FANUC数控车床的刀架控制系统设计

摘 要六工位简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。数控车床的刀架是机床的重要组成部分，刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计。包括电气电路和控制软件的设计。本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。关键词：机械设计；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀；自动回转刀架。目 录摘要 .I第 1 章 机械结构 .21.1 刀架总述 .21.2 数控车床刀架的分类 .21.3 数控车床刀架传动装置的原理与应用.31.4 数控车床六工位刀架换刀工作原理.8第 2 章 数控车刀架电气控制系统设计 .122.1 霍尔原理在刀架中运用的简单概述 .122.2 六工位刀架 PLC 接线原理图.132.3 六工位刀架梯形图.14第 3 章 数控车刀架常见故障分析 . .153.1 数控车刀架机械与电气故障分析排除.153.2 数控车床刀架常见故障的实例分析.163.3 刀架使用注意事项.17第 4 章 结论 .19参考文献 .20致谢 .21附录.22第 1 章 机械结构1.1 刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。刀架滑板由纵向（Z 轴）滑板和横向（X 轴）滑板组成，Z 轴滑板安装在床身导轨上，可以沿床身纵向运动，横向滑板安装在纵向滑板上，能沿纵向滑板的导轨进行横向运动，刀架滑板的作用是安装在其上的刀架刀具在加工中实现纵向和横向的进给运动。1.2 数控车床的刀架分类自动回转刀架按其工作原理可分为：1.螺旋转位刀架如固 1-1 所示，电机经弹簧安全离合器至蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使端齿盘的上盘与下盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后发信号使电机反转锁紧，使刀架换位，进行切削加工。螺母升降式零件多，但加力可靠，精度较高，许多刀架都利用这种原理设计。图1-1 螺旋转位刀架 图1-2 十字槽轮转位1-内装信号盘 2-刀架 3-端齿盘 4-电机 5-安全离合器 A-销钉 B-十字2.十字槽轮转位刀架如图 1-2 所示，是利用槽轮原理转位及锁紧(还要加定位销)。销钉 A 每转周，刀架转 60。十字槽轮式体积大，零件多，目前使用较少。3.凸台棘爪式转位刀架蜗轮带动凸台相对于凸台转动使其上下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转60，然后利用接触开关或霍尔元件发出信号，使电机反转，重新锁紧刀架。凸台棘爪式重复定位精度相对较低。4.液压式转位刀架液压摆动油缸控制转位的刀架，由摆动阀芯，可带动刀架转位的拨爪，还有一个向下拉紧的小油缸组成，油缸可产生 1000kg 以上的拉紧力。这种转位刀架的特点是转位可靠，但液压件制造难，且有油漏及发热等问题。5.刀 库 的 自 动 换 刀 装 置上 述 排 刀 式 刀 架 和 回 转 刀 架 所 安 装 的 刀 具 都 不 可 能 太 多 ， 即 使 是 装 备 两个 刀 架 ， 对 刀 具 的 数 目 也 有 一 定 限 制 。 当 由 于 某 种 原 因 需 要 数 量 较 多 的 刀 具时 ， 应 采 用 带 刀 库 的 自 动 换 刀 装 置 。 带 刀 库 的 自 动 换 刀 装 置 由 刀 库 和 刀 具 交换 机 构 组 成 。常见带刀库的换刀装置图 1-3 换刀装置1.3 数控车床刀架传动装置的原理与运用1.3.1 蜗轮蜗杆的概述蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的；它是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来。为了改善啮合状况，常将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮，这样啮合齿廓间的接触为线接触，可传递较大的动力。蜗杆传动用于传递两根空间交错轴间的运动和动力，两轴间的夹角可为任意值，通常为 90蜗杆的优点：传动比大：在动力传动中，单级传动比在 880；只传递运动或用于分度时，单级传动比可达 1000；蜗轮蜗杆由于传动比大，因而结构紧凑；传动平稳、没有噪音。当蜗杆分度圆导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性蜗杆传动的主要缺点：效率低，摩擦磨损大。 当蜗杆主动时，效率一般为 70%80%；具有自锁性能时，效率为 0.4 左右。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高。蜗杆轴向力较大，致使轴承受力损害较大。蜗杆传动的类型：按蜗杆齿螺旋方向，有左旋蜗杆和右旋蜗杆，为方便切制，一般采用右旋蜗杆。按蜗杆螺旋线头数，有单头蜗杆和多头蜗杆。按蜗杆齿面硬度，有软面蜗杆和硬面蜗杆。软面蜗杆只经调质处理，用于低速轻载及不重要的传动中。硬面蜗杆可用渗碳钢淬火或中碳钢表面淬火获得，蜗杆齿面必须磨削。硬面蜗杆精度高，承载大，多用于大动力传动中。按蜗杆分度曲面形状不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。其分度曲面分别是圆柱面、圆环面和圆锥面。圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。1.3.2 蜗轮蜗杆的工作原理与特点蜗轮蜗杆传动的两轴相互交叉垂直；蜗杆可以看成为在圆柱体沿着螺旋线绕有一个齿（单头）或几个齿（多头）的螺旋，涡轮就像个斜齿轮，但它的齿包着蜗杆。在粘合时，蜗杆转意转，就带动涡轮转过一个齿（单头蜗杆）或几个齿（多头蜗杆） ，因此蜗轮蜗杆传动的速比 i=蜗杆的头数 Z1/涡轮的齿数Z2。特点：1.可 以 得 到 很 大 的 传 动 比 ， 比 交 错 轴 斜 齿 轮 机 构 紧 凑2.两 轮 啮 合 齿 面 间 为 线 接 触 ， 其 承 载 能 力 大 大 高 于 交 错 轴 斜 齿 轮 机构 .3.蜗 杆 传 动 相 当 于 螺 旋 传 动 ， 为 多 齿 啮 合 传 动 ， 故 传 动 平 稳 、 噪 音 很 小 。4.具 有 自 锁 性 。 当 蜗 杆 的 导 程 角 小 于 啮 合 轮 齿 间 的 当 量 摩 擦 角 时 ， 机 构具 有 自 锁 性 ， 可 实 现 反 向 自 锁 ， 即 只 能 由 蜗 杆 带 动 蜗 轮 ， 而 不 能 由 蜗 轮 带 动蜗 杆 。 如 在 其 重 机 械 中 使 用 的 自 锁 蜗 杆 机 构 ， 其 反 向 自 锁 性 可 起 安 全 保 护 作用 。5.传 动 效 率 较 低 ， 磨 损 较 严 重 。 蜗 轮 蜗 杆 啮 合 传 动 时 ， 啮 合 轮 齿 间 的 相对 滑 动 速 度 大 ， 故 摩 擦 损 耗 大 、 效 率 低 。 另 一 方 面 ， 相 对 滑 动 速 度 大 使 齿 面磨 损 严 重 、 发 热 严 重 ， 为 了 散 热 和 减 小 磨 损 ， 常 采 用 价 格 较 为 昂 贵 的 减 摩 性与 抗 磨 性 较 好 的 材 料 及 良 好 的 润 滑 装 置 ， 因 而 成 本 较 高 。1.3.3 蜗轮蜗杆常见原因及解决方法1：常见故障（ 1） 减 速 机 发 热 和 漏 油 。 为 了 提 高 效 率 ， 蜗 轮 减 速 机 一 般 均 采 用 有色 金 属 做 蜗 轮 ， 蜗 杆 则 采 用 较 硬 的 钢 材 。 由 于 是 滑 动 摩 擦 传 动 ， 运 行 中 会 产生 较 多 的 热 量 ， 使 减 速 机 各 零 件 和 密 封 之 间 热 膨 胀 产 生 差 异 ， 从 而 在 各 配 合面 形 成 间 隙 ， 润 滑 油 液 由 于 温 度 的 升 高 变 稀 ， 易 造 成 泄 漏 。 造 成 这 种 情 况 的原 因 主 要 有 四 点 ， 一 是 材 质 的 搭 配 不 合 理 ； 二 是 啮 合 摩 擦 面 表 面 的 质 量 差 ；三 是 润 滑 油 添 加 量 的 选 择 不 正 确 ； 四 是 装 配 质 量 和 使 用 环 境 差（ 2） 蜗 轮 磨 损 。 蜗 轮 一 般 采 用 锡 青 铜 ， 配 对 的 蜗 杆 材 料 用 45 钢 淬 硬至 HRC4555， 或 40Cr 淬 硬 HRC5055 后 经 蜗 杆 磨 床 磨 削 至 粗 糙 度Ra0.8 m。 减 速 机 正 常 运 行 时 磨 损 很 慢 ， 某 些 减 速 机 可 以 使 用 10 年 以 上 。如 果 磨 损 速 度 较 快 ， 就 要 考 虑 选 型 是 否 正 确 ， 是 否 超 负 荷 运 行 ， 以 及 蜗 轮 蜗杆 的 材 质 、 装 配 质 量 或 使 用 环 境 等 原 因（ 3） 传 动 小 斜 齿 轮 磨 损 。 一 般 发 生 在 立 式 安 装 的 减 速 机 上 ， 主 要 与 润滑 油 的 添 加 量 和 油 品 种 有 关 。 立 式 安 装 时 ， 很 容 易 造 成 润 滑 油 量 不 足 ， 减 速机 停 止 运 转 时 ， 电 机 和 减 速 机 间 传 动 齿 轮 油 流 失 ， 齿 轮 得 不 到 应 有 的 润 滑 保护 。 减 速 机 启 动 时 ， 齿 轮 由 于 得 不 到 有 效 润 滑 导 致 机 械 磨 损 甚 至 损 坏 。2： 解 决 方 法（ 1） 保 证 装 配 质 量 。 可 购 买 或 自 制 一 些 专 用 工 具 ， 拆 卸 和 安 装 减 速 机部 件 时 ， 尽 量 避 免 用 锤 子 等 其 他 工 具 敲 击 ； 更 换 齿 轮 、 蜗 轮 蜗 杆 时 ， 尽 量 选用 原 厂 配 件 和 成 对 更 换 ； 装 配 输 出 轴 时 ， 要 注 意 公 差 配 合 ； 要 使 用 防 粘 剂 或红 丹 油 保 护 空 心 轴 ， 防 止 磨 损 生 锈 或 配 合 面 积 垢 ， 维 修 时 难 拆 卸 。（ 2） 润 滑 油 和 添 加 剂 的 选 用 。 蜗 齿 减 速 机 一 般 选 用 220#齿 轮 油 ， 对重 负 荷 、 启 动 频 繁 、 使 用 环 境 较 差 的 减 速 机 ， 可 选 用 一 些 润 滑 油 添 加 剂 ， 使减 速 机 在 停 止 运 转 时 齿 轮 油 依 然 附 着 在 齿 轮 表 面 ， 形 成 保 护 膜 ， 防 止 重 负 荷 、低 速 、 高 转 矩 和 启 动 时 金 属 间 的 直 接 接 触 。 添 加 剂 中 含 有 密 封 圈 调 节 剂 和 抗漏 剂 ， 使 密 封 圈 保 持 柔 软 和 弹 性 ， 有 效 减 少 润 滑 油 漏 。（ 3） 减 速 机 安 装 位 置 的 选 择 。 位 置 允 许 的 情 况 下 ， 尽 量 不 采 用 立 式 安装 。 立 式 安 装 时 ， 润 滑 油 的 添 加 量 要 比 水 平 安 装 多 很 多 ， 易 造 成 减 速 机 发 热和 漏 油 。1.4 数控车床六工位刀架换刀工作原理按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，并经联轴器，由滑键带动蜗杆、涡轮、轴、轴套转动。轴套的外圆上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使齿盘与下端齿盘分开，完成刀架抬起动作。刀架抬起后，轴套仍在继续转动，同时带动刀架转过 60（如不到位，刀架还可继续转位 120、 180、 240、300、360)，并由微动开关发出信号给数控装置。刀架转到位后，由微动开关的信号使电动机反转，利用销使刀架定位而不再随轴套回转，于是刀架向下移动，上下端齿盘合拢压紧。蜗杆继续转动并产生轴向位移，压缩弹簧，套筒的外圆曲面压缩开关使电动机停止旋转，从而完成一次转位。对于六工位自动回转刀架来说，它最多装有六把刀具，微机系统控制的任务，就是选中任意一把刀具，让其回转到工作位置。现以其中任意一把刀具1#刀为例简述刀架换刀的过程。图为1#刀转到工作位置的流程图：图 1-4 换刀流程图经济型数控车床刀架式在普通车床六方位刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方位刀架一样：有个刀位，能夹持六把不同功能的刀具，方刀架回转 60时，刀架交换一个刀位，但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧。完成上述动作要求，要有相应的机构来实现，下面就以四工位刀架为例来说明其结构与原理，如图 1-5 所示。图 1-5 刀架结构 1电动机；2联轴器；3涡轮轴；4蜗轮丝杠；5刀架底座；6粗定位盘；7刀架体；8球头销；9转位套；10电刷座；11发信体；12螺母；13.14电刷；15粗定位销；该刀架可以安装 6 把不同的刀具，转位信号由加工程序指定。当换刀指令发出后，小型电动机 1 启动正转，通过平键套筒联轴器 2 使蜗杆轴 3 转动，从而带动蜗轮丝杠 4 转动。涡轮的上部外圆柱加工有外螺纹，所以该零件称为蜗轮丝杠。刀架体 7 内孔加工有内螺纹，与涡轮丝杠旋合。蜗轮丝杠与刀架中心轴外圆是滑动配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠环绕中心轴旋转。当涡轮开始旋转时，由于刀架底座 5 和刀架体 7 上的端面齿处在黏合状态，且涡轮丝杠轴向固定，这时刀架体 7 抬起。当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。转位套 9 用销钉与蜗轮丝杠 4 连接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套正好转过 160（如图 A-A 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。刀架体 7 转动时带着电刷 10 转动，当转到程序指定的刀号时，定位销 15 在弹簧力的作用下进入粗定位盘 6 的中进行粗定位，同时电刷 13、14 接触导通，使电动机 1 反转，由于粗定位槽的限制，刀架体 7 不能转动，使其在该位置上垂直落下，刀架体 7 和刀架底座 5上的端面齿黏合，实现精确定位。电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴 3 继续转动，随着夹紧力的增加，转矩不断扩大，达到一定值时，在传感器控制下，电动机 1 停止转动。译码装置由发信体 11、电刷 13、14 组成，电刷 13 负责发信，电刷 14 负责位置判断。刀架不定期会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。这种刀架在经济型数控车床及普及车床的控制化改造中广泛运用。通常为 90第 2 章：数控车刀架电气控制系统设计电气是机械的大脑，通过对电气原理的设计可以执行复杂的机械动作。本章主要讲述的是数控刀架电气知识，通过对霍尔效应、刀架的接线原理图和具体的经济型刀架换刀过程的梯形图介绍让我们对刀架的电气原理运用有更深一步的认识。2.1 霍尔原理在刀架中运用的简单概述精度是一台数控机床的生命，假如机床丧失了精度也就丧失了加工生产的意义了，数控机床精度的保障很大一部分源于霍尔元件的检测精准性。在数控机床上常用到的是霍尔接近开光：霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。用霍尔开关检测刀位。首先，得到换刀信号，即换刀开关接通先接通。随后电机通过驱动放大器正转，刀架抬起，电机继续正转，刀架转过一个工位，霍尔元件检测是否为所需刀位，若是，则电机停转延时再反转刀架下降压紧，若不是，电机继续正转，刀架继续转位直至所需刀位。NC系统 T功能指令霍尔元件驱动放大与逻辑保护电路执行元件刀位选择换刀指令图2-1 霍尔元件执行图接通整个电路电源，将换刀开关置于自动挡，再按下开始开关进行换刀，正传线圈自锁，自动进行换刀。当转到所需刀位时，刀位对应霍尔元件自动断开，电机停止正转。并接通反转电路，延时反转，刀架下降并压紧。从执行图与分析中可以看出霍尔元件在数控机床中的重要作用。它不但起到了检测与反馈作用，而且也是数控机床精度可靠性的保障。2.2 六工位刀架 PLC 接线原理图数控机床刀架是由机床 PLC 来进行控制，对于普通的四工位刀架来说，控制比较简单，一般用于普通的车床。我们分析车床刀架的控制原理其实就是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程其实是通过 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。在分析之前，我们首先了解刀架控制的电气部分。刀架电气控制部分如图 2-2 所示。图中的 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，来控制刀架的正转和反转；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。(a)强电电路 （b）接触器电路 （c）PLC 输入/输出电路图 2-2 刀架控制接线回路图中各器件的作用如下： 序号 名称 含义 1 M2 刀架电动机 2 QF3 刀架电动机带过载保护的电源空开 3 KM5、KM6 刀架电动机正、反转控制交流接触器 4 KA1 由急停控制的中间继电器 5 KA6、KA7 刀架电动机正、反转控制中间继电器 6 S1S4 刀位检测霍尔开关 7 SB11 手动刀位选择按钮 8 SB12 手动换刀启动按钮 9 RC3 三相灭弧器 10 RC9、RC10 单相灭弧器 自动刀架控制涉及到的 I/O 信号如下： PLC 输入信号： X3.0X3.5：16 号刀到位信号输入； X30.6：手动刀位选择按钮信号输入； X30.7：手动换刀启动按钮信号输入； PLC 输出信号： Y0.6：刀架正转继电器控制输出； Y0.7：刀架反转继电器控制输出。接线回路图简析：假设，PLC 输入/输出电路中输入 1 号刀同时选择手动刀选择。这时，SB11 闭合 KA6 线圈得电反转 KA6 触点断开实现互锁。接触器回路中的KA6 触点导通（KA1 始终处于闭合状态）KM5 线圈得电反转 KM5 反转触点断开实现双重互锁。刀架正转接触器回路导通，在强电回路总的 KM5 触点闭合刀架正转。当霍尔元件检测到 1 号刀的到位信号时，刀架开始定位锁紧，电机停转，换到结束。其他 3 把刀换刀方式依次类推。2.3 六工位刀架梯形图2.3.1 PLC 的概述与波形图的简析可 编 程 控 制 器 (Programmable Controller)是 计 算 机 家 族 中 的 一 员 ， 是为 工 业 控 制 应 用 而 设 计 制 造 的 。 早 期 的 可 编 程 控 制 器 称 作 可 编 程 逻 辑 控 制 器(Programmable Logic Controller)， 简 称 PLC， 它 主 要 用 来 代 替 继 电 器 实现 逻 辑 控 制 。 随 着 技 术 的 发 展 ， 这 种 装 置 的 功 能 已 经 大 大 超 过 了 逻 辑 控 制 的范 围 ， 因 此 ， 今 天 这 种 装 置 称 作 可 编 程 控 制 器 ， 简 称 PC。 但 是 为 了 避 免 与个 人 计 算 机 (Personal Computer)的 简 称 混 淆 ， 所 以 将 可 编 程 控 制 器 简 称PLC,PLC 自 1966 年 出 现 ， 美 国 ， 日 本 ， 德 国 的 可 编 程 控 制 器 质 量 优 良 ， 功能 强 大 。PLC = Programmable logic Controller， 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ， 一 种 数字 运 算 操 作 的 电 子 系 统 ， 专 为 在 工 业 环 境 应 用 而 设 计 的 。 它 采 用 一 类 可 编 程的 存 储 器 ， 用 于 其 内 部 存 储 程 序 ， 执 行 逻 辑 运 算 ， 顺 序 控 制 ， 定 时 ， 计 数 与算 术 操 作 等 面 向 用 户 的 指 令 ， 并 通 过 数 字 或 模 拟 式 输 入 /输 出 控 制 各 种 类 型的 机 械 或 生 产 过 程 。 是 工 业 控 制 的 核 心 部 分 。 第 3 章：数控车刀架常见故障分析3.1 数控车刀架机械与电气故障分析排除1 刀 架 不 能 启 动机 械 方 面 ： 刀 架 预 紧 力 过 大 。 当 用 六 角 扳 手 插 入 蜗 杆 端 部 旋 转 时 不 易 转动 ， 而 用 力 时 ， 可 以 转 动 ， 但 下 次 夹 紧 后 刀 架 仍 不 能 启 动 。 此 种 现 象 出 现 ，可 确 定 刀 架 不 能 启 动 的 原 因 是 预 紧 力 过 大 ， 可 通 过 调 小 刀 架 电 机 夹 紧 电 流 排除 之 。刀 架 内 部 机 械 卡 死 。 当 从 蜗 杆 端 部 转 动 蜗 杆 时 ， 顺 时 针 方 向 转 不 动 ， 其原 因 是 机 械 卡 死 。 首 先 ， 检 查 夹 紧 装 置 反 靠 定 位 销 是 否 在 反 靠 棘 轮 槽 内 ， 若在 ， 则 需 将 反 靠 棘 轮 与 螺 杆 连 接 销 孔 回 转 一 个 角 度 重 新 打 孔 连 接 ； 其 次 ， 检查 主 轴 螺 母 是 否 锁 死 ， 如 螺 母 锁 死 ， 应 重 新 调 整 ； 再 次 ， 由 于 润 滑 不 良 造 成旋 转 件 研 死 ， 此 时 ， 应 拆 开 ， 观 察 实 际 情 况 ， 加 以 润 滑 处 理 。电 气 方 面 ： 电 源 不 通 、 电 机 不 转 。 检 查 溶 芯 是 否 完 好 、 电 源 开 关 是 否 良好 接 通 、 开 关 位 置 是 否 正 确 。 当 用 万 用 表 测 量 电 容 时 ， 电 压 值 是 否 在 规 定 范围 内 ， 可 通 过 更 换 保 险 、 调 整 开 关 位 置 、 使 接 通 部 位 接 触 良 好 等 相 应 措 施 来排 除 。 除 此 以 外 ， 电 源 不 通 的 原 因 还 可 考 虑 刀 架 至 控 制 器 断 线 、 刀 架 内 部 断线 、 电 刷 式 霍 尔 元 件 位 置 变 化 导 致 不 能 正 常 通 断 等 情 况 。电 源 通 ， 电 机 反 转 。 可 确 定 为 电 机 相 序 接 反 。 通 过 检 查 线 路 ， 变 换 相 序排 除 之 。手 动 换 刀 正 常 、 机 控 不 换 刀 。 此 时 应 重 点 检 查 微 机 与 刀 架 控 制 器 引 线 、微 机 I/O 接 口 及 刀 架 到 位 回 答 信 号 。2 刀 架 连 续 运 转 、 到 位 不 停由 于 刀 架 能 够 连 续 运 转 ， 所 以 ， 机 械 方 面 出 现 故 障 的 可 能 性 较 小 ， 主 要从 电 气 方 面 检 查 。检 查 刀 架 到 位 信 号 是 否 发 出 ， 若 没 有 到 位 信 号 ， 则 是 发 讯 盘 故 障 。 此 时可 检 查 ： 发 讯 盘 弹 性 触 头 是 否 磨 坏 、 发 讯 盘 地 线 是 否 断 路 或 接 触 不 良 或 漏 接 ，是 否 需 要 更 换 弹 性 片 触 头 或 重 修 ， 针 对 其 线 路 中 的 继 电 器 接 触 情 况 、 到 位 开关 接 触 情 况 、 线 路 连 接 情 况 相 应 地 进 行 线 路 故 障 排 除 。当 仅 出 现 某 号 刀 不 能 定 位 时 ， 则 一 般 是 由 于 该 号 刀 位 线 断 路 所 至 。3 刀 架 越 位 过 冲 或 转 不 到 位刀 架 越 位 过 冲 故 障 的 机 械 原 因 可 能 性 较 大 。 主 要 是 后 靠 装 置 不 起 征 作 用 。检 查 后 靠 定 位 销 是 否 灵 活 ， 弹 簧 是 否 疲 劳 。 此 时 应 修 复 定 位 销 使 其 灵 活或 更 换 弹 簧 。检 查 后 靠 棘 轮 与 蜗 杆 连 接 是 否 断 开 ， 若 断 开 ， 需 更 换 连 接 销 。 若 仍 出 现过 冲 现 象 ， 则 可 能 是 由 于 刀 具 太 长 过 重 ， 应 更 换 弹 性 模 量 稍 大 的 定 位 销 弹 簧 。出 现 刀 架 运 转 不 到 位 （ 有 时 中 途 位 置 突 然 停 留 ） ， 主 要 是 由 于 发 讯 盘 触点 与 弹 性 片 触 点 错 位 ， 即 刀 位 信 号 胶 木 盘 位 置 固 定 偏 移 所 至 。 此 时 ， 应 重 新调 整 发 讯 盘 与 弹 性 片 触 头 位 置 并 固 定 牢 靠 。4 刀 架 不 能 正 常 夹 紧出 现 该 故 障 时 应 当 :检 查 夹 紧 开 关 位 置 是 否 固 定 不 当 ， 并 调 整 至 正 常 位 置 。用 万 用 表 检 查 其 相 应 线 路 继 电 器 是 否 能 正 常 工 作 ， 触 点 接 触 是 否 可 靠 。 若 仍不 能 排 除 ， 则 应 考 虑 刀 架 内 部 机 械 配 合 是 否 松 动 。 有 时 会 出 现 由 于 内 齿 盘 上有 碎 屑 造 成 夹 紧 不 牢 而 使 定 位 不 准 ， 此 时 ， 应 调 整 其 机 械 装 配 并 清 洁 内 齿 盘 。3.2 数控车床刀架常见故障的实例分析在机械加工领域中，数控机床是集电力电子、自动控制、电机、传感器、计算机、机床、液压、气动等技术于一体的典型机电产品。它具有加工柔性好、精度高、生产效率高等优点。但在使用中也易出现问题，一旦出现了故障，往往比较棘手，尤其是在加工精度稳定性方面，轻则零件加工精度降低，重则导致零件报废甚至整个生产线停产。引起加工精度不稳定的因素是多方面的，刀架定位精度不准确是主要因素。以 CK6140 数控车床为例，针对电动刀架发生定位精度不稳定现象做进一步的分析及其检修过程。1.数控车床的故障现象现有 10 台 CK6140D 数控车床，系统配置采用FANUCoi-D 系统。经过一个月时间使用发现其中有 1 台机床加工尺寸精度不稳定（30 个零件之中有 6 个件尺寸达不到图纸要求）造成了小批量零件报废，其加工误差范围在 0.030.08 mm 之间。经过各项检测，引起此故障的原因是由于刀架定位精度不准确。2 .刀架定位精度不准确的原因刀架动作顺序：换刀信号电机正转刀盘转位刀位信号电机反转初定位精定位夹紧电机过流停转换刀信息反馈换刀结束。刀架的电气控制原理：电动刀架的电气控制分强电和弱电两部分，强电部分由三相电源驱动三相交流异步电机正反方向旋转，从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧等动作；弱电部分由位置传感器（霍尔元件）组成，每个霍尔元件对应电动刀架一个工位。其控制原理图(如上图)。对刀架控制工作原理及刀架机械传动原理进行分析，得知影响刀架的重复定位精度产生误差的原因：刀盘连接部件松动；定位牙盘内有污物；霍尔元件开关位置不良，造成电器控制失效；每次刀盘到位的夹紧力不均。2 .刀架的检修过程（1）对刀架机械传动部分进行检修。检修时拆下箱盖板发现此刀架传动螺杆与传动轴有污物，此时需进行刀架清洗上油。通过检修可以对刀架连接部件的松动、定位牙盘内的污物、霍尔元件开关位置的不良造成电器控制失效等故障排除。（2）检修刀盘到位后的夹紧力不均导致加工精度不稳定。从刀架控制原理可以看出，刀架电机是采用AC380 V 电源，正转由K1 继电器控制，反转由K2 控制，RC是抗干扰夹弧器，拆开刀架控制盒盖板，输入换刀指令，T2 计算机输出TL+ 正转信号，K1 继电器吸合，三相主触点闭合，电机得电正转。当二号刀到位后，霍尔元件与磁钢导通，发出到位信号送回数控系统，系统按到反馈信号电平后，中断正转信号。同时发出TL- 反转信号，K2 继电器吻合，反三相主触点闭合，电机反转使刀架锁紧。K2 继电器吸合时，用万用表测量其输出电压是否为AC380 V。如果此电压不是AC380 V，将可以断定K2 中间继电器。继电器触点接触不良，引起输出AC380 V三相电压不平衡。电机反转锁紧刀架时，保护空气开关没有出现过流断路，以致换刀时间短，电机反转瞬间。以上故障至使电机反转功率不够，是因电机反相锁紧力达不到1.2 N，刀盘夹紧力不够造成刀盘定位精度不准。此时应该拆下刀架控制盒，拔下K2 中间继电器，并更换，更换后，再连接好线路。刀架控制电路可以不采用刀架厂生产的刀架控制盒，而直接用交流接触器代替刀架控制盒K1，K2 中间继电器拖动刀架电机。这样可以增强刀架控制线路的稳定性。最后对多个零件进行试加工，结果显示，尺寸准确。表明故障已经排除。3.3 刀架使用注意事项1.刀架电机采用三相 380V