数控转塔刀架常见故障与维修浅析

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。

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?要及时快速排除数控机床的刀架故障，维修人员首先必须熟练掌握刀架的结构、工作原理和控制流程，针对故障现象作出准确的判断；其次要能够读懂机床使用企业提供的资料信息，包括参数、梯形图以及电气原理图等等；同时能够利用系统的状态显示功能监测刀架的运行状态，掌握常用检测仪器和工具的使用方法，结合刀架换刀机构动作状态确定故障点。

毕业设计题目：数控车床刀架的故障分析及排除学生姓名：学号：09 57专业：数控技术指导教师：2011年11 月25日数控刀架的故障分析与排除摘要数控车床在使用过程中，我们常见的故障有刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障，其中刀架故障占很大比例。

故障后机床暂时不能使用，这就造成了在时间上的人力、物力等资源的浪费。

假如我们能对其进行一些基本的维修，就可以节约成本，节约时间，创造一定的经济效益。

此次对刀架的维修时间较短，且维修过程也涉及到了刀架的其他原因，为以后的刀架维修奠定了基础。

数控车床在使用过程中，常常出现的是撞刀事件。

主要以数控车床在教学过程中撞刀引发的刀架故障为据，分析刀架结构原理，进行故障分析及故障处理，排除故障后装配调试四大方面来论述。

通过阐述数控车床刀架的结构，以其机械原理来分析故障原因、判定故障部位、最后进行排除及装配调试成功。

虽然刀架结构、尺寸各异，均有所不同，但无论是哪一类刀架，故障原因大多雷同，维修方法也可以互相参考。

为此，及时排除刀架故障，懂得部分维修手段是必然性的。

了解刀架结构，认识其机械原理，才能快速判定故障所在。

所以，研究刀架故障分析与排除是很有必要的。

关键词：刀架故障；故障原因；排除故障；故障处理目录第一章概述 (3) (3)第二章常见刀架工作原理及工作步骤 (4)刀架工作原 (4)四方刀架换刀工作步骤 (4)六角刀架换刀工作步骤 (5)更换主轴头换刀 (7)带刀库的自动换刀系统 (9)刀架交换装置 (9)第三章刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)熟悉报警提示信息含义，解决刀架系统故障 (17)领会PMC程序和系统参数的内涵，找出刀架控制故障.....17第四章典型的刀架故障实例分析. (19) (19)六角刀架故障分析实例 (19)四方刀架故障实例分析..............................20结论.. (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)第一章概述引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。

经济型数控车床一般都配有自动回转刀架，现有的刀架结构主要是插销式和端齿盘式。

由于刀架使用频繁，且各种型号规格的刀架质量参差不齐,所以故障率较高.一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因,也可能是电气、控制系统方面的原因。

因此，根据不同的故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。

本文以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架为例，将可能出现的各种故障现象加以分析，并提出了对应的维修步骤和方法。

1 数控车床刀架工作原理图1所示为经济型数控车床常用的四方刀架结构，其刀具转位信号由加工程序指定。

其工作过程为：刀架抬起一刀架转位一刀架定位一夹紧刀架。

(1)刀架抬起当数控机装置发出换刀指令后,电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。

刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合,蜗轮与丝杠为整体结构.蜗轮丝扛内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。

当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态,且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。

(2）刀架转位当刀架体抬至一定距离后,刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160。

（如图所示),球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。

(3)刀架定位刀架体7转动时带着电刷座10转动,当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位,同时电刷13接触导体使电动机1翻转.由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下,刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。

(4)夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。

译码装置由发信体13、14组成，电刷13负责发信号,电刷14负责位置判断，当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。

数控车床刀架故障分析及排除探讨前言数控车床是现代工业中的一种重要设备，其操作和维护对于生产效率和产品质量有着至关重要的作用。

刀架是数控车床中的一个重要组件，负责夹紧切削工具以进行加工。

然而，在使用数控车床过程中，刀架也会因为各种原因出现故障。

本文将对数控车床刀架故障的分析与排除探讨。

一、故障原因及现象1. 刀架松动刀架松动是常见的刀架故障之一，其主要原因是刀架固定螺栓松动或螺纹损坏。

当刀架松动时，会导致工件的精度下降，甚至会造成刀具与工件的碰撞而引起危险。

2. 刀架跳动刀架跳动是指在工件加工过程中，刀架在刀具运转时出现轻微的上下动作。

其主要原因是刀架松动、刀具不平衡、工件太长或过热等原因。

刀架跳动会导致加工面的表面质量下降，同时也会损坏刀具。

3. 刀具损坏刀具损坏是数控车床刀架故障中常见的一种。

刀具损坏的原因非常多，如切削力过大、材料质量差、使用时间过长等等。

刀具损坏不仅会影响工件加工质量，还会增加生产成本。

二、故障分析与排除方法1. 刀架松动当出现刀架松动的情况时，需要及时检查刀架固定螺栓和螺纹是否松动或损坏，如果已经损坏则需要更换。

同时，还需检查刀片是否正常安装以及是否受到损坏。

如果刀片有损坏需要及时更换，否则可能造成更严重的后果。

2. 刀架跳动在出现刀架跳动的情况时，需要仔细检查刀架、刀具和工件是否有损坏或者异常情况。

如果刀架松动，则需要紧固刀架和螺栓。

如果刀具不平衡，则需要对刀具进行平衡调整或更换。

如果工件太长或过热，则需要减小进给量或对工件进行散热处理。

3. 刀具损坏当刀具损坏时，需要先检查切削参数，是否合理或者是否需要进行调整。

同时，应该对刀具的材料、几何形状、切削角度、角度半径等方面进行分析，找出刀具损坏的根本原因，并根据不同原因进行相应的处理。

同时，需要定期对刀具进行检查和维护，确保其正常运作。

三、总结刀架故障是数控车床运行中较常见的故障之一，因此，对刀架的检查、维修和保养至关重要。

故障现象：当用自动转动刀塔或手动转动刀塔时，刀塔都转不到位置。

（有时转不到位；有时转半圈再倒回原来的位置；修理后有时换十次刀，有一次转不到位）故障原因：询问使用数车的工人，得知工人不小心（切槽时换刀了，刀塔转动撞到了工件，刀塔落到45度刀位，停止，数车系统报警，刀塔转动异常），将刀撞到工件后，刀夹在了工件上，刀子损坏。

关掉电源，卸掉刀子，再打开电源，转动刀塔，刀塔归位。

刀塔是松的，不能锁死；换刀，转半圈再倒半圈，不能实现功能。

故障分析：一、刀架锁不紧故障原因及处理方法①发信盘位置没对正:拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。

②系统反锁时间不够长:调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１.2ｓ即可）。

③机械锁紧机构故障:拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。

二：刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动故障原因及处理方法①此位刀的霍尔元件损坏:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24V触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件。

②此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号:检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。

③系统的刀位信号接收电路有问题:当确定该刀位霍尔元件没问题，以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情况下更换主板。

拆机检查：拆开端盖测量编码器电路电压正常，分析可能是机械部分故障。

拆下编码器后发现螺母松动，锁紧垫圈损坏，有一外齿被剪断，内齿剪断一半。

螺母锁紧垫圈外齿更换了另一位置的外齿，内齿断了一半，矫正平整后，安装复位。

原理分析：四方刀架工作过程：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感应器，当转到系统所需的刀位时，磁感应器发出信号，刀架电动机开始反转：、4、锁紧：刀架是用类似于棘轮的机构装的只能沿一个方向旋转，当丝杠反转时刀架不能动作，丝杠就带着压板向下运动将刀架锁紧，换刀完成。

刀塔数控车床在使用过程中，会出现一些问题，刀架问题比较常见，下面小编针对刀架不能启动这一现象可能出现的原因进行分析，希望对大家有所帮助。

一、机械方面原因
当用六方扳手插入刀架螺杆前端旋转不易转动，基本可以判断刀架内部机械卡死。

一般情况可手动用六方扳手强行旋转一个角度，是刀架旋转转过死点，可恢复刀架的正常使用。

如不能让手动旋转，那就要将刀架分解，检查刀架内部。

由于此类刀架在机床多年使用后，上盖密封性变差，使冷却液同意进入刀架内部，使刀架机械结构生锈磨损，刀架在旋转是出现卡死现象。

分解刀架检查或更换磨损部位，清楚刀架内积存冷却液及油污，将各个部位调整到合适位置并增加密封，重新加入润滑油。

二、电气方面原因
刀架不旋转时，电气先检查刀架电机空气开关是否断开，如果断开重新闭合空气开关，启动换刀指令，空开立即断开，是电缆中有短路现象，此时就要检验电机旋转接触器，电机线及刀架电机。

还有一种情况就是在拆除电机线后重新接上，发现刀架不旋转，空开断开，此时就要价差电机相序是否接的正确。

1 绪论数字控制机床用数字代码形式的信息，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六方刀架，通过学习此课题使我明白加工盘类零件加工时选用数控车床六角回转刀架，而加工轴类零件时却选用的是四方回转刀架，刀架在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。

而使用了分度钻的好处在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。

使用刀架的最根本目的是获得好的经济效益。

所以设计刀架也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。

每当设计一套刀架之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的刀架获得最佳的经济效果。

对设计刀架进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。

精度设计技术分析，一般来说，刀架的精度越高加工出合格的工件的可能性越大。

加工工件的质量越稳定，刀架的易损件的使用寿命也越长。

但从另一方面看，工件的制造精度越高，从而会急剧增加刀架的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，刀架制造的精度越小，将会使刀架在夹具中易损件，需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。

所以刀架精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高刀架的精度要求。

从原则上讲对加工精度要求高的工件，刀架的精度只能略高于工件要求的加工精度，这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高刀架的制造精度经济、合理。

对加工精度要求不高的工件，刀架的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过。

. 数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。

1.1 项目背景数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。