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数控车床转塔刀架原理分析与故障诊断

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０ 引 言
转塔刀架是 数控 车床 的核 心部 件 ， 也是 机 床 的重 要组成部分 ， 换刀 过程的好坏关 系到机 床的可靠 运行 ， 直接影响到数 控机 床 的使用 效率 。就 目前而 言 ， 塔 转 刀架种类 繁 多 ， 更新 换代快 ， 从早 期 的液压 、 尔元 件 霍
控制 ， 发展 至今 的编码器 电动控制 、 服控制 。控 制方 伺
发出后 ， 位会有微 动 ， 刀 常伴 有 “ 嗡嗡 ” ， 时刀架 电 声 此 机处于堵转 状态 ， 有保 护开 关跳 闸等 情况 发生 。遇 到 上述情 况 ， 要 拆 下 定 位 销 后 面 的 电 磁 铁 （ ３所 需 图 示 ） 摘除定位销上 面的弹簧 ， ， 检查 或更换 定位销 ， 同时 对刀盘重新进行 调整 。许多应用 厂家 由于对刀架 的机 械结构和工作原理 缺乏 了解 ， 对该 故障不知如何处理 。
统； 置（ 配 ４～８ 工 位 德 国 Ｓ Ｕ Ｅ ） Ａ Ｔ Ｒ或 意 大 利 Ｄ Ｐ － Ｕ Ｌ
ＭＡ Ｉ ＴＣ转塔 刀架 ； 主轴 交 流伺服 ， 挡无 级调 速 ； Ｚ 分 Ｘ， 二轴交 流伺服驱动 ， 配有 光栅 尺实 现位 置调谐 闭环控
制 ；Ｉ Ｍ Ｎ Ｌ ７— ０ ＳＥ Ｅ ＳＰ Ｃ Ｓ ３ ０逻 辑 控制 ； ｒｆ ｕ 接 口等 Ｐｏ ｂ ｓ ｉ
为： 数控 系统 发 出选 刀指令 一 Ｐ Ｃ逻 辑分 析处 理一 刀 Ｌ 架松开一 刀位抬起转位一选 刀指令与 目标刀位 比较一
障部位 ， 检查各 接 口连接是 否 良好 、 点是 否有 松 动 ， 触 信号线有 没有 断 线 。② 编码 器 信 号输 出状 态 是 否 正 常、 连接有没有松动 、 窜位。此情况需要更 换或 重新 调 整编码器 。③霍 尔元 件控 制 的转塔 刀架 ， 需要 检 查霍
机床 电器 ２ １． ０２３
使刀盘轻微转 位 ， 刀尖与工件轴 心偏离 ， 定位销 因变形
Ｎ０． ｂｔ １ ｉ１ ＮＯ ２ｂ ｔ ． ｉ ２ ＮＯ． ｂｔ ３ ｉ ３ Ｎ０． ｂｔ ４ ｉ ４ Ｎ０ ５ｂ ｔ ． ｉ ５
不 能顺畅弹 出。此 时 ， 由于扭矩 的作用力 ， 当选 刀指令
尔开关 是否完 好 、 敏 、 没有 污染 ， 灵 有 接近距 离是 否 合 适 。可 以通过更换 或重新调整解决 。
符合到位应答一 反转定位锁 紧一 换刀完成 。换 刀步骤 多且逻辑 控制的时序性也很强 。
１ 故 障 的原 理 分 析 与诊 断
数控 车 床基 本 性 能 ：Ｉ Ｍ Ｎ ＳＥ Ｅ Ｓ或 Ｆ Ｎ Ｃ数控 系 ＡＵ
表 １ 真 值 表
Ｔ １ ｂｔ １ ｉｌ ｂｔ２ ｉｌ ｂｔ３ ｉｌ １ Ｏ ０ ０ １２ 、 Ｏ １ ０ ０ Ｔ ３ １ １ ０ ０ Ｔ ４ Ｏ Ｏ １ ０ Ｔ ５ １ Ｏ １ ０ Ｔ６ Ｏ １ １ ０ Ｔ－ ／ ｌ １ １ ０ Ｔ ８ Ｏ ０ ０ １
波形 （ ２ 。编码器采用 二进制 码 ， Ｏ １ Ｎ ． 图 ） Ｎ ． ．一 Ｏ ４为
目标 刀位输 出、ａｉ ｐ ｒｙ位 ６为 同位检 测 ， ｔ 负责 刀架 定 位 完成 时刀位 检查 ， 同时检测 奇偶 信号位 ， 双重确 认功 有
能 。表 １为 １～ ８工 位真 值 表 。通 过 以上 原理 分 析看
机床 电器 ２ １． ０２３
应用 ・ 交流——数控车床转塔刀架原理分析与故障诊断
数 控 车床 转 塔 刀 架原 理 分 析 与 故 障诊 断
闰恩 刚 （ 天水星 火机床 有 限责任公 司 ，４０４ ７ １２ ）
摘要 ： 转塔刀架有不同的种类 、 结构及控制方式 。通过数控车床不同刀架 运行过程 中的几个实列 ， 从系统工 作原 理和各模块 之间的信号传递联 系， 析故 障产生 的原 因， 分 诊断 问题 和解决 方法 。实例 有通用性 的 、 有特殊 的 ， 障 也 故 原因有刀架 系统 的因素 ， 也有应 用过程中值得借鉴 的方 面， 并具 有一定 的代表性 。 关键词 ： 数控 ； 转塔刀架 ； 原理分析 ； 故障诊断 中图分类号 ：Ｇ ５ ，Ｐ ０ ． Ｔ ６ ９ Ｔ ３６ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０４—０２ （０２ ０ ０５ ０ １０ ４ ０ ２ １ ） ３— ０ ６— ３
选 刀指令与 之通讯 比较 ， 如果 Ｎ Ｃ或 Ｐ Ｃ没 有 检测 到 Ｌ
图 １ 接 口控 制 原 理 图
信 号或接收 错误 的检 测 信号 ， 刀过 程 将 失败 。图 １ 换 是一 台典型 的数控 车床转 塔 刀架接 口控 制原 理 图 ， 当 １２ 定 位检 测故 障 ． 数控转塔刀架 选刀 结束 后 ， 刀架 电机 反转 经定 位 检测 锁紧 ， 换刀 完成 。图 ３为刀架 定位 检 测工 作原 理 图。图 中 Ｙ 为定 位 电磁铁 ，２为接 近开 关 。工 作 过 １ Ｓ
功 能。
１ １ 目标 刀位 位置 检测故 障 ． 选刀指令 与 目标 刀 位 不一 致 产 生 的位 置 检 测 故
障， 是数控 刀架 常见 的一种 故 障 ， 现象 表现为 ： 其 转塔 刀架一直旋转不停 ， 不到位或换刀后不 能再次换刀 。 且
刀架 的每个 工位 都有 相关 的到 位检 测信 号 ， 过 通
出 ， 响位 置检测 故 障 ， 影 常有 以下几 种 因素 ： 控 制 系 ① 统信 号传 递故 障 。此 时 Ｎ Ｃ系统 常有 故 障 报警 提 示 ，
可对 照制造厂家产 品设计 说明 自定义报警 或数控 系统 诊 断手册提 示 ， 也可 以通过 Ｐ Ｃ输 异 ， 工作过程大致相 同 ， 但 基本控制 原理
数控系统 Ｎ Ｃ发 出选 刀指 令 时 ， Ｐ Ｃ逻辑 转 换 与编 经 Ｌ
码 器 Ｓ 目标 刀 位 比较 ， 合 后 编 码 器 时 序 控 制 位 １ 符 Ｓ ｏ ｅ ｂｔ） 出刀架定 位启动 信号 ， 时序控制 信号 ｔ ｂ （ｉ 发 ｒ ５ 见
一
５ 一 ６
应用 ・ 交流—— 数控车床转塔 刀架原理分析与故 障诊断

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巧妙检查数控车床转塔刀架的报警

巧妙检查数控车床转塔刀架的报警

巧妙检查数控车床转塔刀架的报警 2004年1月17日一、故障现象日本SUPERTURN4型数控车床12工位转塔刀架转到第一把刀的位置瞬间报警，报警号2001，转塔分度应急报警，刀架已略超过第一把刀位置。

二、故障查找该车床数控系统采用FANUC—11TE，其2001号报警表示转塔刀架分度产生奇偶检测误差。

根据电气梯形图，查出与转塔刀架分度奇偶检测报警有关的接近开关为：刀架原点位置检测开关LS16、刀架奇数位置检测开关LS17、刀架偶数位置检测开关LS15、刀架夹紧检测开关LS05。

因此，应着重检查此四个接近开关及微调其感应点位置，确保检测开关正常及感应点位置正确。

首先通过CRT诊断数据画面，检查此四个接近开关输出点信号X11.3（LS17）、X11.4（LS16）、X11.5（LS15）、X11.7（LS05），均能正常通断，说明它们及其线路正常。

其次，针对机床报警时，转塔刀架停在超过第一把刀位置少许的现象，人为挪动刀架原点位置开关LS16的位置，但无论怎样调整，故障依旧。

为了调整好开关位置及其工序的准确性，人为减慢刀架转动速度。

拆下转塔刀盘，断开电机电源，然后按下刀架转位按扭，用手转动电机风叶，使刀架慢慢转动，并依刀位正确位置调整好各接近开关。

当转到第一把刀位置时，刀架自动夹紧，又未报警。

三、故障分析及处理为什么三相电机带动转塔刀架转动会报警，而手动转动刀架不会报警。

分析电气原理图，可以肯定，问题在于刀架电机刹车上。

手动转动刀架到位后，从CRT上能观察到刹车输出点Y0.0有输出。

再检查执行刹车的直流电源及继电器，最后发现刹车继电器有一组常开触点不通。

调换另一组常开触点后故障排除。

此次故障真正原因是刀架电机因无直流制动刹车，刀架转动惯性使其超过原点位置而引起位置检测报警，而转塔刀架电机带动转位时，转动太快，瞬间即报警，以致只看到位置检测报警表面现象而忽略检查其隐蔽在背后的真正原因，极易误导维修人员的判断。

数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修

数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修

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。

刀架锁不紧故障分析

刀架锁不紧故障分析


补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
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刀架锁不紧故障分析
刀架锁不紧故障分析
数控刀架是数控机床最普遍的一种辅助装置， 它可使数控机床在工件一次装夹中完成多种甚 至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间， 减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误 差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
刀架的结构与工作原理
刀架抬起→刀架转位选刀→刀架反靠定位→刀架下降夹紧
刀架的结构与工作原理
典型数控转塔刀架一般由动力源（电机或油缸、液压马 达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、 检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等 组成。数控转塔刀架的动作循环为：T指令（换刀指令— —刀盘旋转——刀位检测——预分——精确定位——刀 盘锁紧——结束信号。
一、刀架的概念
数控刀架是数控机床最普遍的一种辅助装置，它可使数控机床在工件一次装夹 中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由 于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
铣床刀库
车床刀架
二、刀架的分类
数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式， 主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转， 就近选刀，用于全功能数控车床。
机。
六、保障刀架可靠运行的重要性
数控机床上的刀架是安放刀具的重要部件， 许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车 床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架， 回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的 转塔刀架和天平刀架等，刀架的性能和结 构往往直接影响到机床的切削性能、切削 效率和体现了机床的设计和制造技术水平。
数控车床四工位刀架的工作调试与典型故障维修

数控车床四工位刀架的工作调试与典型故障维修

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。