数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修

数控车四方刀架故障分析摘要：在数控机床上，刀架故障是频发故障之一，从刀架运行原理入手，逐步分析，找出故障，排出故障。

关键词：刀架故障故障原因故障排除一、问题：我校二OOO年购进了五台经济型数控车，型号是：CJK6032，机械十档变速，前置四方刀架。

如今已经运行了十五年，现已进入故障高发期，其中，刀架故障频发。

主要故障现象有：刀架不转，刀架转不停，换刀时刀位转不到位及刀架自锁故障。

要找出故障，排出故障，必须了解四方刀架的运行原理。

二、四方刀架运行原理分析这是普通的四工位刀架，由机床PLC来进行控制。

换刀过程是通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算，实现刀架的顺序控制。

另外为了保证换刀能够正确进行，系统一般还要设置一些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。

下面我们分析PLC控制下的换刀过程。

我们首先了解刀架控制的电气部分，刀架电气控制部分如下图所示，图a是刀架控制的强电部分，主要是控制刀架电机的正转和反转；图b是刀架控制的交流控制回路，主要是控制两个交流接触器的导通和关闭来实现a中的强电控制；图c部分是刀架控制的继电器控制回路及PLC的输入及输出回路，整个过程的控制最终是由这个模块来完成的。

图一刀架控制电气设计下面我们来分析一下换刀过程，刀架换刀有两种模式，一种是手动换刀，一种是通过T指令进行自动换刀。

我们以手动状态为例，介绍一下换刀过程及常见故障。

1、首先我们将机床调至手动状态，通过刀位选择按键进行目的刀位选择，比如说通过检测刀位选择信号（X30.6）的状态，如果按下刀位选择按键，X30.6的状态应该会改变一次，计数器的数值会发生改变，系统选择的目的刀具也会发生相应的改变。

2、选择目的刀具完成以后，下面就是将机床刀架的当前刀位转换到目的刀位。

我们按下刀位转换按键X30.7以后。

这时系统PLC输出一个刀架正转信号Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，这时刀架电机开始正向旋转，刀架开始正转。

数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修
1. 刀架不能正常旋转
故障原因：刀架轴承损坏、电机损坏、传动系统故障。

解决方法：
1）更换刀架轴承；
2）更换损坏的电机；
3）检查传动系统的零件并更换故障部件。

2. 刀具夹紧不力或无法夹紧
故障原因：刀具夹紧机构损坏、夹紧弹簧老化、扭矩减小。

解决方法：
1）更换损坏的夹紧机构；
2）更换夹紧弹簧并调整弹簧力；
3）检查传动系统的扭力传递部件并更换故障部件。

3. 刀架精度降低
故障原因：刀架导轨磨损、轴承磨损。

解决方法：
1）更换磨损的刀架导轨；
2）更换磨损的轴承。

4. 刀具切削音量变大
故障原因：刀具震动、夹头松动、刀具变形。

解决方法：
1）夹紧刀具，并检查夹紧力是否合适；
2）更换可能变形的刀具。

总的来说，数控车床电动四工位刀架的故障主要包括刀架不能
正常旋转、刀具夹紧不力或无法夹紧、刀架精度降低和刀具切削音
量变大等。

解决这些故障需要根据具体情况采取相应的维修方法，
如更换损坏的零件、调整刀具夹紧力度、检查传动系统的零部件等。

同时，也需要定期对数控车床进行保养和维护，以提高其可靠性和
使用寿命。

数控车床四工位刀架的工作调试与典型故障维修摘要自动换刀装置是数控车床、加工中心的重要组成部分，它大大缩短了非切削时间，提高了加工效率。

它的形式多种多样，目前常用的有可转位刀架、更换主轴头换刀和带刀库的自动换刀系统几种，其中以可转位刀架应用的更为普及，可转位刀架为一种常见的中高档数控车床刀具储存装置，而四工位电动刀架是可转位刀架中最为常用的。

本文对四工位刀架进行工作原理分析，并应用继电-接触控制系统控制电路部分进行设计调试，对以上部分用PLC进行实现，针对在实际工作中遇到的刀架常见的问题和维修经验，总结出刀架常见的故障和维修排除方法，对四工位刀架的故障排查提供帮助。

关键词电动刀架；电路调试；PLC控制；四工位；故障排除数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段，数控车床带有自动换刀装置，自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。

数控车床上使用的回转刀架换刀是一种常见的自动换刀装置。

1 车床四工位电动回转刀架的工作原理数控车床上使用的回转刀架一般是立式的，具有四工位（装有四把刀具）或六工位，由数控机床发出的脉冲指令进行回转和换刀。

对于使用回转刀架的数控机床，在加工过程中，回转刀架不但可以存储刀具，而且在切削时要连同刀具一起承受切削力，在加工过程中要完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。

1.发信盘；2.推力轴承；3.螺杆螺母副；4.端面齿盘；5.反靠圆盘；6.三相异步电机；7.联轴器；8.蜗杆副；9.反靠销；10.圆柱销；11.上盖圆盘；12.上刀体四工位电动刀架一般由电动机、机械换刀机构、发讯盘等组成如图1所示，自动回转刀架换刀具体的换刀动作如下：数控系统输出换刀信号——PLC控制信号输出（控制电路中继电器-接触器动作）——刀架电机正向寻刀开始——刀架抬起（螺杆将销盘上升到一定高度）——刀架正转（离合销进入离合盘槽，离合盘槽带动销盘，销盘带动上刀体转位）——检测元件检测到刀位信号——刀架电机开始反转并锁紧——刀架电机断电——加工顺序进行。

数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。

本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。

本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。

数控车床电动四工位刀架的工作原理在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。

电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。

数控车床电动四工位刀架故障维修实例维修实例1：刀架运转生涩、噪音较大。

故障分析与处理：由于刀架内部为不连续的润滑，长时间工作后润滑脂变脏失效，导致刀架运转生涩，产生噪音。

此时应该使用用柴油清洗刀架内部机械部分，并涂上新的润滑脂，相应故障消失。

维修实例2：刀架运转卡顿、卡死。

故障分析与处理：当刀架卡死时，刀架顺时针无法转动，首先要检查主轴螺母是否锁死，需重新调整。

其次检查夹紧装置的定位销是否在棘轮槽内，若在的话，要将棘轮和连接销孔回转一个角度重新连接，即可解决故障。

维修实例3：刀架连续运转、到刀位不停。

故障分析与处理：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，但由于刀架能够连续运转，可以判断出现并非机械故障，主要从电气方面入手：检查刀架刀位信号是否发出，若没有刀位信号，则是发信盘故障。

数控机床四方电动刀架电器故障分析【专业版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）数控机床四方电动刀架电器故障分析马同新,刘安（山东省城市服务技术学院，264000）摘要：本文讲述了四方电动刀架常见的故障及其维修方法关键词：四方电动刀架; 发讯体中图分类号：TG759 文献标识码：B 文章编号：1004-0420(2021)01-0022-020 引言随着我国机械制造业的发展，数控机床已经普及。

在数控机床的维修与保养中，刀架是其中重要的一部分。

四方电动刀架是数控车床上一种常见的刀架，现以此类刀架为例进行故障分析。

1 机构描述四方电动刀架是以电动机为动力，带动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮转动，再带动刀具实现换刀；有电动机的正反转带动刀架的抬起换刀和刀架的锁紧，由霍尔元件作为发讯体，把刀位信号发送给数控系统。

图1为机械结构示意图，图2为发讯体与系统连接电器原理图。

图1 螺旋型四工位刀架结构图图2 四工位发讯体系统连接原理图2 故障分析2.1 故障现象一西门子802S系统报警“刀位信号丢失”。

故障分析：802S系统启动后，需要检测刀位信号是否正常。

刀位信号的输入口为I1.0~I1.5，并且信号必须是高电平，如果得不到高电平信号，就会出现刀位信号丢失报警。

四方电动刀架一般都是由霍尔元件作为发讯体，从图2中可以看出刀架的高电平信号是从上拉电阻得到的。

该故障现象说明系统没有检测到来自刀架侧的高电平信号。

故障检测：首先检测24 V电源是否正常，如果无24 V电源，那么就没有高电平刀位信号；再者检查霍尔元件和上拉电阻是否埙坏；其次检查传输信号电缆是否畅通。

2.2 故障现象二系统不能正确的找到刀位或系统报警“寻找刀位超间”。

故障分析：刀架在寻找刀具的过程中，都有时间的设定，如果超出系统设定的时间就会出现系统报警。

该故障现象说明系统在设定的时间内没有接收到刀架侧的刀位信号。

故障检测：首先检测霍尔元件是否埙坏或强力磁体位置是否合适，其次再检测刀架信号电缆是否断路。

数控车床四工位刀架的维修摘要：在当前的生产中，因数控车床具有加工效率高和柔性强等特点，大都肩负着工厂重要和复杂零件的加工任务。

刀架作为数控车床的重要部件之一，其品质在某种程度上决定着数控车床的档次，而数控刀架故障在数控车床故障中约占1/3 。

本文详细介绍常用的四工位数控刀架控制原理，并举例说明数控刀架排除故障的方法。

关键词：数控车床；刀架；故障1 ．四工位数控刀架的结构和控制原理四工位数控刀架得到选刀指令后，由三相异步交流电动机正传，带动蜗杆蜗轮丝杠转动，将动齿盘抬起，松开刀架，拔出定位销，传动盘带动刀架转位。

当转到选刀工位时，相应工位的霍尔开关感应到永磁体，霍尔元件发出信号，数控系统接收到信号后发出指令，使三相异步交流电动机反传，经过蜗杆、蜗轮、丝杠、传动盘，带动刀台反转，定位销在弹簧的作用下进入定位槽中，刀台停止转动，动齿盘在三相交流异步电动机的带动下向下移动，实现精定位和锁紧动作，到位后微动开关发出信号，选刀结束。

四工位数控刀架的强电控制如图1所示。

刀架三相异步电动机正（反）转是p l c输出y 80.4（y 80.5）继电器ka4（ka11）吸、ka10(ka11）的常开点闭合km5（km6）吸，接通主电路，实现电动机的正传（反转）（见图2）。

如图 2所示，刀架在选刀的过程中，根据 4个元件（sq41、sq42、sq43、sq44），通过磁感应发送给数控机床p l c（x22.0、x22.1、x22.2、x22.3），通过p l c比较，当到达编程刀位后，p l c输出 y 8 0.5 ，三相交流异步电动机反转并延时实现刀架的定位锁紧动作。

2 ．数控刀架维修方法数控车床刀架故障分机械故障和电气故障两部分。

机械故障直观，维修和排除相对容易一些；电气故障要根据电路图分布排除。

下面举几个笔者在实际工作中的例子，说明数控车床刀架的维修方法。

( 1 )数控刀架的机械故障一般经过解体细心观察，都能找到机械故障的部位。

故障维修—164—数控车床刀架控制常见故障及维修康 宇(赣州金环磁选设备有限公司，江西 赣州 341000)数控车床融合了多种技术，诸如计算机信息技术、机械制造技术以及液压气动技术等，存在着精度高、效率高、柔性高、自动化程度高的优势。

刀架属于数控车床件自动换刀的装置，涉及机械传动与PLC 程序控制。

生产产品的过程中，电动刀架正常运转与机床加工效率、稳定性之间存在着紧密的联系。

若刀架产生故障，就会妨碍产品加工的正常进行，若情节严重还会出现碰撞，损坏产品。

所以，机床正常工作中，若刀架出现异常，怎样准确、迅速、高效解决故障，防止严重后果的出现十分重要。

一、数控车床电动刀架的工作原理图1 数控车床刀架结构 本文将LDB4电动刀架作为例子。

对于该系列电动刀架而言，为四工位刀架，整体结构如图1所示。

实际运转的过程中，刀架在蜗轮和蜗杆结构基础上，通过电动机将驱动传给丝杠，针对螺母和转动刀架，应对其进行有效连接，则是螺母和转动的刀架间不停地上下滑动，不能够产生相对转动的情况，通过齿面啮合对电击底座、螺母进行准确定位。

针对螺母在啮合齿尚未完全脱开运转，同时转动刀架也不可出现转动的情况。

初始过程中，通常会由于丝杠处在顺时针旋转状态，导致和螺母相对转动的刀架渐渐向上移动，完全脱离了啮合齿，难以确保销钉、止推槽相关功能的发挥，秉承严格、规范的流程，即丝杠转动——螺母转动——刀架转动——进行换刀，达到实际规定工位之后，通过霍尔元件定位系统把准确定位的信号迅速传递到数控装置体系中，直到整个工作完成。

接下来，采用霍尔元件定位系统、辅助定位销钉，对具体位置进行准确定位。

充分彰显止槽、销钉的功能，螺母和刀架两个系统均不得出现反转的情况。

因此，螺母系统便会沿着丝杠渐渐地向下移动，直到遇到两对啮合齿，并有效啮合后完成下移，这样，换刀过程便顺利完成[1]。

二、电动刀架常见故障判断及应对方法（一）电动刀架换刀时运转不停其一，设备霍尔元件存在问题。

数控车床电动刀架故障诊断与维修摘要：电刀支架失效是数控车床中最常见的一种故障。

以FANUC0i数控机床为实例，对LDB4四工位电动刀架的机械结构、电动刀架的操作次序进行了分析；本文对电动刀架的电控原理和 PLC编程进行了深入的探讨，并以电动刀架的故障诊断为例，对同类产品的分析、诊断和维修方法进行了归纳，为同类产品的诊断和维修工作提供了依据。

关键字：数控车床；电动刀架；故障诊断与维修；1.引言数控车床分为刀架、系统、进给型等几种故障，其中电动刀架是 CNC机床的重要组成部分，它能促进机床的高效运转。

如果电动刀片出现问题，将会造成很大的损伤，甚至会造成刀片与卡头的碰撞，造成不可预见的意外。

目前，电动刀架的故障问题时有发生，严重地影响着机床的工作，因此，对其进行及时的诊断和修理是非常必要的。

2.数控车床电动刀架的工作原理作为一个例子，LDB4的电动刀架。

这种电动刀架是一种四工位刀架，它包括电动机、蜗轮、螺杆、螺帽、螺杆等部件，在这种电动刀架的正向旋转时，电机将传动传递到螺杆上，用一个键槽把螺丝帽与转动的刀座连接起来，使螺丝和刀架总是能保持上下滑动，而不能相互转动，用齿轮啮合实现螺帽和电机的紧固，螺母在这一对齿轮没有脱离之前，不能旋转，刀架也不能旋转，一开始，丝杠就会随着螺旋轴的顺时针方向旋转，从而带动刀柄和螺帽的相反方向向上运动，直到啮合齿真正脱离，才能充分发挥螺杆与止推槽的作用，按照规范的程序：螺杆转动一螺帽，刀座一转一进行切刀，到达所需工位后，使用霍尔单元定位系统将信号输入 CNC设备，实现旋转，通过霍尔元件的定位和辅助定位销，精确定位；因为推进器和销子的影响，螺帽和刀座都不允许出现倒退的现象，所以，螺母系统会不断地向下运动，直至两对啮合的牙齿再次咬合，如此，整个替换程序就完成了。

3.数控车床电动刀架的故障诊断和维护（一）电动刀架换刀时不动作(1)刀座被机械卡住。

刀架机械卡住会导致刀架马达卡住，产生超负荷报警，并且，在排除机械卡住的情况下，可以将刀架从马达上拆下来，用扳手盘动蜗杆，如果不能旋转，说明机械有问题。