)象分析5.1常見(jiàn)的故障1. 按下啟動(dòng)按鈕機(jī)床未動(dòng)作分析：用萬(wàn)用表測(cè)量后發(fā)現(xiàn)伺服啟動(dòng)按鈕的常開(kāi)與常閉按鈕接錯(cuò)解決的辦法，按正確的接線結(jié)好即可2. 急停報(bào)警分析：產(chǎn)生此故障由兩個(gè)：一x6接口未接好。二x6上的15、16管腳上的急停沒(méi)有

24、和機(jī)床面板上的急停按鈕相連，解決的辦法，x6上的15、16腳外接急停鍵信號(hào)，開(kāi)路表示“急停狀態(tài)”常態(tài)時(shí)與0v接通。例如15、16腳短接3. 按下主軸按鈕主軸運(yùn)行正常但繼電器指示燈不亮分析：指示燈未一發(fā)光二極管由正負(fù)，解決的辦法倒一下繼電器線圈的兩根線即可。類似故障解決的辦法也一樣。4. 去掉電動(dòng)刀架后主軸正反轉(zhuǎn)不能輸出，現(xiàn)象： ka3、ka4不吸合燈不亮分析：不能和l1、m1構(gòu)成回路解決的辦法找到x4 接口上的2號(hào)管腳和10號(hào)管腳把系統(tǒng)的24v和開(kāi)關(guān)電源上的24v連上能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)主軸電機(jī)的控制。5. 進(jìn)給軸報(bào)警。解決的辦法，選擇手動(dòng)工作方式按與限位方向的手動(dòng)進(jìn)給鍵即可推出行程限位6. 驅(qū)動(dòng)器報(bào)

25、警，在屏幕右上角提示z軸驅(qū)動(dòng)器報(bào)警：程序停止運(yùn)行并關(guān)閉所有輸出信號(hào)解決的辦法檢查驅(qū)動(dòng)器即排除故障重新上電5.2刀架使用的注意事項(xiàng)a、刀架電機(jī)采用三相380v特殊刀架電機(jī)，刀架連續(xù)運(yùn)行時(shí)，每分鐘換刀次數(shù)不得超過(guò)6次，否則會(huì)燒壞電機(jī)。該刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)間為1.21.3秒。反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)會(huì)使電機(jī)溫升過(guò)高而損壞電機(jī)。反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)間設(shè)置過(guò)短會(huì)使刀架不能充分鎖緊。在每臺(tái)刀架的合格證上都注明了該刀架的準(zhǔn)確鎖緊時(shí)間。故障現(xiàn)象可能原因排除方法1、電機(jī)起不動(dòng)或上刀體不轉(zhuǎn)動(dòng)1）電機(jī)三相電源線相序接反2）電源電壓偏低1）立即切斷電源，調(diào)整電機(jī)相序。2）電源電壓正常后在使用。2、上刀體連轉(zhuǎn)不?；虻杜_(tái)在某刀位不停1）發(fā)

26、訊盤電源故障2）發(fā)訊盤某刀位信號(hào)線接觸不良3）某霍爾元件斷路或短路4）磁鋼磁極裝反5）磁與霍爾元件高度位置不準(zhǔn)6）某霍爾元件與磁鋼無(wú)信號(hào)去掉上罩殼，檢查發(fā)訊盤接線是否有短路或開(kāi)路現(xiàn)象；發(fā)訊盤電源電壓是否正常；檢查機(jī)床相關(guān)接線是否良好；調(diào)整磁鋼磁極方向；調(diào)整磁鋼與霍爾元件位置；更換霍爾元件。3、刀架鎖不緊1）刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)間不夠2）刀架電機(jī)正發(fā)轉(zhuǎn)接觸器的接線接觸不良3）用刀架鎖緊信號(hào)關(guān)斷電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器重設(shè)刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)間；檢查機(jī)床相關(guān)控制程序是否正確；不能用刀架鎖緊信號(hào)控制反轉(zhuǎn)接觸器4、刀臺(tái)換刀位時(shí)不到位或過(guò)沖太大1）磁鋼在圓周方向相對(duì)霍爾元件太前或太后2）機(jī)床動(dòng)作控制程序中，在刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)停止

27、和反轉(zhuǎn)開(kāi)始之間，插入較長(zhǎng)延時(shí)。調(diào)整磁鋼在圓周方向相對(duì)于霍爾元件的位置；修改程序，刪除在刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)停止和刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)開(kāi)始之間的延時(shí)。5、工件的加工表面出現(xiàn)波紋1）刀架沒(méi)有充分鎖緊2）車刀固定不牢固或刀桿太細(xì)適當(dāng)延長(zhǎng)鎖緊時(shí)間。（合格證上注明了該刀架的準(zhǔn)確鎖緊時(shí)間）表5-5常見(jiàn)故障及排除方法數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床重要部件之一，它在一定程度上標(biāo)志著數(shù)控車床的技術(shù)水平，并且與加工精 度和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。因此，國(guó)內(nèi)外都在不斷地提高數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的重復(fù)定位精度和轉(zhuǎn)位速度， 以適應(yīng)高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求。目前具有世界先進(jìn)水平的數(shù)控車床，其轉(zhuǎn)位速度已達(dá)到1s以 內(nèi)，重復(fù)定位精度可保證小于0.002mm。數(shù)控

28、車床回轉(zhuǎn)刀架按結(jié)構(gòu)分有轉(zhuǎn)塔型和轉(zhuǎn)塔刀庫(kù) 型兩種。目前轉(zhuǎn)塔型的較多，轉(zhuǎn)塔上一般有412個(gè)工位，水平式轉(zhuǎn)軸占絕大多數(shù)?，F(xiàn)在采用較 多的數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架有：德國(guó)的sauter（肖特）、意大利的du-plomatuc（杜普洛 馬蒂克）和baruffaldi（巴魯法迪）等，它們都有自己的系列型式、規(guī)格和專利。下面 僅介紹德國(guó)的肖特公司的數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖。刀架的分度過(guò)程是以普通三相交流電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)，通過(guò)三級(jí)行星齒輪降速，借助電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)完成轉(zhuǎn)塔刀架的松開(kāi)、升起、轉(zhuǎn)位、落下和夾緊肖特刀架結(jié)構(gòu)圖1.刀盤體 2.緩沖橡膠塊 3.緩沖盤（粗定位盤）4.殼體5.下端齒盤 6.固定端齒盤 7.連接銷釘 8.上

29、端齒盤（下部離合器） 9.上部離合器 10.碟形彈簧11.一級(jí)壓緊環(huán) 12.開(kāi)關(guān)傳動(dòng)齒輪 13.軸齒輪 14.升起圓柱形彈簧 15.電機(jī) 16.粗定位盤 3.上的定位孔 17.預(yù)分度銷釘 18.預(yù)插銷連桿固定動(dòng)作。主要?jiǎng)幼黜樞蚴牵夯剞D(zhuǎn)刀架被鎖緊在某 一原位上時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電磁鐵均處于斷電狀態(tài)。離合器9和8處于鎖緊狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)15正 轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪機(jī)構(gòu)的最后一級(jí)驅(qū)動(dòng)壓緊環(huán)11和齒形離合器上部9一起旋轉(zhuǎn)，約轉(zhuǎn)20角，上部離合器9的凸起部分落入下部離合器8的凹槽部分。在圓柱形彈簧14的作用下使下部離合器8升 起而脫開(kāi)雙層端齒盤5（與刀盤1連接）和固定于殼體4上的固定端齒盤6，完成刀架的升起動(dòng)作 。

30、由于采用雙層端齒盤結(jié)構(gòu)，使刀盤體1無(wú)軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)齒形離合器9繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，離合器9帶動(dòng) 離合器8一起旋轉(zhuǎn)，而離合器8可通過(guò)圓周上的三個(gè)銷釘7使已脫開(kāi)的下層端齒盤5旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀 盤體1轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分度動(dòng)作。在刀架分度到預(yù)定位置時(shí)，由件5的內(nèi)齒輪經(jīng)軸齒輪13，帶動(dòng)8421位置編碼器發(fā)出指令給電磁鐵s1，使兩個(gè)預(yù)分度銷釘17迅速插入緩沖盤3的定位孔16中 ，行程約為5。在銷釘17的插入過(guò)程中，約1/2行程時(shí)，其連桿18作用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)b7 （注：由于在同一圓周上設(shè)計(jì)有2套預(yù)分度銷釘17，所以s1和b7也各有2件），斷開(kāi)三相電 動(dòng)機(jī)15的正向旋轉(zhuǎn)，并隨即進(jìn)入反向旋轉(zhuǎn)。即結(jié)束了刀架的分度動(dòng)作而轉(zhuǎn)入端齒盤的嚙合

31、與夾緊 動(dòng)作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)15反轉(zhuǎn)時(shí)，由于銷釘17已經(jīng)插入刀盤體1，則件8、5均不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這就迫使 離合器8、9借助單向斜齒面使已處于升起位置的上端齒盤8被壓下，壓合在下端齒盤5上，并使 均布在件11和件9之間的碟形彈簧10產(chǎn)生大于20kn的鎖緊力作用于三件齒盤8、5和6之 間。由于電動(dòng)機(jī)15反轉(zhuǎn)帶著壓緊環(huán)11反轉(zhuǎn)，位于其上的感應(yīng)片作用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)b5而使電動(dòng)機(jī) 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，至此完成全部分度動(dòng)作過(guò)程。這種回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）采用行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)軸均為同一方向，沒(méi)有象蝸輪副降速機(jī)構(gòu)的交叉軸設(shè)計(jì)，易于一體化布置。例如：在肖 特回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)中，把動(dòng)力電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)外殼去掉，只保留電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

32、和定子與行星機(jī)構(gòu)形成機(jī) 電一體化的整體，推入回轉(zhuǎn)刀架殼體4之中，使整個(gè)刀架外形設(shè)計(jì)緊湊美觀，拆卸方便?？墒?，電 動(dòng)機(jī)散熱不夠好。（2）行星機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高據(jù)有關(guān)資料介紹這種行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率在0.970.99之間，大大高于蝸輪副降速裝置（蝸輪副約為0.50.6）。故采用這種機(jī)構(gòu)有助 于動(dòng)力電動(dòng)機(jī)功率的減小。（3）松開(kāi)和夾緊動(dòng)作快由于采用牙嵌式齒形離合器升起和夾緊機(jī)構(gòu)， 空行程轉(zhuǎn)角小，只有20，比baruffaldi螺旋升降方式結(jié)構(gòu)的效率高，且自鎖功能可 靠。（4）采用緩沖裝置，吸收了慣性沖擊在預(yù)分度銷釘17插入粗定位盤（緩沖盤）3時(shí)，緩沖 裝置起作用。即位于刀盤體1中的緩沖盤3的外圓周上為多齒形

33、結(jié)構(gòu)，在件1的內(nèi)周槽內(nèi)有對(duì)應(yīng)的 凹槽，其兩側(cè)各裝有一個(gè)緩沖橡膠塊2。這個(gè)具有彈性阻尼的橡膠塊2可以吸收由于銷釘17硬性 插入時(shí)而引起的慣性沖擊，并迫使刀盤體1立即停止而不會(huì)越位。（5）由于采用雙層（復(fù)合式） 定位端齒盤結(jié)構(gòu)，對(duì)齒盤的脫開(kāi)與嚙合動(dòng)作均在刀架殼體內(nèi)部進(jìn)行，因而回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位主軸或是 工作臺(tái)面在分度時(shí)均無(wú)伸縮動(dòng)作，這樣就易于保證分度精度，又便于回轉(zhuǎn)刀架的密封。幾種回轉(zhuǎn)刀 架在升起與降下和分位時(shí)間的比較如下表。廠家升降方式螺紋導(dǎo)程（mm）以完成4mm距離時(shí)所 要轉(zhuǎn)過(guò)的工作角（）所需升起與夾緊（降下）時(shí)間（）刀架轉(zhuǎn)1/4位時(shí)，所需分位時(shí)間分 位（）大連機(jī)床廠螺紋20360204=7221

34、.03.25巴魯法迪螺紋25360254=5220.722.69肖特離合器2020.28x1.81一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架的分位 時(shí)間分位升起分度降下如果刀架都是以相同的轉(zhuǎn)位速度分度時(shí)，則式中的分度是 相同的。因而一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架分位時(shí)間的長(zhǎng)短就取決于升起和降下時(shí)間了。由表中可知：所升起 的行程和所轉(zhuǎn)過(guò)的工作角度越小，則所需分位時(shí)間就越短。在螺紋升降方式中，加大螺紋導(dǎo)程會(huì)縮 短升起和降下時(shí)間，但不要忽略螺紋在夾緊時(shí)所承受的自鎖功能。由于作為刀架驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的普通 交流電動(dòng)機(jī)，有特性硬的缺點(diǎn)，近來(lái)也有些廠家采用液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的回轉(zhuǎn)刀架。液壓馬 達(dá)具有轉(zhuǎn)速低，速度可控的優(yōu)點(diǎn)。如美國(guó)辛辛那提公司的cintur

35、n系列數(shù)控車床用的回轉(zhuǎn)刀 架就是這種結(jié)構(gòu)型式。還有的廠家使用了帶有動(dòng)力刀具的回轉(zhuǎn)刀架，多為采用了伺服直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源一種數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)與性能, 回轉(zhuǎn)刀架 , 行星傳動(dòng),分度結(jié)構(gòu),性能都是以相同的轉(zhuǎn)位速度分度時(shí)，則式中的分度是相同的。因而一個(gè) 回轉(zhuǎn)刀架分位時(shí)間的長(zhǎng)短就取決于升起和降下時(shí)間了。由表中可知：所升起的行程和所轉(zhuǎn)過(guò)的 工作角度越小，則所需分位時(shí)間就越短。在螺紋升降方式中，加大螺紋導(dǎo)程會(huì)縮短升起和降下時(shí)間 ，但不要忽略螺紋在夾緊時(shí)所承受的自鎖功能。由于作為刀架驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的普通交流電動(dòng)機(jī)，有特 性硬的缺點(diǎn)，近來(lái)也有些廠家采用液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的回轉(zhuǎn)刀架。液壓馬達(dá)具有轉(zhuǎn)速低，速

36、 度可控的優(yōu)點(diǎn)。如美國(guó)辛辛那提公司的cinturn系列數(shù)控車床用的回轉(zhuǎn)刀架就是這種結(jié)構(gòu)型式。還有的廠家使用了帶有動(dòng)力刀具的回轉(zhuǎn)刀架，多為采用了伺服直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源一種數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)與性能。數(shù)控車床利用cnc技術(shù)對(duì)頭架、尾各軸進(jìn)給進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到對(duì)零件快捷。優(yōu)質(zhì)的加工，其刀架 作為最終加工的執(zhí)持者，亦是數(shù)控車床的核動(dòng)部件。數(shù)控車床九架無(wú)論是采用蝸輪、蝸桿進(jìn)行分 度，還是馬氏機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，或者采用行星齒輪系進(jìn)行分度，作為高度機(jī)、電一體化部件，對(duì)其維 修無(wú)論從機(jī)械角度，或者電氣角度都有很大局限性，只有機(jī)、電一體化綜合考慮，才能收到事半功 倍的效果，這里就意大利公司產(chǎn)品進(jìn)行介紹：一、主要

37、結(jié)構(gòu)和工作原理本刀架采用瑞齒 盤作為分度和定位元件，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)一對(duì)齒輪和一套行星輪系進(jìn)行分度傳動(dòng)。工作程序?yàn)椋?當(dāng)主機(jī)控制系統(tǒng)向刀架出轉(zhuǎn)位信號(hào)后，電機(jī)上的制動(dòng)器松開(kāi)，電源接通使電機(jī)開(kāi)始工作，通過(guò)輪o i、11帶動(dòng)行星輪明旋轉(zhuǎn)。這時(shí)小齒輪10為定齒輪，由于同與行星輪02嚙合的齒輪ic和陰 齒數(shù)不同，行星輪oz帶動(dòng)空套齒輪明旋轉(zhuǎn)，空套齒輪端齒帶動(dòng)滾輪架03轉(zhuǎn)盤過(guò)一個(gè)預(yù)置角度， 使后的端面凸輪松開(kāi)，端齒盤向后移動(dòng)脫開(kāi)端齒咽合，滾輪架明受到端齒盤后端面鍵槽的限制停止 轉(zhuǎn)動(dòng)這時(shí)空套齒輪明成為定齒輪，則行星齒輪oz通過(guò)小齒輪io帶動(dòng)主軸os旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位分 度，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)到預(yù)選位置時(shí)，角度編碼器12發(fā)出信號(hào)，電磁鐵os向下將插銷07壓人主軸os 凹槽中，主軸os停止轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)計(jì)度傳感器o