数控车床故障诊断与维修技术分享

江苏省常熟中等专业学校

1 项目七：数控车床刀架典型故障诊断与维修

项目导读：

数控车床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，缩短辅助时间，减少工件因多次安

装引起的误差，都带有刀架系统。数控车床的刀架是机床的重要组成部分，用于安装和夹持

刀具。它的结构和性能直接影响机床的切削性能和切削效率。电动刀架作为数控车床的重要

配置,在机床运行工作中起着至关重要的作用,一旦出现故障很可能使工件报废,甚至造成卡

盘与刀架碰撞的事故,而且刀架故障在数控车床故障中占有很大的比例，常常包括电气方面、

机械方面以及液压方面的问题。本项目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。

一．学习任务：

任务一：典型刀架拆装及结构分析

任务二：刀架PMC画面调用及功能分析

任务三：刀架电气线路检测与工作原理分析

任务四：刀架无法运转故障诊断与维修

任务五：刀架旋转不停止故障诊断与维修

任务六：刀架无法锁紧故障诊断与维修

二．项目学习目标：

知识目标 掌握数控车床典型刀架机构工作原理以及刀架PMC控制原理，

理解刀架电路控制过程及霍尔元件工作原理。

技能目标 能够熟练进行典型刀架机构拆装，读懂刀架PMC程序，能够熟

练运用常用工具对霍尔元件以及刀架电路的进行检测，会对典型刀架故障进行诊

断与排除。

教学条件 oi Mate TD数控车床实训台， 常用机械拆装工具，万用表，讨论桌。

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2 三．案例情境：

一台济南第一机床厂CK6136数控车床，系统为FANUC 0i Mate TD,刀架为

四工位转盘式刀架。故障现象为：运行换刀指令T0202，刀架无换刀动作，过了

10秒后，系统界面跳出1004报警“Tool change over time”。机床无法实现

换刀，直接影响后道加工，给整套产品的生产进度造成了麻烦。

刀架的故障位置在哪里？怎么样才能快速排除刀架故障?

机床电器２０１０．４　数控·数显——数控车床刀架发信盘的故障诊断与维修　数控车床刀架发信盘的故障诊断与维修　陈仕华。段文艳（秦皇岛职业技术学院，０６６０００）　摘要：刀架作为数控车床的重要配置，在机床运行工作中起着至关重要的作用，一旦出现故障很可能造成工件报　废，甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。本文针对数控车床电动刀架最易出现故障的发信盘人手，分析其内部结构以　找出解决故障的最佳方法，以提高维修效率和降低维修成本。　关键词：电动刀架；发信盘：霍尔器件　中图分类号：ＴＧ５０２．７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—０４２０（２０１０）０４—００１２—０３　０　引言　随着数控技术的提高，成功地解决了某些形状复　杂，一致性要求高的中、小批零件的自动化问题。但　是，在数控机床使用过程中，难免会出现各种故障，维　修数控机床结构和控制电路比较复杂。掌握一些数控　设备维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，　以降低维修成本。　在日常故障中，我们常见的是刀架类、主轴类、螺　纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀　架故障在其中占有很大比例。　１　数控车床电动刀架故障分析　电动刀架作为数控车床的重要配置，在机床运行　中起着至关重要的作用，一旦出现故障很可能造成工　件报废，甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。在数控机　床的故障维修中，电气控制部分线路复杂，故障现象多　变，有些故障现象不太明显，查找难度比较大，而机械　部分与普通机床比较类似，故障相对容易排除。　电动刀架一般有四工位或六工位，由电动机、机械　换刀机构、发信盘等组成，当系统发出换刀信号，刀架　电机正转，通过减速机构和升降机构将上刀体上升至　一定位置，离合盘起作用，带动上刀体旋转到所选择刀　位，发信盘发出刀位到位信号，刀架电机反转，完成初　定位后上刀体下降，齿牙盘啮合，完成精确定位，并通　过升降机构锁紧刀架。刀架出现故障时就会出现下列　现象：　１．１刀架不换刀　对于这种故障，首先判断是刀架内部机械问题还　是刀架电机故障。换刀时，用手触摸电机，看有无振动　一１　２一　及测量电机电压来判断是否为电机故障。如电机正　常，那么就是机械问题，一般都为刀架内部机械卡死。　把刀架拆下洗干净重新装上即可。但有时候也可能是　内部机械损坏。　１．２刀架锁不紧　这种故障有可能是机床参数中的刀架反锁时间设　置的太短，也有可能是刀架内部锁刀螺母太松以及发　信盘的霍尔元件位置与磁钢没对准。　１．３找不到刀位　表现为刀架不停的转。这种问题可能存在于刀架　发信盘出现问题；ＣＮＣ系统的刀位信号接收电路的问　题；通信线路故障的问题等。　１．４找不到某一号刀　表现为找不到某一号刀，而其他刀位可以正常换，　这种问题有可能是刀架发信盘霍尔元件产生偏移或这　一号刀的霍尔元件损坏，或该刀位的信号线断路。　前两种故障通常是：机械原因导致的比较容易判　断和维修，而后两种故障是电气原因导致的。　在实际生产过程中，由于刀架发信盘的原因导致　数控车床刀架故障的情况较多，下面着重分析刀架发　信盘的二［：作原理和诊断、维修。　２　电动刀架发信盘的工作原理　电动刀架发信盘是固定在刀架内部中心固定轴　上由尼龙材料作为封装的圆盘部件。发信盘的内部根　据刀架工位数设有四个或六个霍尔元件，并与固定在　刀架上的磁钢共同作用来检测刀具的位置，如图１　

第１期（总第141期）

0引言电动刀架是数控车床上，故障发生频率较高的关键部件之一。由于电动刀架生产厂家无统一的标准，因此其结构、尺寸、元器件类型也各不相同。不管是哪一类刀架，要使其正常工作，均要求机械、电气、控制等系统，多方面稳定、可靠地运行。一旦出现某种故障，可能是机械原因，也可能是电气、或控制系统方面的原因。维修人员必须根据发生故障的现象，判断故障的性质，才能“对症下药”，根除“病患”，使机床能够正常工作。数控机床的机械故障，在诊断技术上，既有传统的实用诊断方法，又有利用先进测试手段的现代诊断方法［１－５］。只有依据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障，提高机床的工作效率。本文以目前使用较多的ＬＤ４系列立式电动刀架及其可能出现的各种故障进行分析，确定其故障，提出维修与具体的排除方法，以供维修人员、教学实训人员参考［６－８］。1数控机床刀架故障诊断的方法和一般步骤当数控机床刀架发生故障时，应根据故障情况结合其工作原理进行全面细致分析，查找故障源。由于刀架，其结构、尺寸、元器件类型各不相同，故障处理和维修一般应用排除、直观、试验、先易后难、原理判断等方法按下列的步骤进行。（１）了解：当机床刀架发生故障时，要详细了解故障情况，对数控机床刀架进行初步检查。（２）分析：根据故障情况仔细分析，弄清与故障有关的各种因素，确定故障源查找的方向和手段。（３）查找：按照由表及里、由易到难的顺序进行排查；也就是首先应该检查可直接接近或简单拆卸的部分。（４）维修：根据查找的结果，对零部件进行修复或更换。（５）检验：对维修后的刀架进行试用，确定正常后再使用。2数控机床刀架常见故障诊断、维修的方法和步骤2.1LD4系列立式电刀架结构及工作原理（１）立式电动刀架结构，如图１所示［９］。

（２）工作原理。电动机正转，通过蜗杆、涡轮、螺杆将刀架销盘上升至一定高度时，离合销进入离合盘槽中，离合盘带动离合销、离合销带动销盘、销盘带动上刀架体转位，当上刀体转到所需到位时，霍尔元件发出刀位信号，电动机反转，反靠销进入反靠盘槽中，离合销从离合盘槽中爬出，刀架完成粗定位。同时销盘下降端齿啮合，完成精定位，刀架锁紧。2.2车床电刀架常见故障诊断、维修的方法和步骤（１）排除法：零件故障发生在部件的内部，无法从外观判断其故障的确切位置，故采用由表及里逐一检查，这一方法虽繁琐，但一定会找到故障点。故障描述：由于换刀时刀架与尾座碰撞，导致换刀时浅析数控车床电刀架的故障诊断与维修

。　ｌ　工程师手记Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　Ｒｅｃｏｒｄ　

堂频嗍ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｂｉａｎ　ｐｊｎ．ｃｏｍ　

数控车床典型故障诊断与维修　

韩庆华　

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳１１００４３）　

摘要：数控车床已成为机件精度加工的主体工具，是现代制造业的基本支撑。本文以业内应用较多　的ＦＡＮＵＣ－Ｏｉ－Ｍａｔｅ—ＴＣ系统为基准，列举了常见故障的基本形态，判断基准与处置的手法，归结了日　

常工作中故障处置的基本原则，具有较好的可借鉴意义。　

关键词：数控车床；ＰＬＣ控制；故障诊断　

中图分类号：ＴＧ６５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１９９４—３０９１（２０１４）０４—１３４—１３６　

随着科学技术和社会生产技术的不断发展，机械制造　

技术有了深刻的变化。数控机床是机电一体化的典型产　

品，数控机床是机械制造的主要标志之一。数控机床的自　

动控制系统表现在：数控系统根据数控加工程序，生成各　种信息和指令，控制机床的主轴运动、进给运动及辅助运　

动等。数控机床出现故障且得不到及时维修，会给使用单　

位造成巨大的损失，因此数控机床的维修是非常重要的。　

１数控车床故障分类　

数控车床故障部件分为主机故障和电气故障。　

（１）主机故障：数控车床的主机部分，主要包括机械、　

润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。常见的主机故　障：因机械安装、调试、实际操作使用不当等引起的机械传　

动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声　

大，加工精度差，运行阻力大等。　

（２）电气故障：分弱电故障和强点故障。弱电部分主要　

指ＣＮＣ装置、ＰＬＣ控制器、ＣＲＴ显示器以及伺服单元、输入　

输出装置等电路；强电部分是指继电器、接触器、熔断器、　

收稿日期：２０１４—０５—２５　

１３４　Ｉ吏藏掇书詹孵・２０１４年第４期　电源电压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件以及所　

组成的电路。　

２故障的诊断原则　

在故障检测过程中，应充分利用数控系统的自诊断功