導語：如何才能寫好一篇車床刀架，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】數控；檢測；故障現象

1 刀架與刀架內部檢測感應開關簡介

該刀架采用液壓馬達驅動方式，有靜音、扭力大、高速、換刀速度快、換刀精確等特點；并通過刀架內部6只感應開關來實現換刀定位動作（圖1）。

圖1

（1）Sensor A、SensorB、SensorC、SensorD：刀位檢測感應開關，只供刀位檢測，不做任何動作的啟動信號。

（2）SensorE：為刀架停止轉動與鎖緊感應開關，有刀位檢測的功能，當每換一把刀就感應一次，并且傳遞給PMC程序中一個數刀信號；當SensorE感應到刀架已旋轉至所需刀位時，便控制刀架旋轉電磁閥斷電，使刀架停止旋轉，并啟動刀架鎖緊電磁閥，以確保刀架鎖緊。

（3）SensorF：為刀架松開/鎖緊檢測感應開關，對刀架松開/鎖緊電磁閥控制的刀架松開/鎖緊動作進行感應，沒有感應時，即刀架已松開脫離，此時才可啟動刀架旋轉；SensorF感應時，即刀架已鎖緊，此時完成換刀動作。

在該機床PMC程序中，有記憶每一刀位信號組合的控制程序，通過刀架內的6只感應接近開關的檢測反饋，實現選刀時控制刀架正反轉電磁閥的就近選刀動作。

2 刀架動作原理

例如，由1號刀換至4號刀。

步驟1：松開電磁閥通電動作，刀架松開。

步驟2：確認SensorF沒有感應，刀架正反轉電磁閥通電動作，油壓馬達旋轉。

步驟3：開始檢測刀位信號（注意：SensorE于1，2，3號刀位均會感應，但未到達4號刀位時，不做鎖緊動作），在到達4號刀位時，SensorE一感應即控制刀架正反轉電磁閥斷電，刀架停止旋轉同時刀架鎖緊電磁閥通電動作，使刀架鎖緊。

步驟4：SensorF感應到后即完成換刀動作。

3 故障實例

（1）故障現象：換刀后，刀架連續運動，不停止。

故障分析：首先檢查刀位檢測感應開關位置是否松動偏出，其次是檢查刀位檢測感應開關與擋塊距離是否在檢測的范圍內，最后檢查刀位檢測感應開關是否有感應反應。

故障排除：在打開刀架外罩后，仔細觀察刀位檢測感應開關并試車查看所犯故障現象，經過檢查發現是刀架頻繁換刀和其他外在振動因素造成刀位檢測感應開關有些松動且偏出與擋塊所對應的位置，引起此故障的發生，在多次調整并試車后，故障排除。

（2）故障現象：換刀后，刀架轉至選到后，不鎖定。

故障分析：通過此故障現象要先檢查并確定刀位檢測感應開關和刀架松開/鎖緊檢測感應開關是否都在正確的位置距離上，然后再檢查刀架推出是否順暢及定位電磁閥線圈是否良好，定位電磁閥線圈電壓DC24V是否正常。

故障排除：檢查刀位檢測感應開關和刀架松開/鎖緊檢測感應開關的位置距離，未發現有竄動；用金屬片去接觸各檢測感應開關，各檢測感應開關上部的指示燈都有亮光，并通過查看PMC，也都有信號反饋。排除了各檢測感應開關有故障的可能性后，就懷疑到了電磁閥線圈，測量電磁閥線圈電阻值正常，再次試車，測量電磁閥線圈電壓，發現DC24V電壓不穩定，查閱機床電氣原理圖時，發現其前端有一個繼電器控制，檢查發現繼電器內部觸點不良，在換了一個新的繼電器后，故障排除。

（3）故障現象：換刀時刀架轉動不是就近選刀。

故障分析：在發出換刀指令時，由SensorE刀位檢測感應開關在通過檢測相應刀位后計算并控制馬達正轉電磁閥和反轉電磁閥，實現就近選刀，所以要從SensorE刀位檢測感應開關檢查；其次再檢查馬達正轉電磁閥和反轉電磁閥的控制電路，如果電磁閥控制電路接法錯誤也能造成此故障發生。

故障排除： 在判斷SensorE刀位檢測感應開關完好的情況下，就重點檢查控制馬達的電磁閥，通過現場的機床操作人員敘述，知道了設備保養人員剛剛對機床做過保養維護，并且動過控制馬達正反轉的電磁閥，經檢查發現，是電磁閥線路接錯，導致此故障的發生，在恢復好線路后，故障排除。

（4）故障現象：換刀時，刀架轉動不順或中途停止。

故障分析：在確定各檢測感應開關和控制電路都正常的情況下，多數情況下是液壓和機械這部分有故障；所以側重點是先檢查機械，確定機械各個部分配合是否完好，有無干涉之處；其次檢查液壓系統，確認液壓站油箱里的液壓油是否在規定的容量范圍內；在試車時，注意壓力表的壓力指針是否平穩；清洗相應的液壓換向閥，檢查是否由于流量不暢通造成的刀架轉動不順或中途停止。

故障排除：檢查各檢測感應開關和控制電路，確定了沒有故障，這樣電氣故障就可以排除了；基本確定是由機械或液壓系統所引起的故障，由于刀架機械結構比較復雜，在維修之前，先查閱和掌握機床說明書中的機械結構及組成，在維修過程中，經反復試車檢查機械動作，拆卸并測量刀架旋轉軸與軸套的尺寸配合正常，通過目測未發現有機械干涉和機械配合不當之處，機械故障也排除了；最終懷疑到了是液壓系統出現了問題導致刀架轉動不順或有時中途停止，按照機床說明書中的液壓原理圖，一步一步檢修液壓原件和液壓油路，最終發現在換刀馬達前端的液壓油管接頭處堆積了一些異物導致液壓油路不暢通，在清理異物后，故障排除。

4 結語

通過以上的介紹，當數控機床刀架出現故障時，首先要先弄清工作原理，確定動作的條件及順序，然后根據故障現象，要對癥維修，這樣就能少走彎路，減少故障發生率，確保設備正常運轉，不耽誤生產任務。

篇2

【關鍵詞】數控車床；電動刀架；典型故障；維修

數控車床越來越被廣泛的應用于機械加工行業，數控車床的大量使用帶來了更大的問題：故障的維修就成了數控車床使用者最關鍵的問題。數控車床常見的故障有刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統顯示類、驅動類、通信類等，其中刀架故障占有相當大的比例，常常包括電器方面、機械方面以及液壓方面的問題。

一、LDB4系列電動刀架工作原理

操作者向數控機床輸入換刀指令，指令傳遞給微機，微機發出換刀信號，由此控制刀架繼電器動作，電動機繼電器閉合，刀架電動機18正轉，電動機通過蝸桿24、渦輪23、螺桿4將刀架銷盤3上升至一定高度時，離合銷15進入離合盤5槽中，離合盤帶動離合銷、離合銷帶動銷盤、銷盤帶動上刀架體14轉位，當上刀體轉到所需到位時，霍爾元件發出刀位信號，電動機反轉，反靠銷16進入反靠盤17槽中，離合銷15從離合盤5槽中爬出，刀架完成粗定位。同時銷盤下降端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。（15T）刀架反轉時間到，繼電器斷開動作，電動機停止。（3/5T）延時繼電器動作，切斷電源、電動機停轉，向微機發出回答信號，加工程序開始。

二、電動刀架發信盤工作原理

（1）發信盤內部結構和工作原理。四工位發信盤共有六個接線端子，兩個端子為直流電源端，其余四個端子按順序分別接四個刀位所對應的霍爾元件的控制端，根據霍爾傳感器的輸出信號來識別和感知刀具的位置狀態。當程序指令刀架更換2號刀具時，刀架電機驅動刀架旋轉；當在刀架上的磁鋼到達發信盤的2號位置時，霍爾元件就會發出開關信號給CNC系統刀架位置控制接口，確定刀具已到達確定位置并鎖住刀架，發信盤的主要器件構成是霍爾器件。（2）霍爾器件結構和檢測。刀架發信盤內部核心元件是霍爾器件（Hall-effect devices），它是由電壓調整器、霍爾電壓發生器、差分放大器、史密特觸發器和集電極開路的輸出級集成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應強度，輸出是一個數字電壓信號。它是一種單磁極工作的磁敏電路，適合于在矩形或者柱形磁體下工作。數控車床電動刀架的發信盤通常采用3020型霍爾開關器件，采用TO-92T封裝，標識面為磁極工作面。檢測霍爾開關器件時，將器件的1、2引腳分別接到直流穩壓電源（可選20 V）的正負極，指針式萬用表在電阻檔（0）上，黑表筆接3引腳，紅表筆接2引腳，此時萬用表的指針沒有明顯偏轉。當用磁鐵貼近霍爾器件標志面時，指針有明顯的偏轉（若無偏轉可將磁鐵調換一面再試），磁鐵離開指針又恢復原來位置，表明該器件完好，否則該器件已壞。

三、典型故障診斷與維修

（1）故障現象：刀架轉不到位。故障檢查與分析：發訊盤觸點與彈簧片觸點錯位，應檢查發訊盤夾緊螺母是否松動。排除措施：重新調整發尋盤與彈簧觸點位置，鎖緊螺母。（2）故障現象：刀架定位不準。故障檢查與分析：電動刀架旋轉后不能正常定位，且選擇刀號出錯。根據檢查判斷，懷疑是電動刀架的定位檢測元件――霍爾開關損壞。拆開電動刀架的端蓋，檢查霍爾元件開關時，發現該元件的電路板松動。排除措施：重新將松動的電路板按刀號調整好，即將4個霍爾元件開關與感應元件逐一對應，然后鎖緊螺母，故障排除。（3）故障現象：電動刀架鎖不緊。故障檢查與分析：一是發信盤位置沒對正：拆開刀架的頂蓋，旋動并調整發信盤位置，使刀架的霍爾元件對準磁鋼，使刀位停在準確位置。二是系統反鎖時間不夠：調整系統反鎖時間數即可（新刀架反鎖時間t＝1.2s即可）。三是鎖緊機構故障：拆開刀架，調整機械，并檢查定位銷是否折斷。四是故障現象：刀架不轉位（一般系統會提示架位置信號錯誤）。

故障檢查與分析：刀架繼電器過載后斷開。刀架電動機380V相位錯誤。由于刀架只能順時針轉動（刀架內部有方向定位機械機構），若三相位接錯，刀架電動機一通電就反轉，則刀架不能轉動。刀架電動機三相電缺相。刀架位置信號所用的24V電源故障。刀架體內中心軸上的推力球軸承被軸向定位盤壓死，軸承不能轉動，使得刀架電動機不能帶動刀架轉動。拆下零件檢查原因，發現由于刀架轉位帶來的震動，使得螺釘松動，定位鍵長時間承受正反方向的切向力，得寸進尺定位鍵損壞，螺母和定位盤向下移動，給軸承施加較大軸向力，使其轉動不得。控制系統內的“系統位置板”故障，刀架到位后，“系統位置板”應能檢測到刀架位置信號。 排除措施：檢查機床強電線路，拆開刀架，調整推力球軸承向間隙，更換損壞零件，檢查24V電源，更換“系統位置板”。

數控機床的故障多種多樣，電動刀架的控制涉及機械、低壓電器、PLC\傳感器等多科知識，這給維修帶來了困難。維修人員應熟知刀架的機械結構與控制原理以及常用測量工具的使用方法，根據故障現象，剖析原因，確定合理的診斷與檢測步驟，以便迅速排除故障。

參 考 文 獻

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隨著電子技術和自動化技術的高速發展，數控技術的應用越來越廣泛，以微處理器為基礎，以大規模集成電路為標志的數控設備，給機械制造業的發展創造了條件，并帶來了很大的效益。數控機床是一種高投入的高效自動化機床，加工柔性好、精度高，由于其投資比普通機床高得多。因此降低數控機床故障率，縮短故障修復時間提高機床利用率是十分重要的工作。

在日常故障中，我們經常遇見的是刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統顯示類、驅動類、通信類等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。在這里，以采用FANVCO--TD系統數控車床為例，介紹一下日常工作中遇見的四工位電動刀架各類故障及相應的解決方法。

二、常用術語

電動刀架的電氣控制分強電和弱電兩部分，強電部分由三相電源驅動三相交流異步電動機正、 反向旋轉，從而實現電動刀架的松開、轉位、鎖緊等動作；弱電部分主要由位置傳感器一發訊盤構成。發訊盤采用霍爾傳感器發訊。當我們換刀時，數控系統將正轉信號送出，正轉繼電器吸合，電機正轉，電機帶動蝸桿、蝸輪、螺桿轉動，使上刀體抬起，當上刀體抬至一定高度時離合盤進入離合盤槽，離合盤帶動離合銷，離合盤銷帶動上刀體轉位。

當上刀體旋轉到所需刀位時，即檢測到相應刀位信號線（ T1～T4） 時，霍爾元件電路發出到位信號，正轉繼電器松開、反轉繼電器吸合， 電機正轉，離合盤帶動離合銷使上刀體反轉，反靠銷進入反靠盤槽，離合銷從離合盤槽中爬出，刀架完成粗定位。同時上刀體下降，端齒嚙合，完成精定位動作、刀架鎖緊。反轉時間到，反轉繼電器松開，電機停止。維修過程中需要利用機床的調試頁面，查看P L C狀態，當然也可查看P L C程序

三、故障舉例

1.換刀指令不被執行

故障現象：換刀指令發出后，刀架無換刀動作。故障分析與排除：正常情況下換刀指令發出后，由P L C輸出的信號，此信號使交流接觸器KM4線圈帶電吸合，刀架應開始換刀，那么出現這種無換刀動作故障的主要原因有以下幾種：

1.1刀架預緊力過大。當用六角扳手插入蝸桿端部旋轉時不易轉動，而用力時，可以轉動，但下次夾緊后刀架仍不能啟動。此種現象出現，可確定刀架不能啟動的原因是預緊力過大，可通過調小刀架電機夾緊電流排除之。

1.2刀架內部機械卡死。當從蝸桿端部轉動蝸桿時，順時針方向轉不動，其原因是機械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠盤槽內，若在，則需將反靠盤與螺桿連接銷孔回轉一個角度重新打L連接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應重新調整； 再次，由于不良造成旋轉件研死，此時，應拆開，觀察實際情況，加以處理。

1.3電源不通、電機不轉。檢查熔芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。電機三相電壓不平衡或繞組不平衡，或繞組對地短路，三相電源某處松動，引起電機電流過大，使保護電機的開關QF 8跳閘。查看QF8是否跳閘，進而檢查跳閘原因。

1.4電壓是否太低。當用萬用表測量電壓時，電壓值是否在規定范圍內，可通過更換保險、 調整開關位置、使接通部位接觸良好等相應措施來排除 。

1.5電機相序是否接反。通過檢查線路，變換相序排除之。

1.6查看 PLC狀態，PLC輸出的信號是否有輸出，檢查PLC程序。

2.手動換刀時刀架旋轉不停故障現象：手動換刀時，刀架旋轉不停。

故障分析與排除：正常情況下，手動換刀按鈕被按下后，當檢索到下一個刀位時，電機應反轉、鎖緊，完成選刀動作，如果刀架旋轉不停，說明刀位信號沒有發出來，這種故障的最大可能性是發迅盤上+24v 電源沒有加上，或磁鐵離磁性開關距離較遠，使信號沒有發出。處理方法：

2.1此刀位的霍爾元件損壞：確認是哪個刀位使刀架轉不停，在系統上輸人指令轉動該刀位，用萬用表測量該刀位信號觸點是否有電壓變化，若無變化，可判定為該刀位霍爾元件損壞，更換發迅盤或霍爾元件。

2.2此刀位信號線斷路，造成系統無法檢測到位信號：檢查該刀位信號與系統的連線是否存在斷路，正確連接即可。

2.3系統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，以及該刀位信號與 系統的連線也沒問題的情況下更換主板。

2.4該刀位霍爾元件與磁鋼無信號。調整磁鋼磁性方向；調整磁鋼與霍爾元件位置；更換霍爾元件。

3.刀架鎖不緊故障現象：換刀后刀架不能正常鎖緊的故障分析與排除。

3.1發訊盤位置沒對正：拆開刀架的頂蓋，旋動并調整發訊盤位置，使刀架的霍爾元件對 準磁鋼，使刀位停在準確位置。

3.2刀架反鎖時間不夠長：調整刀架反鎖時間參數即可（新刀架反鎖時間t= 1.2 s即可） 。

3.3機械鎖緊機構故障：拆開刀架，調整機械，并檢查定位銷是否折斷。

3.4刀架電機正反轉接觸器的接線接觸不良：檢查機床相關接線是否良好。

3.5用刀架鎖緊信號關斷電機反轉接觸器：檢查機床相關控制程序是否正確；不能用刀架鎖緊信號控制反轉接觸器。

4.刀臺換刀位時不到位或過沖太大故障分析與排除 。

4.1磁鋼在圓周方向相對霍爾元件太前或太后：調整磁鋼在圓周方向于霍爾元件的位置。

4.2機床動作控制程序中，在刀架電機正轉停止和反轉開始之間，插入較長延時。修改程序，刪除在刀架電機正轉停止和刀架電機反轉開始之間的延時。

5.工件的加工表面出現波紋故障現象：工件的加工表面出現波紋故障分析與排除。

5.1刀架沒有充分鎖緊；適當延長鎖緊時間。

5.2車刀固定不牢固或刀桿太細；重新設置。

6.自動換刀時刀架旋轉不停故障現象： 程序中執行換刀指令后，刀架旋轉不停。

故障分析與排除。正常情況下，執行換刀指令后，刀架應按指令要求的刀具號，把相應的刀具轉動刀位并鎖緊。今出現故障，說明刀架發迅盤沒有發出預選的刀位信號，與輸人的刀位信號無法 符合，使刀架旋轉不停。檢查霍爾元件及磁鋼，調整霍爾元件及磁鋼的相對位置，一般在刀架鎖緊狀態下進行，其霍爾元件應比磁鋼要向前大約磁鋼寬度的三分之一。

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關鍵詞 數控車床 梯形螺紋 換刀精車

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

目前數控機床從業人員普遍認為數控車床只能加工三角螺紋和小螺距螺紋，對于較大螺距的梯形螺紋也只能進行粗加工和半精加工。因為數控加工梯形螺紋過程中，刀具磨損或者強度不夠而損壞時無法保證零件的尺寸精度和圖紙要求需更換刀具，而數控車床在螺紋加工過程中刀具位置發生變化螺紋起點也發生變化，所以不能用來精加工。

1梯形螺紋加工時換刀具螺紋不亂紋的必要條件

無論是應用普通車床還是數控車床進行螺紋梯形螺紋車削，都要滿足以下兩個條件進行切削加工：

（1）螺紋的車削加工時，螺紋的螺旋線按照車床主軸旋轉一周，刀具縱向移動一個螺距或者導程的規律進行螺紋加工。

（2）更換螺紋刀具后，在刀具刀位點統一的前提下，每次車削與粗車時起點一致就不會產生亂紋現象。

2數控車床車削螺紋的加工原理

數控車床進給系統和普通車床進給最大的區別是，主、進給傳動分離。數控車床的主傳動與進給采用了各自獨立的伺服電機，使傳動鏈變得簡單，可靠，同時各電機即可單獨運動也可實現多軸聯動。所以，數控車床車削螺紋時，溜板箱上的縱向絲杠和螺母是由該軸的伺服電機直接進行驅動的。傳動過程如下：主軸主軸脈沖發生器數控系統；電機（或帶有機械接口――縱向長絲桿、螺母）滑板箱刀架。

通過其傳動途徑可以看出，數控車床車削螺紋時，不是像普車那樣通過主軸到溜板箱一系列傳動鏈所控制，而是由數控系統驅動電機進行控制的。設計者為了保證數控車床在車削螺紋時有固定的起刀點和退刀點在主軸上安裝了光電脈沖編碼器，從而保證數控車削螺紋時通過與數控系統協調工作，使其能夠準確實現刀具運動要求。原因是，光電編碼器的電壓是由數控系統提供的，當與數控車床主軸同步轉動的中心旋轉一周時，光電編碼器可發出兩路或者多路脈沖信號：一路是一個脈沖數所表示的定位脈沖，用來控制螺紋車削時的起刀點，保證了螺紋加工過程不會亂紋；另一路是與定位脈沖信號相同的螺紋加工時的縱向進給脈沖信號，即主軸每旋轉一周時發出數控所要求的脈沖信號，用來控制所加工螺紋的螺距或者導程的大小。正因為如此，數控車床車加工螺紋是根據機床主軸每旋轉一周，刀具縱向移動一個螺距或者導程的規律而加工出來的。所以每一把成型的螺紋刀具只要刀位點一致就不會出現亂紋現象。

3數控車床的換刀原理

首先根據加工工藝我們為了便于控制每一把數控車刀在加工時的先后順序、位移、起始位置及規定路線，須在加工前進行對刀，從而建立工件坐標系，使每一把刀具刀位點通過系統補償都能重合在工件坐標系的原點。進而可以得出，每一把成型的梯形螺紋刀具在刀具刀位點統一的前提下，每次車削螺紋的起刀點一致，所以精加工梯形螺紋而不會出現亂紋。

4梯形螺紋車削時主軸轉速的選擇

在數控車床上車削梯形螺紋零件時、采用高速車削不能很好的控制和保證零件的表面粗糙度，不能夠滿足零件圖紙要求，低速車削生產效率較低，提高加工成本，而加工過程中從高速直接變為低速時則會使梯形螺紋產生亂紋現象。為避免這一現象發生，變速車削時的亂紋問題可以通過簡單方法解決，粗車梯形螺紋時首先采用高轉速進行車削，在用轉速來精車修光。從而，既保證了梯形螺紋的尺寸精度和表面粗糙度又提高了生產效率。

5梯形螺紋車削時常用進刀方法分析

直進法：螺紋車刀X軸方向間歇車削至螺紋底徑。此方法切削梯形螺紋時，螺紋車刀的三面切削刃都進行車削，加工中容易導致排屑困難，切削熱和切削力增加，刀尖磨損嚴重。當進給量過大時容易產生“扎刀”現象。該方法可以使用螺紋車削固定循環指令G92實現，顯然這種方法是不可取的。

斜進法：螺紋車刀沿牙型角方向斜向間歇車削至螺紋底徑。應用此方法車削梯形螺紋時。螺紋車刀的三面切削刃只有一個側切削刃進行車削，排屑較為順暢，刀尖的受熱和受力情況得到改善，車削時不易產生扎刀現象。該方法可以使用螺紋車削復合循環指令G76來實現。相對于直接進刀法，此方法是可取的。

綜上所述：梯形螺紋等大螺距、導程的零件加工根據加工工藝應采用斜進法的G76指令進行車削加工。

6加工梯形螺紋時存在問題

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關鍵詞：數控車床 機械結構 編程

中圖分類號：TG751 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）09-0001-02

軸類零件在機械設備中支承傳動零部件、傳遞扭矩、承受載荷，應用廣泛，為提高軸類零件的車削加工效率、保證加工精度，設計了結構簡單、成本低、精度高、生產率高、工藝性廣的軸類零件車削加工專機—三軸雙刀架數控車床。

1 軸類零件加工專用數控車床機械結構

傳統的經濟型數控機床有一個中拖板、一個四方刀架，由一個伺服電機通過一付滾珠絲杠帶動刀架作X方向運動從而與大拖板的Z向運動合成切削運動；現改為兩個中拖板，各裝一個四方刀架，分別由兩個伺服電機通過兩付滾珠絲杠分別帶動前后刀架運動刀架作X方向運動從而與大拖板的Z向運動合成切削運動，實際上是在x軸方向增加一個平行軸，故稱之為三軸雙刀架數控車床。

送電后，啟動主軸，主軸旋轉，控制雙刀架進給，可實現單獨進給、共同進給，轉動刀塔實現分別換刀和同時換刀，啟停切削液加工，主軸轉泵工作等。車床主軸旋轉進行加工，刀架進給實現切削。

三軸雙刀架數控車床機械結構如圖1所示。

2 三軸雙刀架數控車床的功能特點

三軸雙刀架數控車床除具有普通經濟型數控車床的功能之外，在加工長軸及細長軸時，將會充分體現具有生產率高、工件變形小的特點：（1）在車削長軸時，前后刀架均可與主軸實現兩軸聯動，兩刀架配合，在大拖板沿Z軸正負方向運動時均可進行加工，減少了空行程，提高了生產效率；（2）在車削細長軸時，前后刀架配合還可起到跟刀架的作用，減少工件變形。

3 三軸雙刀架數控車床對刀與編程方法

3.1 三軸雙刀架數控車床坐標軸的重新定義

三軸雙刀架數控車床前后刀架均可與主軸實現兩軸聯動，實際上是三軸控制。機床選擇FANUC0i Mate-TD數控系統，對其坐標軸進行重新定義，建立具有同一車削加工平面的兩個坐標系。坐標的定義采用右手笛卡爾坐標系原則，X前與Z軸、X后與Z軸確定的是同一個平面，編程指令中用G18表示。為利于編程，定義X前軸為X1，X后為X2軸。具有同一車削加工平面的兩個坐標系如圖2所示。

對FANUC0i—Mate-TD系統參數及軸屬性進行定義如下：

1010 CNC的控制軸數；1020各軸的編程軸名：88（X前）、89（X后）、90（Z）；1022基本坐標系的軸指定。

3.2 三軸雙刀架數控車床對刀方法

三軸雙刀加架數控車床前刀架刀位號依次為01、02、03、04，后刀架刀位號定義為05、06、07、08，前后刀架上的刀具分別進行對刀，操作方法同FANUC0i Mate-TD數控系統常規對刀方法。為方便操作人員觀察05、06、07、08刀位刀具和工件的相對位置是，在后刀架設計安裝了對刀探頭，如圖3示。

3.3 三軸雙刀架數控車床編程方法

三軸雙刀架數控車床編程方法簡捷易行，當程序指令中的Z坐標值發生變化時，前后刀架上的刀具均同步移動到Z軸相應位置；當程序指令中的X1坐標值發生變化時，前刀架上的刀具移動到X1軸相應位置；當程序指令中的X2坐標值發生變化時，后刀架上的刀具移動到X2軸相應位置；刀具刀位點沿X1軸-Z軸（或X2軸-Z軸）的合成運動就是刀具的運動軌跡。

【編程實例】零件如圖4所示，材料為45鋼，毛坯尺寸Ф60×395mm，未注倒角C1。請確定加工方案并編程。

（1）設備選用。選擇三軸雙刀架數控車床，配置FANUC 0i Mater-TD系統數控系統。

（2）零件分析。該零件由外圓柱面、外圓弧面、外圓錐面組成。其中￠300.003-0.04×30mm圓柱作為裝夾面，必須采用銅皮保護，R120的圓弧面對刀具的偏角有要求。

（3）刀具選擇。采用兩把35°菱形刀片機夾刀（T0101），完成外圓柱、外圓弧面、外圓錐面的粗精加工；

（4）加工工藝分析。1）采用三爪卡盤裝夾毛坯，伸出長度80mm，采用T0101加工￠300.009-0.04×30圓柱面、圓錐面，加工總長80mm；2）零件掉頭，伸出長度25mm，采用三爪卡盤裝夾毛坯，在另一側打中心孔，采用T0101加工￠320.009-0.039×20圓柱面；3）卡盤裝夾￠300.009-0.04×30圓柱面，必須用銅皮保護，采用一夾一頂方式固定。用T0101和T0505連續加工外圓柱面和外圓弧面。

（5）確定切削用量（見表1）。

（6）零件的加工程序。1）工件左側加工：左端面手搖去2mm。（見表2）。2）工件右側加工：右端面手搖去3mm，并打中心孔。（見表3）。3）采用雙刀T0101和T0505連續加工￠48°-0.04×200圓柱面和R120外圓弧面，并采用深滾壓刀架進行鏡面加工，保證0.8級的表面光潔度。（見表4）。

4 結語

高速化、高精度化、復合化、智能化、柔性化、集成化、高可靠性和開放性是當今數控機床的主要發展趨勢和方向，在保證加工精度的情況下，省時、節能、高效是加工理念的核心。作為一種軸類零件加工專機，三軸雙刀架數控車床采用單主軸、臥式床身、平導軌，具有結構簡單、成本低、編程方便、精度高、生產率高、工藝性廣的優勢，將會得到廣泛應用。

參考文獻

[1]狄壽剛.雙主軸雙刀架數控車床的設計制造[J].制造技術與機床，2011（12）：98-100.

[2]尹昭輝，周禮根. FANUC系統在數控車床改造中的應用[J].機床與液壓，2013（5）：185-187.

[3]徐增豪，胡克廷，張仲益等，雙主軸雙刀架車削中心的研制[J].機械制造，2002（11）：18-19.

篇6

關鍵詞：數控車床；創新設計；TRIZ理論

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.040

1 經濟型數控車床

數控車床的結構簡單，操作方便，制造成本低并且技術容易掌握，通過用微機控制的步進電動機來執行本身的進給運動，其結構是由進給傳動鏈最短出發，讓步進電動機輸出端配置減速器并與進給系統的絲杠連接，來實現X、Z軸的進給運動；采用可控電動尾座來實現對零件的頂尖頂緊工作；安裝自動回轉刀架，通過數控系統傳遞信號來實現刀具的旋轉與進給加工；并采用開環控制系統，加工精度由執行元件和傳動機構的精度來保證，雖然這種數控車床的定位精度較低，但是該數控車床的投資少，安裝調試方便，適用于精度要求不高的零件加工，也是目前機械制造業應用最普遍的一種。

2 沖突分析

經濟型數控車床采用的是螺旋轉位刀架，根據數控機床的加工特點，我們了解到，對于內孔的加工，只能借住車床尾座通過手動操作來打中心孔和鉆孔從而實現內孔的加工，還有就是這種類型的刀架只能加工出內外圓柱、圓錐、螺紋、孔等，而達不到在零件側面進行平面、腔的加工，在這里應用TRIZ理論來進行經濟型CK6140數控車床的刀架的創新。

工程沖突包括技術、物理和數學這三種沖突，它的主要內容也是TRIZ研究的內容。物理沖突就是為了實現某種功能而表現出一個子系統或元件有一種特性，并且出現與此特性相反的特性。情況分析如下：當一個子系統的有用功增強時也使其系統的有害功增強；當一個子系統的有害功降低也會使其有害功降低。

3 利用TRIZ理論解決沖突

應用技術沖突解決的原理又稱發明原理，隨著科學技術的飛速發展，TRIZ團體通過對250萬專利的精心研究，總結出了39條工程參數，所有的沖突問題都可以在工程參數表中查到，同時又提出了解決技術沖突的40條發明原理。

經濟型CK6140數控車床刀架改造技術沖突：數控車床實現零件軸上平面、腔的加工，若采用車銑復合裝置的轉塔刀架和機械手，提高了加工效率，但是制造成本較高，而且結構設計比較麻煩，不易于制造和維修。

從39個工程參數中選擇技術沖突的一對特征參數，由此確定標準工程參數如下：1）希望改進的特征：速度、生產率；2）惡化的特征：可制造性、可維修性；3）從沖突矩陣表中可查出發明原理。

4 創新設計

主要設計是在刀架上加上一個動力銑頭，動力銑頭的主軸軸線與數控車床中心線相垂直，動力銑頭由單獨的步進電動機實現。若孔或腔的加工在同一母線上，可以把主軸電機上加個剎車即可實現。其螺旋轉位四工位刀架需要改，選用中拖板絲杠的行程，而所選用的動力銑頭要盡量靠近中拖板的后端，使得銑頭和刀架之間的距離最大化。

經過創新之后經濟型CK6140數控車床在進行車削的加工同時，可以通過Y向步進電動機帶動動力銑頭進行銑削加工，實現軸上平面和槽的加工。具體的設計是把M33（車削）和M34（銑削）指令加入到PLC控制程序中，當數控床開機時默認為車削加工狀態，數控系統對內取消對Y軸電動機的監控和銑頭電動機的控制指令輸出，對外輸出信號切斷Y軸電動機的強電，這時只有X軸、Z軸參與聯動工作。當需要對零件進行銑削加工時，只需在加工程序的編程中輸入M34指令，就實現了系統對內恢復對Y軸電動機的監控和銑頭電動機的控制指令輸出，對外輸出信號接通Y軸電動機的強電，這時數控車床就可以實現銑削功能，讓主軸停止轉動，即工件不動，銑刀旋轉進給銑削。和經濟型數控車床一樣，電動刀架上可以安裝4把車刀，銑頭主軸上可安裝一把銑刀，加工時通常是先進行車削加工，此時滑板上的電動刀架靠近工件進行車削加工，車削完成后，滑板后退，車削刀架遠離工件，銑削主軸靠近工件，Y軸按加工需要動作，銑頭電機旋轉，進行銑削加工，如需更換銑刀，要停機手動換刀再繼續加工，從而完成軸的平面、槽的加工。

通過對數控車床總體結構進行創新設計，本文的主要研究內容和成果為：

（1）提出刀架需要改進的地方，對其不足之處進行分析確定沖突類型屬于技術沖突，介紹了TRIZ理論中的39個工程參數和40條發明原理，主要運用TRIZ理論中的矛盾沖突矩陣，根據在刀架的設計中遇到的問題，然后在沖突矩陣表格中選取提供的39個工程參數中的改善條件與惡化條件的關系，來初步確定可能應用到的40條發明原理中的其中一些原理，根據原理來設計預期的符合要求的刀架結構，在刀架上加上一個動力銑頭，動力銑頭的主軸軸線與數控車床中心線相垂直，動力銑頭由單獨的步進電動機實現。

（2）對設計的刀架進行試驗，驗證它的工作原理，實現了在經濟型數控車床上進行軸上平面和槽的加工，一般操作過程是先進行車削，此時切斷Y軸電動機和動力銑頭電動機，當進行銑削時，在程序中輸入M34，恢復Y軸電動機和動力銑頭電動機的工作，從而進行平面和槽的加工，工作原理是車床主軸不動即工件不動，讓銑刀旋轉進給進行銑削，到達加工的目的。

5 小結

運用TRIZ理論對經濟型數控車床的刀架進行結構和原理上的創新設計，理論上具有很強的可行性，此次對刀架具體結構設計并沒有進行詳細的計算和布局，機構設計不夠理想，需要進一步完善該機構，才能更好地改善經濟型數控車床的性能。

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關鍵詞：車床 故障 維護 措施

引言

眾所周知，現如今的車床乃是機電一體化的典型產品，它是將電力電子技術、自動化控制技術、電機技術、自動檢測技術、計算機控制技術、傳感器技術、機床、液壓及氣壓傳動技術和加工工藝等集中一體的自動化設備，具有高精度、高效率和高適應性的特點。機械銹蝕、機械磨損、機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，資料丟失和機床本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導致車床出現故障甚至使整臺設備停機，從而造成整個生產線的停頓。因此，對車床進行故障診斷與維修是非常重要的。

1車床故障分類

車床的故障分類方法較多，常見的分類主要有按發生故障的系統部位分類和按發生故障的部件分類，下面進行簡單的介紹。

（1）按發生故障的系統部位分類車床故障按發生的部位來看通常可分為電氣系統故障、機械系統故障、液壓（氣壓與液壓大致相同）系統故障。

電氣系統故障又可分為強電線路故障與數控系統故障。強電線路故障一般是由各種繼電器、接觸器線路故障與保護線路及各種傳感器故障造成的；數控系統故障主要是由于其硬件和軟件故障形成的。

機械系統故障表現在運動失效和精度超差兩個方面。運動失效大多是減速箱、絲杠螺母副、導軌副等故障造成的；而精度超差又可分為幾何精度超差、傳動精度超差、運動精度超差和位置精度超差。

液壓/氣壓系統故障的出現一般是由機械電氣引起的故障、液/氣壓傳動與控制故障造成的。液壓傳動與控制故障又可體現在驅動部分的故障、執行部分的故障、控制部分的故障、輔助部分的故障。

（2）按發生故障的部件分類按發生故障的部件可分為主機故障和電氣故障。

車床的主機部分，主要包括機械、、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等裝置。常見的主機故障有：因機械安裝、調試及操作使用不當等原因引起的機械傳動故障與導軌運動摩擦過大故障。故障表現為傳動噪聲大，加工精度差，運行阻力大。液壓、與氣動系統的故障主要是管路阻塞和密封不良。

電氣故障分弱電故障與強電故障。弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器以及伺服單元、輸入、輸出裝置等電子電路，這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要是指上述各裝置的印制電路板上的集成生路芯片、分立元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。常見的軟件故障有：加工程序出錯，系統程序和參數的改變或丟失、計算機的運算出錯等。強電部分是指繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的電路。

2車床常見故障分析

（1）主軸類故障分析

傳動軸是車床實現機械加工的核心部件，也正是因為傳動軸承載了主要的載荷因此傳動軸也是最容易發生故障的車床部件之一。

①對于車床主軸上單向推力球軸承等零部件的損壞，機床用戶可準確診斷并快速更換；②齒輪損壞、機床用戶可測繪、加工齒輪或購買齒輪來更換；③傳動軸軸斷裂、機床用戶一般可用改大其直徑尺寸、改進其結構、針對現場機床轉速而重新布局齒輪等方法來解決。

但機床用戶往往忽視其主軸箱問題。主軸箱內主軸及I、II、III各級傳動軸用軸承、各級傳動齒輪由主軸箱外、后卡盤下方的1個油泵集中供油，再經分油器分到各個點進行。如果主軸箱用油箱結構不合理，切削液易沿著回油管及箱蓋流入油箱內，致使油不純，效果不好，影響了主軸箱內齒輪、軸承的使用壽命和傳動精度。因此，必須要對主軸箱內的系統進行定期的查看與清理。這些細節問題看起來很簡單，若不做，日積月累就會引起漸發性故障。

（2）刀架常見故障分析對于刀架的常見故障，主要有以下幾種

①刀盤不動故障：可能是機械卡阻原因（蝸桿與蝸輪卡阻、鏈條卡阻等）；也可能是刀架電機燒壞或其接觸器、控制繼電器損壞；還可能是可怕的輸入/輸出單元損壞原因，在現場需逐步排除故障原因、縮小故障范圍、最后準確故障定位。

②刀盤某刀位連續回轉不停：一般故障原因是某刀位對應的霍爾元件損壞所致，在現場可更換其對應霍爾元件即可；再一種可怕原因就是輸入/輸出單元損壞，可按自主診斷、修復方法處理。

③刀盤換刀時不到位或過位故障：這種故障一般是磁鋼位置在圓周方向相對霍爾元件太靠前或太靠后所致，可在刀架鎖緊狀態下用內六方扳手先松開磁鋼盤、在轉過適當角度磁鋼與霍爾元件的相對位置即可排除故障。

④刀架電機燒壞故障：一般可能是機械卡阻致使電機燒壞，另一種原因可能是梯圖中對刀架電機反轉鎖緊時間設置過長會使電機溫升過高而燒壞電機，需改梯圖縮短刀架鎖緊時間。

⑤刀盤鎖不緊故障：刀盤鎖不緊，用手都能晃動，干的油管螺紋有波紋，需需改梯圖延長刀架鎖緊時間。

對于上述由于刀架鎖緊時間不匹配所致故障，機床用戶一般是請機床廠家、專業維修人員來修改梯圖、調整刀架反轉鎖緊時間以排除故障，這樣就致使機床故障停機時間較長，為此，經多次實驗，最后摸索出了在現場修改梯圖、調整刀架反轉鎖緊時間的具體方法。機床用戶用此法可自主修改梯圖，調整刀架反轉鎖緊時間，能減少因等機床廠家專業維修人員而故障停機的時間。

3車床的維護保養措施

（1）定期檢修車床極易發生故障或者那些故障發生率較高的零部件或系統，如系統、傳動軸系統等等，盡量早期發現故障的端倪，并及時進行檢修維護，從而將故障消除于無形之中，保障了車床的正常運行和生產。（2）技術人員在日常的維護保養中，不僅僅是檢查有可能發生故障的零部件，更重要的是要及時對車床的各個子系統、子模塊進行功能測試，并進行系統的清理、維護，提高各個零部件的工作可靠性，從日常維護保養中去實現車床服役壽命的最大化。（3）技術員要做好維護保養及故障檢修的記錄工作，要詳細記錄從故障的發生、分析判斷到排除全過程中出現的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數和相關軟件，其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。

4結語

綜上所述，車床是非常精密的機電一體化產品，對于車床在使用過程中經常出現的故障，技術人員應當自己進行總結，并嘗試摸索自主修復和保養，將故障診斷與預防式檢修相結合，才能夠真正實現車床服役壽命的最大化。

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關鍵詞：墊高刀架 大錐度 圓錐螺紋車削方法

在機械產品中，帶有螺紋的零件應用廣泛。車削螺紋是常用方法，也是車工的基本技能之一。螺紋按形成螺旋線的形狀可分為圓柱螺紋和圓錐螺紋，其有外螺紋和內螺紋之分，并相互配合成對使用。圓錐外螺紋錐度小的加工比較容易，錐度大、螺距大的加工比較困難。

一、圓錐形螺紋的概述

螺紋連接緊固件采用的是普通螺紋。普通螺紋分為公制和英制兩種，公制普通螺紋的牙型角為60°，英制普通螺紋牙型角為55°。英制普通螺紋在管道連接方面應用廣泛。它密封性好，而且越擰越緊，性能穩定，抗剪切能力強，自定心性能好。

二、普通車床車削圓錐體螺紋的方法

1.手趕法

對于一般配合精度較好，生產批量較小的圓錐管螺紋可采用手趕法車削，即在車床大滑板由右向左自動縱向走刀的同時，中滑板手動均勻退刀，從而車出圓錐管螺紋。

2.靠模法

用靠模刀架或車床靠模裝置，控制中滑板的自動退刀車削圓錐管螺紋。這種方法適合批量生產加工精度較高的螺紋零件。

3.絲錐攻螺紋

加工內圓錐管螺紋，還可以使用圓錐體絲錐加工。這種方法操作簡便，可用于精度要求不高且批量生產的零件，如管接頭螺紋等。

（1）刀具的選擇。采用高速鋼車刀，材料為W18Cr4V，零件牙型角為55°，切削抗力和摩擦阻力小，因而切屑排出快，散熱性能好，適合粗車、精車，一次性加工完成。

（2）工件的裝夾。工件較長的需要一夾一頂安裝，保證車床的主軸中心線與尾座的中心線同心度一致。檢查同心度，可采用兩頂尖裝夾工件，車削外圓，檢測外圓兩端尺寸是否相同，若不同則調整尾座的偏移量。

（3）刀具的安裝。對于錐度大的圓錐螺紋，車刀的前刀面朝下，刀尖垂直于工件。

（4）中心孔的檢查及校正。車削第一刀后，為使內應力釋放出來，必須找正中心，即將頂尖松開，左手輕輕扶住工件大端，防止下垂過多，以低速轉動工件，檢查工件中心孔是否擺動。如果中心孔不正，可以用銅棒輕輕敲擊工件的擺動位置，垂直校正中心孔，直到不再擺動為止，然后再頂上活頂尖。頂尖與工件接觸壓力的大小，控制為使活頂尖開始隨工件旋轉后再稍加一點力。

三、墊高刀架車圓錐螺紋的加工步驟

例如：車削R1/2in圓錐管螺紋，每英寸牙數為14牙，外螺紋密封的圓錐管螺紋。

查資料可得，公稱直徑1/2英寸，每英寸牙數14，螺距1.841mm，有效螺紋長度13.2mm，基準距離8.2mm。在基面上的基本直徑：外徑為φ20.955mm，中徑為φ19.793mm，小徑為φ18.631mm。

1.常用的加工步驟

①用三爪自定心卡盤裝夾，工件伸出40mm左右，找正并夾緊。

②車端面。

③小滑板逆時針轉過1°47'24''，車外圓錐，并滿足基準距離為8.2mm，外徑為20.955mm，整個圓錐長不小于19mm。

④在進給箱銘牌上，根據所加工每英寸牙數（14/in） 將手柄拔到需要的位置。

⑤用趕刀法車螺紋，方法是在車床大滑板由右向左自動進給的同時，手動中滑板均勻退刀來保證螺紋的精度。

以上加工方法是常用的，下面介紹錐度大的圓錐螺紋是怎樣加工的。

2.大錐度圓錐螺紋的加工步驟

錐度大、螺距大的工件，采用普通車床無法加工，因為采用正常的從右向左車削退刀十分困難，易扎刀，輕者拉壞刀具，重者拉壞車床，甚至傷人。

可以采用車床主軸反轉，刀具反裝的方法加工，即車床主軸反轉，刀具的前刀面向下安裝，使車刀從左向右移動。隨著錐體的轉動，中滑板手柄向勻速進給，反復車削，直至達到所需的尺寸。

需特別強調的是，本方法中，當刀具前刀面向下安裝時，刀尖的中心高低于主軸中心線很多，我們可以把刀架鎖緊手柄松開，在刀架下面墊上墊片，提升刀架，使刀尖對準工件軸線中心高位置。這樣就解決了刀尖低的缺陷。加工內螺紋的方法與之相同。這種方法只能車出右旋錐體螺紋，不能車出左旋錐體螺紋。

采用此方法加工圓錐螺紋，刀架不會與卡盤相撞，不易扎刀，不會損壞刀具，造成廢品。由于車刀前刀向下，因此，切屑向下排出，排屑流暢，切削溫度低，保證了車刀、車床、操作者安全，提高了產品質量。

墊高刀架車削圓錐螺紋的方法，適用于職業院校學生普通車工生產與實習，其中有不足之處，敬請批評指正。

參考文獻：

[1]王公安.車工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社.2005.

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摘要：電子技術的發展以及國內數控裝置的發展使得數控裝置的價格走低,特別是經濟型數控車系統的價格已經是到達了它的最低點。經濟型數控車床在中國的機械加工行業中得到了迅速普及,使得我國機械加工水平無論在加工質量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是隨著機床使用時間的延長,數控機床會出現這樣或那樣的故障,本文就以經濟型數控機床的常見故障為例,談了一些解決的辦法。

關鍵詞：數控車床霍爾開關繼電器伺服驅動

一、換刀裝置故障

數控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉,由霍爾元件發出刀位信號,數控系統再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在我維修數控車的過程中遇到了以下幾個故障現象。

故障一:一臺四刀位數控車床,發生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現象。

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,確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題,導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發現:1號刀位霍爾元件的24V供電正常,GND線路為正常,T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。

解決辦法:更換新的霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到。

故障二:一臺六刀位數控車床,換刀時所有刀位都找不到,刀架旋轉數周后停止,并且數控系統顯示換刀報警:換刀超時或沒有信號輸入。

故障分析查找:對于該故障,仍可以排除機械故障,歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種:1.磁性元件脫落;2.六個霍爾元件同時全部損壞;3.霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖,利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發現: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,發現從電氣柜引出的24V線頭脫落,接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。

解決辦法:利用同規格導線替代斷線后,故障排除。

故障三:一臺配有FANUC-0imate系統大連機床廠的六刀位車床,選刀正常但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統報警:換刀超時。

故障分析查找:刀架選刀正常,正轉正常,就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常,初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上,發現刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發出的,是不是該開關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蓋,利用萬用表參照電路圖檢查線路,發現線路未有開路和短路,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關,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,位置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察一下,結果發現:果然擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊,試換刀一次正常。再換一次刀,原故障又出現了,同時發現蝸桿端的軸套打滑并且爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?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。

二、穩壓電源故障

機床在運行時機床照明燈突然不亮,機床操作面板燈也不亮,系統電源正常,同時系統急停報警,和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。

故障分析檢查:經詢問當時操作人員,沒有違規操作,排除人為原因,也可以排除機械原因,應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示,這些失電區域都和24V有關,并且該機床擁有兩個穩壓電源,一個是I/O接口電源,另一個為系統電源。失電區域都與I/O接口有關,于是打開電氣柜觀察發現I/O接口穩壓電源指示燈未能點亮,說明該電源未能正常工作或損壞。由穩壓電源的工作原理知道,穩壓電源有電流短路和過載保護的功能,當電源短路或過載時自動關斷電源輸出,以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來,結果發現重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源,負載不大,也不會出現過載現象,應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發現有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯:由于該線與機床發生對地短路,造成該穩壓電源處于自我保護狀態,使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止,導致發生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發出報警。

解決辦法:用絕緣膠布把接頭處重新包好,重新上電開機所有故障解決,報警解除照明燈也亮了。

三、系統程序鎖故障

一臺數控車,配有FANUC-0i-mate系統,無法輸入對刀值等參數,不能編輯程序,并伴有報警。

故障分析檢查:對此現象首先想到了程序保護開關,通過對比正常的系統發現:與系統鎖住時現象一樣。所以懷疑系統鎖開關壞了,但經過短接,仍不能解決問題。通過觀察故障系統的梯形圖發現X56輸入點無信號輸入,說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查,發現在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落,導致線路無法輸入信號,使PLC邏輯關系不正確,才出現以上故障。

解決辦法:用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好,報警解除,參數輸入正常,故障消失。

四、結束語

以上維修案例,可作為類似故障的排除參考。一般地,對于任何故障,首先是根據現象,根據原理來判斷故障點,分析每一個可能性,如一個開關,一個線接頭,一個螺釘都會是都會是故障原因,參照之前的操作、維修歷史進行分析,能有利于縮小查找范圍,有利于提高維修的效率。

參考文獻:

[1]FANUC-0i-mate使用說明書.

[2]大連機床集團數控車床電器說明書.

[3]廣州數控GSK980T使用說明書.

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關鍵詞：車床；電氣控制電路；故障；檢修

在工業生產機械設備中，車床是一種應用十分廣泛的金屬切削機床，主要能夠車削內圓、外圓、端面、圓錐面、切斷、鏜孔、拉油槽以及螺紋等，還可以在尾座上安裝鉆頭或鉸刀進行鉆孔和鉸孔等加工。CA6140車床是當前職業學校機械、機電、電氣控制等專業應用較多的典型的實訓實習設備，也是工廠中應用十分廣泛的機械加工設備。掌握CA6140機床電氣控制電路的的工作原理和故障檢修方法是機電、電氣等專業學生必備的基本技能。

一、CA6140車床的主要結構和運動形式

1、CA6140車床的主要結構。CA6140車床主要由進給箱、掛輪箱、主軸變速箱、刀架 、溜板箱、尾架、 絲杠、光杠、床身等部分組成。

2、CA6140車床的運動形式。①主運動：是主軸通過卡盤或頂尖帶動工件的旋轉運動。②進給運動：是溜板帶動刀架的直線移動。主運動和進給運動都由主軸電動機拖動，主軸電動機的動力由三角皮帶、主軸變速箱傳遞到主軸，實現主軸的旋轉，通過掛輪箱傳遞給進給箱來實現刀具的縱向和橫向進給。③輔助運動：包括刀架的快速移動、尾座的移動、工件的裝卸、加工冷卻等。

二、CA6140車床的電力拖動形式及控制要求

1、主軸電動機選用三相籠型異步電動機，采用齒輪箱進行機械調速。

2、為車削螺紋，主軸要求有正、反轉。采用機械的方法實現。

3、主軸電動機的啟動、停止采用按鈕操作，停止采用機械制動。

刀架移動和主軸移動有固定的比例關系，以便滿足對螺紋的加工要求，這由機械傳動保證，對電氣無任何要求。

4、車削加工時，刀具及工件需要冷卻，配有冷卻泵電動機，且要求在主拖動電動機啟動后冷卻泵方可選擇開動與否，而當主拖動電動機停止時，冷卻泵應立即停止。主軸電動機與冷卻泵電動機之間實現順序控制。

5、具有必要的電氣保護環節，如電路的短路、失壓保護和電動機的過載保護等。

6、具有安全的局部照明裝置。

三、CA6140車床電氣控制電路分析

1. 主電路分析

主電路共有三臺電動機，M1為主軸電動機，拖動主軸旋轉，并通過進給機構實現刀架的進給運動；M2為冷卻泵電動機，用以輸送切削液，M3為刀架快速移動電動機。QS1為電源開關， 主電動機M1由接觸器KM1控制，熱繼電器FR1作過載保護，熔斷器FU作短路保護，接觸器KM1作失壓和欠壓保護。冷卻泵電動機M2由接觸器KM2控制，熱繼電器FR2作過載保護，刀架快速移動電動機M3由接觸器KM3控制，由于是點動控制，未設過載保護，熔斷器FU1實現對冷卻泵電動機M2、快速移動電動機M3、控制變壓器TC的短路保護。

2. 控制電路分析

控制電路的電源由控制變壓器TC二次側輸出110V電壓提供。按下起動按鈕SB2，KM1線圈得電并自鎖，M1直接起動。M1運行后，接通或斷開轉換開關SA，實現冷卻泵電動機起動與停止，由于SA1開關具有定位作用，因此不設自保觸頭。按下停止按鈕SB1，M1、M2同時停轉，該電路還具有欠壓、零壓保護。

3. 輔助電路分析

控制變壓器TC的二次側分別輸出24V和6V的電壓，作為車床低壓照明燈和電源信號燈的電源。EL為車床的低壓照明燈，由QS2控制，由FU3作短路保護；HL為電源信號燈，由FU4作短路保

四、CA6140車床常見故障的檢修方法

車床電氣控制電路出現故障時總會以一定的故障現象呈現出來，且電路中各點的電壓、電阻會發生相應的變化，通過觀察故障現象、測量電壓、測量電阻可準確的判斷車床電氣控制電路的故障點。

1、直觀檢測法。觀察故障現象，常用的方法是“問、看、聽、摸”。

“問”是向機床操作人員詢問故障發生前后情況，是否有煙霧、跳火、異常聲音和氣味，有無誤操作等。

“看”熔斷器內熔體是否熔斷，其他低壓電器元件有無燒毀，電器元件和導線的連接是否松動。

“聽”電動機、變壓器、接觸器及各種繼電器等通電后運行的聲音是否正常。

“摸”將機床電氣設備運行一段時間后切斷電源，用手觸摸電動機、變壓器及接觸器繼電器線圈有無明顯的溫升，是否有局部過熱現象。根據故障現象，依據電氣控制圖可分析故障原因，確定故障大致范圍。

2、測量電阻法查找故障點并排除故障。利用萬用表的歐姆檔測量車床電氣制線路上某點或某個元件的通和斷，來判斷車床電氣故障點。測量前一定要切斷車床電源，選擇萬用表的適合檔位，以免燒壞萬用表，同時被測電路不應有其他支路并聯，避免判斷錯誤。

3、測量電壓法查找故障點并排除故障。接通車床電氣控制電路，用萬用表的電壓檔測量車床線路上某點的電壓值，來判斷車床電氣故障點并排除故障。選擇萬用表電壓檔合適量程，以免燒壞萬用表。檢修完畢后通電試車，并做好維修記錄。

五、CA6140車床常見故障的分析與檢修

1、主軸電動機不能啟動。

①電源電壓過低；②熔斷器FU1或FU2熔斷；③熱繼電器動作或觸點接觸不良或損壞；④按鈕SB1和SB2觸點接觸不良或損壞；⑤接觸器KM1線圈開路或主觸點接觸不良；

2、按下起動按鈕后，電動機發出嗡嗡聲，不能起動。

①三相電源缺相造成；②熔斷器某一相熔絲燒斷；③接觸器一對主觸點沒接觸好；④電動機接線某一處斷線等

3、停止按鈕失去控制作用，電動機無法停車。

①接觸器KM1的主觸點熔焊；②停止按鈕SB1擊穿或嚴重漏電；③啟動按鈕SB2擊穿或嚴重漏電；④開關SA1擊穿或嚴重漏電；⑤接觸器KM2的主觸點熔焊。

4、刀架快速移動電動機不能啟動

①熔斷器FU1熔斷；②按鈕SB3觸點接觸不良或損壞；③接觸器KM3線圈開路或主觸點接觸不良；④電動機本身有故障

5、冷卻泵電動機不能啟動

①熔斷器FU1熔斷；②開關SA1觸點接觸不良或損壞；③接觸器KM1輔助觸點接觸不良；④接觸器KM2線圈開路或主觸點接觸不良；⑤電動機本身有故障。

6、信號燈或照明燈不亮

①燈泡燒壞；②熔斷器FU3或FU4熔斷；③照明開關SQ2損壞。

參考文獻

1.魏潤仙 孫善君主編.《電機控制與應用》 .北京大學出版社.2010.08.