LDB4型免抬起电动刀架拆装技巧及故障分析

机械化工科技风2021年1月DOZ10.19392/ki.1671-7341.202102079数控车床电动刀架的安装调试与常见故障的排除陈坚1赵玉凤21.中航航空高科技股份有限公司江苏南通2260012.南通理工学院江苏南通226001摘要：本文叙述了数控电动刀架结构和工作原理、与FANUC Ot Mate系统连接的三个步骤：电气原理图的设计、PLC程序设计、参数设置；同时还讲述了常见故障的一般排除方法。

关键词：电动刀架的安装调试;FAN'C Ot Mate；常见故障排除LDB4系列电动刀架采用蜗轮蜗杆转动，三齿盘啮合螺杆锁紧，具有转位稳定、免抬等优点，运用蜗轮蜗杆、三齿盘啮合等机构,在工作的时候，上刀体不需要抬起,这样在刀架转位的时候,不存在受冷却液和切削力的影响。

我们在使用数控机床时，区别于以前的手动控制，希望工作时间和工作辅助时间减少,这样我们需要每一个工序尽量快一些，在工艺安排上，尽量一次装夹完成多道工序，这样不仅可以节省时间，还可以提高精度，同时需带有自动换刀装置。

数控车床上的电动刀架是一种最简单的自动换刀装置，一般可分为立式和卧式两种规格：1'2]#一、电动刀架（一）工作原理LDB4系列电动刀架接收数控系统的换刀信号以后，继电器开始工作，电动刀架开始选刀，选刀过后，电动机正转，此时，通过蜗杆、蜗轮、螺杆将销盘上升至一定高度时，离合销进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体转位，当上刀体转到所需刀位时，磁钢感应霍尔元件，电路发出到位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘槽,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,完成精确定位，刀架锁紧。

反转时间到，继电器动 作电机停止-3]。

（二）刀架工作路线接收换刀指令一电动机开始正转一销盘带动上刀体转位一转动确定位置指令一电动机开始反转一刀架完成粗定位一开始精定位锁紧一时间到，电动机停转一回复指令一加工开始（三）刀架工作要点（1）刀架采用三相380V刀架电机，刀架连续运行时，换刀不能过于频繁,1分钟不超过6次，换刀过于频繁容易烧坏电机。

数控刀架维修初探作者：侯朱伟来源：《新课程·教师》2012年第04期要想自己动手来维修刀架故障，那么先要对刀架结构及刀架的工作原理进行了解，我校数控车床使用的是LDB4系列的刀架，其结构及原理通过看刀架说明书就能有所了解了。

工作时，刀架收到换刀信号，继电器动作，电机正转，通过蜗轮、蜗杆、螺杆将螺母上升至一定高度，离合盘带动螺母、上刀体转位，当上刀体到位时，霍尔元件电路发出到位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘槽，螺母下降端齿啮合，刀架锁紧，完成换刀。

故障实例一：一次由于学生对刀错误，导致一开始自动加工就撞上了工件，致使主轴停转，刀架都转过了一点角度，刀架卡死。

事故后用手动换刀，刀架不转，听电机有启动声但不转。

再将内六角扳手伸入蜗杆轴前端部，用力手动转动蜗杆轴，能小角度旋转，但很费劲。

分析原因：故障是由撞刀引起的，电器部分应该不大会有问题，主要原因是机械部分问题，是刀架内部卡住了。

通过学习说明书上的刀架结构，问题可能出现在以下几个方面：（1）刀架主轴弯曲变形，导致刀架旋转时卡死；（2）刀架主轴轴承或蜗杆轴承损坏，使转动不灵活；（3）反靠销弯曲变形，卡在反靠盘中；（4）蜗轮蜗杆副咬死，不能灵活转动。

按照刀架说明书上的拆卸顺序，将上刀体部分进行了拆卸（注意发讯盘和上刀体的位置以及发询盘上的接线）。

发现是反靠销弯曲变形，卡在反靠盘中。

将反靠销取出后用45#钢按样配制反靠销，装上后刀架能灵活转动，故障消除。

故障实例二：有一台机床刀架偶尔会出现不转，用内六角手动转动蜗杆轴旋转刀架后能进行换刀动作，但过后不久又会出现刀架不转故障。

分析原因：刀架不转是随机出现的，且不是固定的刀号的位置。

问题可能是刀架内转动部分有垃圾或轴承磨损致使转动不灵活。

拆开刀架体后发现主轴上端的平面轴承明显有磨损痕迹，这是由于轴承中进入了垃圾造成的。

将拆出的部件进行了擦洗，更换了轴承，后故障消除。

故障实例三：一机床在使用过程中也出现了不换刀现象。

LDB4型免抬起电动刀架拆装技巧及故障分析一、拆装技巧1.准备工作：在开始拆装之前，先确保刀架处于关闭状态，并且断开电源。

2.拆卸电源线：用一个螺丝刀拧出电源接线盒上的螺丝，将电源线从接线盒中拔出。

3.拆卸刀片：使用一个扳手，反转螺旋扣紧螺柱，然后取下刀片。

注意要小心操作，以免刀片损坏或者伤及手指。

4.拆卸刀架箱体：先将锁紧螺母旋松，然后将刀架箱体从底座上拔出。

需要注意的是，刀架箱体较为沉重，所以需要两人协调操作。

5.拆卸底座：在底座的四个螺栓的两侧用扳手旋松，然后将底座从工作台上取下。

二、故障分析1.电源线故障：如果刀架无法正常工作，首先要检查电源线是否接触良好，是否有断裂或者损坏。

如果存在问题，可以更换电源线，然后重新接线。

2.刀片磨损：如果刀片出现明显的磨损，会导致切割效果下降。

可以通过替换新的刀片来解决这个问题。

注意在拆卸和安装刀片时要小心，以免伤到手指。

3.刀架运行响声大：如果刀架运行时出现噪音较大的情况，可能是由于齿轮磨损或者没有正确润滑引起的。

可以通过更换齿轮或者添加润滑油来解决这个问题。

4.升降功能失效：如果刀架无法正常升降，首先要检查升降电机是否工作正常，是否接触良好。

如果电机没有问题，可能是由于升降装置损坏导致的，需要修复或者更换升降装置。

5.电路故障：如果刀架完全无法工作，可能是由于电路故障引起的。

可以通过检查电路连接线是否松动或者短路来解决这个问题。

如果有需要，可以找专业技术人员进行维修。

总结：LDB4型免抬起电动刀架的拆装与故障分析可以通过以上的方法来进行。

需要注意的是，在进行拆装时要遵循相关操作规程，以免发生意外。

对于一些复杂的故障，如无法解决，建议找专业技术人员进行维修。

**************************** 毕业设计姓名：******学号：*********系部：电气工程系专业：机电一体化论文题目：数控车床电动刀架常见故障诊断指导教师：******职称：************* 年**月*************学校毕业论文任务书系部：电气工程系专业年级：***********学生姓名:*********任务下达日期： 2011 年11 月 25 日毕业日期论文：****年***月**日至*****年**月***日毕业论文题目：数控车床电动刀架常见故障诊断毕业论文专题题目：数控车床电动刀架常见故障诊断毕业论文主要内容和要求：一、常见数控车床刀架的结构及工作原理1、TND360刀架的结构与工作原理2、LDB4电动刀架的结构与工作原理3、两种结构的比较二、常见故障分析与诊断系主任签字：指导教师签字：指导教师评阅书指导教师评语：（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：本文能应用数控车床机械方面基础理论和方法，独立分析常见数控车床刀架的结构及工作原理，并能根据工作实际分析常见故障与诊断方法。

论文内容条理基本清晰，能及时认真修改，写作态度认真。

工作量符合论文字数要求。

但该论文创新点不够明显，分析不够深入细致，缺乏个人设计创新内容，文中未使用CAD软件画图，表达不够清晰，希在设计内容方面进一步修正。

同意答辩成绩：指导教师签字：年月日**********************学校毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：*****************学校毕业设计答辩及综合成绩摘要电动刀架是数控车床实现自动换刀的机构，通过对两种典型的电动刀架的结构进行分析与比较，阐述了刀架的传动升降、刀盘的定位原理，TND360刀盘的抬起与锁紧是由凸轮机构和碟形弹簧实现的，刀盘的圆周分度是由槽轮机构实现的，LDB4电动刀架的抬起与锁紧是由丝杠螺母的系统实现的，而刀架的圆周分度是由霍尔元件定位系统实现的。

数控车床电动刀架主要内容：1）前言2）结构和工作原理3）常见故障分析一、前言电动刀架是数控车床进行自动换刀的实现机构，实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定位与夹紧的运动，以实现刀具的自动转换，具有传动机械结构、电气正反转控制、PLC 编程控制等数控机床的核心内容，是每一个学习数控机床结构的学生必须掌握的，具有机械、电气的综合特点，同时电动刀架在数控加工过程中容易出现故障，因而对于该刀架的结构和故障的分析，在教学过程中显得尤为重要。

而常见的电动刀架中具有典型的结构有TND360 刀架和LDB4 刀架，这两种刀架采用了不同的传动升降结构、不同定位控制。

都实现了刀盘的正向换刀和反向锁紧，刀盘的圆周定位功能。

二、结构和工作原理1）TND360 刀架的结构与工作原理它属于转塔刀架，是由换刀机构和刀盘组成，刀盘用于刀具的安装。

刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的定位。

转塔刀架的换刀机构是实现刀盘的开定位、转动换刀位、定位和夹紧的传动机构。

要实现刀盘的转动换刀，就要使得刀盘的定位机构脱开后，才能行转动，当转动到位后，刀盘要定位并夹紧，才能进行加工。

转塔刀架的换刀传动是由刀架电动机提供动力，刀盘的抬起是用凸轮机构来实现的，而刀盘在圆周方向上的分度是用槽轮机构来实现的，分度完成后的回复也是在碟形弹簧的作用下进行工作的。

刀盘在转动过程中，经1：1 的齿轮副将运动传递给圆光栅，由圆光栅将转位信号送可编程控制器进行刀位计数。

在加工的过程中，当端面齿盘上的定位销拔出后，切削力过大或撞刀时，刀盘会产生微量转动，这时圆光栅的转动信号就成为刀架过载报警信号，机床就会迅速停机。

圆光栅将传动转换成脉冲信号送给数控系统，正常时用于刀盘上刀具刀位的计数；撞刀时用于产生刀架报警信号。

刀盘的转动可根据最近找刀原则实现正反向转动，以达到快速找刀的目的。

2）LDB4 电动刀架的结构与工作原理它属于四工位刀架，由电动机、蜗轮和蜗杆结构、丝杠和螺母结构、霍尔元件定位系统等组成，正转时，电动机通过涡轮和蜗杆结构将驱动传给丝杠，螺母和转动的刀架是键槽联结，即螺母和转动的刀架只能做相对上下滑动，而不能相对转动，而螺母与电机底座是通过齿面啮合形成定位机构，在这对啮合齿脱开之前，螺母是不能转动的，也就是转动的刀架也是不能转动，刚刚开始，由于丝杠的顺时针旋转，螺母相对于转动的刀架向上移动，当啮合齿脱开后，通过销钉和止推槽的作用，使得丝杠转动→螺母转动→刀架转动→进行换刀，到指定的工位时，通过霍尔元件定位系统将到位信号传递给数控装置系统，从而停止转动，通过霍尔元件定位系统和辅助定位销钉进行位置的定位；数控装置控制刀架换刀电动机进行一定延时的反转信号，因为止推销钉的作用，螺母系统和刀架系统不能反转，因而螺母系统顺着丝杠向下移动，直到两对啮合齿重新啮合为止，这样完成了整个换刀的过程。

一、概述LDB4系列电动刀架是继LD4系列刀架之后本厂开发的又一新产品。

其特点采用了由销盘、内端齿、外端齿盘组合成的三端齿定位机构，该机构实现了上刀体转位时无需抬起，从而排除了冷却及切屑对刀架转位是的侵扰，彻底可靠的解决了刀架的密封问题。

三端齿机构是目前国外流行的机构，由于具有较大的工艺难度而未被普遍推广。

本厂集中技术优势，几经探索和攻坚，终于试制成功。

目前已在立卧式刀架上成功应用，LDB4系列刀架就是该类型的刀架，相信他的应市会给数控车床锦上添花。

二、工作原理微机发出换刀信号，控制继电器动作，电机正转，通过蜗杆蜗轮螺杆将销盘上升至一定高度时，离合销进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体转位，当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件电路发出刀位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘槽，离合销从离合盘中爬出，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。

（15T）反转时间到，继电器动作，电机停止。

（3/5T）延时继电器动作，切断电源，电机停转。

向微机发出回答信号，加工程序开始。

三、刀架动作顺序换到信号—电机正传—刀体转位—刀位信号—电机反转—初定位—精定位夹紧—电机停转—回答信号—加工程序进行四、技术参数五、技术指标六、安装将刀架置于机床中拖板上（改装的则去掉小托板）卸下蜗杆端盖堵头，用内六角扳手顺时针转动蜗杆，使上刀体转动45度左右，配打压装孔，清洁安装表面，配上安装螺钉，固定刀架即可。

七、调试1.使用前应试运转，试运转时应能灵活轻松无异常声音，以及不到位或过冲现象。

2.在首次通电后，发现有异常现象：如电机不转或刀台连转不停，应立即关闭电源，对照常见故障排除方法（1）（2）原因进行排除解决。

八、安装尺寸参数九、常见故障分析及排除方法前大约磁钢宽度的三分之一。

十、拆装顺序及结构图1)拆卸顺序A.使刀架处于松开状态，拆下上盖1，拆下发信盘2上的电线，然后拆下小螺母3，发信盘2，磁钢座4。

数控车床四方电动刀架的拆装与故障分析-数控————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：数控车床四方电动刀架的拆装与故障分析-数控数控车床四方电动刀架的拆装与故障分析戴军（宁夏工商职业技术学院，宁夏银川750001）摘要：对常用数控车床四方电动刀架的结构进行剖析，从而可以很清晰地明白刀架的工作原理。

经过多年的实践，总结自己的拆装经验，为今后工作和初学者提供必要的参考。

组装后的调试尤为重要，很多意想不到的故障会出现，对故障点的全面分析可以帮助我们顺利地完成刀架的组装。

关键词：粗定位；精定位；磁钢；反转时间；拆装中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0195-02近几年随着全国职业技能大赛的开展，每年全区都要进行“数控机床维修与调试”的比赛，我们学院也参与其中，逐渐地对数控机床结构和维修有了更加深入的了解。

通过对各种资料的研究和反复对数控车床四方刀架的拆装与故障调试，我发现基本找不到一份详尽的拆装说明。

现就将我在数控车床四方刀架拆装与调试竞赛过程中的一些发现和体会做一阐述。

一、经济型数控车床四方刀架的结构及动作原理经济型数控车床四方刀架完全由电气控制，其功能虽然与普通车床四方刀架相同，但结构已有很大改变，其结构图如下：1-上盖；2-发信盘；3-小螺母；4-磁钢座；5-大螺母；6-离合器盘；7-螺杆；8-外端齿；9-下刀体；10-蜗轮；11-中轴；12-反靠垫；13、27-反靠销；14-上刀体；15-霍尔元件；16-磁钢；23-联轴器；24-止退圈；25-离合销；26-销盘；27-销钉1.主要部件作用：原动力件：电机；机械传动件：蜗杆、10、11、7、26；基础件：9、14；位置传感元件：2、15、16；机械定位件：25、27、12、13。

2.结构说明：（1）静止不动的原件：电机、9、11、24、5、2、3、15。

LD4型电动刀架的故障诊断及维修杜晋，朱亚东，张承阳（扬州职业大学机械工程学院，扬州225009）摘要：文章介绍了LD4型电动刀架的工作原理，针对其常见的几种故障现象进行分析并提出维修方法，以供参考。

关键词：LD4型电动刀架；工作原理；故障现象；维修方法Fault Diagnosis and Maintenance of LD4 Electric Tool HolderDU Jin，Zhu Ya-dong，ZHANG Cheng-yang(Dept. of Mechanical Engineering, Yangzhou Polytechnic College, Yangzhou 225000,China) Abstract: This paper introduces the working principle of the LD4 electric tool holder, Analysis the fault reasons for its fault appearance and raise the maintenance method for reference.Key words: LD4 electric tool holder; working principle; fault appearance; maintenance method 0．绪论LD4型电动刀架是4工位简易型电动刀架，目前广泛应用于经济型数控车床及实验装置中。

随着其数量的不断增多，对该系列电动刀架的故障诊断和维修就显得尤为重要了。

1．LD4型刀架的工作原理刀架的机械部分如图1所示：它是由上下刀架体、定位盘、离合器、蜗杆蜗轮、主轴等组成的。

其运动过程大体可分为三步：①数控系统发出换刀指令，中间继电器KA1得电动作使正转交流接触器KM1得电动作，刀架电机旋转驱动蜗轮蜗杆机构使上刀架体抬升一定高度，②离合转盘带动上刀架体旋转至指定刀位（由霍尔元器件检测刀位信号），③到达指定位置后，KA1释放，KA2得电动作使反转交流接触器KM2得电动作，电机反转，在活动销反靠作用下使上刀架体下降直至与牙盘啮合、锁紧，换刀完成。

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。

数控车床转塔刀架常见故障与维修浅析[摘要] 随着数控技术的不断发展，经济型数控车床已经得到了广泛的应用，数控转塔刀架故障频发也是用户头痛的一大问题，就关于此类数控刀架故障和维修谈谈。

[关键词] 刀架简介 发讯盘 联轴器 故障与维修[中图分类号] G642[文献标识码] A随着我国职业教育事业的不断蓬勃发展。

实训教学越来越被重视。

目前，职业类学校中数控车床被广泛用于实训教学中，且一般设备数量都比较多。

学生在操作练习中难免会发生撞刀等事故，以及长时间使用后会产生各种刀架故障。

刀架产生故障后就不能正常使用了，如果要等厂家或专业维修人员前来维修，那将要等较长的时间及花较昂贵的维修费用，对学生的正常实训会产生较大的影响。

如果一些小故障我们带班老师能自己动手解决的话将大大缩短维修等待时间，减小对学生实训的影响。

一、数控转塔刀架简介转塔刀架一般为四工位电动刀架，它是以脉冲电波的形式接受指令的，刀架内部有一端带涡轮的蜗杆刀架和底座接触面上各有一个端面齿轮和两个限位块正常情况下两个端面齿轮时咬合的底座上面装有马达并有连轴蜗杆当接收到换刀指令时马达正传蜗杆带动涡轮同时刀架蜗杆转动使刀架上升端面齿轮分离当刀架升高到一定程度时刀架连同刀架蜗杆一起旋转旋转90°后遇到限位块阻挡由于马达受阻力量达到一定时开始反转自然刀架下降于底座端面 齿轮咬合限位块锁死完成换刀。

即松开—换刀—定位—锁紧四个动作完成一次换刀指令。

二、刀架发讯盘工作原理发信盘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铜共同作用来检测刀具的位置。

1、 发信盘内部结构和工作原理。

四工位发信盘共有六个接线端子，两个端子为直流电源端，其余四个端子按顺序分别接四个刀位所对应的霍尔元件的控制端，根据霍尔传感器的输出信号来识别和感知刀具的位置状态。

2、 霍尔器件结构和检测。

刀架发信盘内部核心元件是霍尔器件（hall-effectdevices ），它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级集成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。