数控车床电动刀架工作原理及故障诊断

Ｆ　备与维簪　ｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　

数控车床四工位电动刀架的维修　

广东省工业高级技工学校　（韶关５１　２０４９）　林志辉　

学校引进了２０台经济型数控车床作为实训教　

学，电动刀架采用的是ＬＤ４系列，笔者在对其维修　

中，发现电动刀架的故障率很高，约占数控车床故　

障的ｌ／３，以下是笔者在维修中对电动刀架的工作　

原理和常见故障以及笔者在维修中遇到的疑难故障　

的一个总结。　

１．工作原理　

ＬＤ４系列立式电动刀架（如图）采用蜗杆蜗轮　

传动，上下齿盘齿合螺杆锁紧的工作原理，转位时　

采用无触点霍尔元件发信，具体工作过程如下：　

主机系统发出转位信号后，刀架电动机电源接　

通，开始转动，电动机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗　

轮转动，蜗轮与螺杆用键连接，螺杆的转动把上　

刀体抬起来，使上刀体与下刀体的齿盘脱开。这　

２　３　

１．防护圈２．上刀体３．离合盘４．止退圈５．大螺母６．罩座　７．铝盖８．发讯支座９．磁钢１Ｏｌ，ｊ、螺母１１．发讯盘１２．键　１３．轴承１４．离合销１５．发靠销１６．下刀体１７　呙轮１８．定轴　１９．螺杆２Ｏ．反靠盘２１．蜗杆　

８４　争磊　工　时，离合销进入离合盘的槽内，同时反靠销离开反　

靠盘的槽子，然后带动上刀体旋转，当转到所需的　

刀位后，发讯盘上的霍尔元件与磁钢对准，发出到　位讯号给主机系统，然后系统发出电动机反转延时　

讯号，电动机反转，上刀体稍有反转，发靠销进入　

反靠盘的槽子，而离合销脱离离合盘的槽，上刀体　

只能下落与下刀体齿合并锁紧，电动机反转延时结　

束。这样，刀架便完成了换刀程序，主机可执行下　

一道工序。　

２．常见故障诊断与维修　（１）电动刀架不换刀此类故障首先要判断刀　

架内部机械卡死还是刀架电动机故障。在换刀时，　

若是听到电动机有较闷的嗡嗡声，则是电动机缺　

相，检查电动机供电线路；没有较闷的嗡嗡声，就　

断电检查，用扳手盘动蜗杆。如果不能正常转动，　

则说明刀架内部卡死；这时要问机床操作者是否发　

Ｎｏ．１３，２０１２　现代商贸工业　

Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年第１３期　

数控车床电动刀架故障分析及处理方法　

邹　新　

（南京金肯职业技术学院，江苏南京２１ｌ１５６）　

摘　要：以西门子８０２Ｃ经济型数控车床为例，对其常见的刀架故障进行原因分析及处理，并着重指出了电动刀架的故　

障分析要从系统、电气、机械、参数等方面综合考虑，达到快速有效的排除故障。　

、关键词：四工位刀架；ＰＬＣ及电气；参数；故障分析　

中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１２）１３—０１９０—０１　

１　引言　

数控刀架属于数控车床上的关键功能部件，一旦出现　

问题，整个设备将无法工作，而且刀架故障在数控车床故障　

中占有很大比例，虽然各厂家所生产的刀架结构、尺寸各　

异，但无论是哪一类刀架，故障原因大多相同，维修方法也　

可以互相参考。下面我们以西门子８０２Ｃ刀架常见故障为　

例来进行分析，也可以为其它型号的刀架故障分析及处理　

提供参考。　

２常见故障现象　

（１）无论是手动换刀还是指令换刀，刀架不转。　

（２）电动刀架换刀时，某一刀位到位不停，不能完成换　

刀，其余刀位换刀正常。　

（３）电动刀架锁不紧。　

３　相关知识　

３．１　电动刀架的动作过程　刀架由电动机、蜗轮蜗杆机构，传动轴，蜗杆，下齿盘，　

上齿盘，定位槽，插销，丝杠螺母机构，反靠槽，霍尔开关，磁　

性板霍尔元件电路或干簧管、微动开关电路等组成。　

电动刀架的动作过程是：　

（１）松开：刀架电动机与刀架内一蜗杆相连，刀架电动机　

转动时与蜗杆配套的涡轮转动，此涡轮与一条丝杠为一体的　

（称为“涡轮丝杠”）当丝杠转动时会上升（与丝杠旋合的螺母　

与刀架是一体的，当松开时刀架不动作，所以丝杠会上升），丝　

杠上升后使位于丝杠上端的压板上升即松开刀架；　

（２）换刀：刀架松开后，丝杠继续转动刀架在摩擦力的　

作用下与丝杠一起转动即换刀；　

（３）定位：在刀架的每一个刀位上有一个用永磁铁做的　

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

栏目ｊ奎满拳拣　一－　粪　；　

数控车床四工位刀架原理及维修　

西安理工大学高等技术学院　（陕西７１００８２）　薛军茂　

在数控加工实际生产中，我们经常会遇到数控机床　

出现的各种故障，影响我们的正常工作。快速的排除故　

障，恢复生产是我们的期望。要做到这一点，我们必须　

要总结经验，吃透原理，以便工作起来得心应手。　

在对几次数控车床四工位刀架维修后，笔者总结常　

见故障如下：①刀架连续旋转，找不见刀号。②刀架卡　

死。　

我们通过刀架装配图及工作原理进行故障分析与处　

理。　

１．四工位刀架装配图（见附图）　

＼＼　／ｌ　＼｜　／　，　

５　一　

１　／　ｌ　｜　＝＝＝　～１８　２２　２　２０　ｍ　＼　

１．刀架体２．磁铁架３．磁铁４．霍尔元件５．外罩　６．导线７．刀架轴８、ｌ０．螺纹压圈９．霍尔元件骨架　Ｉ１．压垫ｌ２．推力球轴承ｌ３．粗定位销１４．螺杆　ｌ５．下粗定位销　ｌ６．蜗轮ｌ７．刀架电动机ｌ８．中滑板　ｌ９．床鞍２０．镶条２１．传动键２２．联接螺钉　２３．刀架座２４．轴承压盖２５．蜗杆２６．轴承　２７．压环２８．螺钉２９．滑销３０．螺母　３１．弹簧３２．上粗定位销３３．粗定位压盖　２．刀架工作原理　

刀架电动机１７有两个动作，正转和反转。其动作　

控制由霍尔元件来完成。通过导线６连接，该导线为６　

根，一个输入端，一个输出端，四个刀位信号。　

当要换刀时，系统给出换刀信号（某一刀号），电　

动机得到信号后正转，带动蜗杆２５转动并带动蜗轮，　

啊２ｏ０８年第２４期　ｗｗｗ．ｍａｃｈ『九ｆｓｆ．ｃＤｍ．ｃｎ　磊　工冷加工　通过键传递带动螺杆１４，这样使得螺母３０抬高，在抬　

高一定距离后（螺母与刀架座２３上的精定位槽完全脱　

离）带动刀架体１旋转，在刀架体旋转的过程中，由于　

弹簧３ｌ的作用使得粗定位销１３始终保持与刀架座２３接　

触，且粗定位销ｌ３只能沿一个方向公转，粗定位销在　

定位槽（刀架座上）内的有序移动靠其一侧的锥边部　

分。当要换置刀号对应的霍尔元件４检测到通过的磁铁