棒哥设计 黑龙江农业经济职业学院 毕业论文 VMC750立式加工中心刀架系统故障分析 姓 名： 指导教师： 专 业： 班 级： 2010年3月16日 目 录 摘要1 1.前言1 2.数控机床刀架系统分类【5】1 2.1可转位刀架换刀1 2.2更换主轴头换刀2 2.3带刀库的自动换刀系统2 3. 数控机床刀架系统故障分析及诊断2 3.1刀架定位故障的诊断与处理2 3.1.1故障设备2 3.1.2 故障现象2 3.1.3 故障检查与分析2 3.1.4 故障处理3 3.2 刀架无动作的故障分析与处理3 3.2.1 故障设备3 3.2.2 故障现象4 3.3 刀库不抓刀的故障分析与处理4 3.3.1 故障设备4 3.3.2 故障现象5 3.3.3 故障分析5 3.4.4 故常处理5 4.结束语5 致 谢6 参考文献7 VMC750立式加工中心刀架系统故障分析 [摘要]：通过对数控机床刀架系统的分类，结合典型实例，对数控机床刀架部分在使用中经常出现的故障现象进行系统分析，针对不同的故障原因，提出相应的诊断和维修方法。 [关键词]：数控机床 刀架系统 换刀故障 诊断维修 1.前言 在日常数控故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。刀架是其柔性化的重要部件。刀架转位的精确性与灵敏性很大程度地影响着整个数控系统的性能。为了能在一次装夹中完成多道甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减小多次安装工件所引起的误差，数控机床必须带有自动换刀装置。在日常故障中，刀架一旦发生故障，可能出现刀架定位不准、不能转位、刀具损坏、零件加工尺寸超差等问题，造成自动加工无法进行，严重的会使刀具损坏、零件报废。在这里，分类介绍一下日常工作中遇见刀架各类故障及相应地解决方法，希望能给大家提供一些有益的借鉴。 2.数控机床刀架系统分类【5】 自动换刀装置是数控机床、加工中心的重要组成部分。它的形式多种多样，目前常用的有如下几种。 2.1可转位刀架换刀 这是一种刀具储存装置，可以同时安装4、6、8、12把不等的刀具。主要用于数控车床，是数控车床中的一种专用的自动化机械。转位刀架不但可以储存刀具，而且在切削中要连同刀具一起承受切削用力，在加工完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。 工作原理是：CNC系统发出换刀信号，控制继电器动作，电动机正转，通过蜗轮、蜗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，离合销离合盘，销盘带动上刀体转位；当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件电路发出到位信号，电动机反转，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；同时销盘下降齿端齿合，完成精定位，刀架锁紧。 2.2更换主轴头换刀 在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单有效的换刀方式，主轴头有立式合卧式两种，而且常用转塔的转位更换主轴头。当发出换刀指令后，各主轴头依次转到加工位置，并通过主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其它不是用的主轴头都与主运动脱开。 2.3带刀库的自动换刀系统 刀库按其形式分为盘式刀库、链式刀库等。换刀方式有机械手换刀和无机械手换刀，本文主要给大家讲述无机械手换刀系统。无机械手换刀系统优点是结构简单，换刀可靠性高，成本低。缺点是布局受到限制，刀库容量小，换刀时间长。 3. 数控机床刀架系统故障分析及诊断 3.1刀架定位故障的诊断与处理 3.1.1故障设备 青海一机数控机床有限责任公司生产的VMC750立式加工中心，CNC系统为BEIJING-FANUC Series oi系统。最大加工零件直径400mm，最大切削直径750mm。机床配备有意大利DUPLOMATIC公司的十二位电动刀架。具有双向换刀功能。可实现加工过程的就近换刀。具有高速、高精度控制特点。 3.1.2 故障现象 机床在使用一段时间后，出现电动刀架换刀故障，故障的主要特征为：执行换刀指令时刀架连续转动数圈后停留在某一刀位，而此时刀位非程序中指定刀位。 3.1.3 故障检查与分析 使机床处于空运行状态，以检测程序运行情况和故障因素。【5】具体方法是：不装夹工件，调出某一零件加工程序，先执行循环启动，同时按下CNC上的GRAPH（图形）键，查看刀具运行轨迹是否正确，各程序执行情况是否正常。此时各运动指令均准确无误，但是当程序运行到换刀指令时，刀架连续回转不能准确定位，机床出现报警。按MESSAGE（报警信息）键查找报警代号为1010和1011，与说明书对照后发现，故障原因为刀架锁紧和刀架旋转时间故障。按下RESET键，报警消除，机床可正常进行其他动作及程序，但遇到换刀指令时，同样出现上述故障。然后分别采用MDA和JOG两种状态执行换刀指令，故障情况和报警代号同样循环存在。【6】查看刀架1010和1011的故障部分，按下循环启动执行程序，执行换刀指令时机床出现报警，此时刀架1010部分处于故障状态。按下RESET键，恢复为执行换到指令前的正常状态。根据上述故障情况，初步分析故障原因时刀架上的硬件问题。引起的原因可能为:①由于天气寒冷（室内温度大约在0摄氏度多天）,造成液压系统动作不灵敏，刀架上的定位销不能锁紧，刀架无法准确定位、锁紧：②刀架上的编码器出现故障，机械转角无法转变成正常的电脉冲，导致换刀位不准确。【3】 3.1.4 故障处理 对数控车床周围加大供热，温度维持在10摄氏度左右，多日后重新开启电源，执行完正常的各轴回零操作及温机程序后，分别在自动手动状态下执行换刀指令操作，故障依旧，因此可排除由于天气寒冷刀架液压系统引起的故障的可能。此时打开电动刀架，拆除安装在电机主轴上的编码器，换上同型号编码器，连接好相应电路，重新启动机床，在自动和手动状态下执行换刀指令，故障消失，刀架换刀正常。 编码器作为一种常用的位置检测元件，其主要作用是自动换刀时使定向控制主轴停在某一固定位置。只要数控系统发出换刀指令，利用控制轴脉冲编码器输出的信号使规定的刀具停留在固定的位置，因此，当出现上述自动刀架换刀故障时，可先从编码器上寻找故障源。 3.2 刀架无动作的故障分析与处理 3.2.1 故障设备 青海一机数控机床有限责任公司生产的VMC750立式加工中心，CNC系统为BEIJING-FANUC Series oi系统。最大加工零件直径400mm，最大切削直径750mm。机床配备有意大利DUPLOMATIC公司的十二位电动刀架。具有双向换刀功能。可实现加工过程的就近换刀。具有高速、高精度控制特点。 3.2.2 故障现象 机床在使用后出现换刀故障。故障特征为：执行换刀命令后，换到信号已经发出，控制刀架电动机的接触器也闭合。但是刀架无动作。 3.2.3 故障检查与分析 一般有两种原因，第一是电动机相位接反，因为车床所使用的刀架是通过刀架电动机的正反转来进行选刀的，并进行锁紧等一系列动作。【5】该机床的工作顺序是刀架首先正转选择刀具，刀具选择到位后，电动机再进行反转，把所选择的刀具进行锁紧，整个过程才结束。如果刀架电动机电源的相序接反或者发出的正反转信号相反，那么数控系统选择刀具时所发出的刀架电动机信号是正转信号，刀架电动机此时的运动状态恰好是反转锁紧。所以刀架电动机就会静止不动，一直处于锁紧状态，第二种是PLC程序出错，换到信号没有发出。此时刀架电动机没有动作，所以刀架静止！ 3.2.4 故障处理 用置换法先将刀架上的PLC编码器用同品牌型号的编码器置换后，启动机床，发现刀架故障依然存在！所以排除编码器故障！打开机床电器柜，找到刀架电机的电源线，调整电源线的任意两组，重启系统后故障排除。 刀架电机是换刀命令的执行机构。当数控机床发出换刀命令后，如果刀架静止不动，就优先考虑刀架电机故障。 3.3 刀库不抓刀的故障分析与处理 3.3.1 故障设备 青海一机数控机床有限责任公司生产的VMC750立式加工中心，CNC系统为BEIJING-FANUC Series oi系统。最大加工零件直径400mm，最大切削直径750mm。机床配备有意大利DUPLOMATIC公司的十二位电动刀架。具有双向换刀功能。可实现加工过程的就近换刀。具有高速、高精度控制特点。 3.3.2 故障现象 VMC750加工中心采用的是直接换刀方式，刀库的动作有摆动和旋转两种。在一次突然停电后再从新启动，换到装置发生故障，导致不抓刀。 3.3.3 故障分析 加工中心换刀装置通过一个三位五通电磁阀控制气缸带动刀库摆动：通过一个单相刀库电机来实现刀库的旋转。刀库里有一渐进开关用来刀库计数。换刀时，刀库要先摆到主轴位置，将原刀具放回刀套，然后旋转刀库找到下一把刀具再抓。刀库的主轴位置及原位是由气缸上的两个磁性开关来判断。当电磁阀及磁性开关故障，就会造成此类故障。另外看看刀柄是否卡死，按松刀键能听到气缸的下压声，但刀子就是脱不下来。这是由于刀柄没有注意保养而生锈，或由主轴锥孔或刀柄上带有铁屑造成的卡死。造成脱刀困难，所以换刀装置无法进行脱刀操作从而引起不抓刀。有时刀库计数开关不正确也可能引起不正确换刀或抓刀。应检查开关是否损坏。最后检查CNC是否正常，通过自检和参数设置与说明书对照，看看信号和连接线是否正常。 3.4.4 故常处理 通过CNC面板检查发现CNC并无异常，打开刀库找到电磁阀，检查后发现电磁阀也并无异常，最后将故障定位在机械卡死上。此时按住松刀键不放，在确认松拉刀气缸压下情况下，用木锤敲击刀柄的边缘，将刀具轻轻敲落，打开主轴，发现锥孔内有大量油污，清理完毕后装好主轴。从新开机恢复正常。 当然，不能正确抓刀和换刀还有更多各种各样的原因，还需具体问题具体分析。这就需要工程技术人员有丰富的实践经验。最后，希望通过这些实例能给大家有所启发. 4.结束语 在数控机床故障中，刀架故障率比例较大，引起刀架故障的因素又很多。要对数控机床故障及时快速排除，维修人员首先必须熟练掌握其结构、工作原理和动作顺序，针对故障现象，作出准确判断；其次要熟练运用厂方提供的诊断参数或梯形图，利用NC系统的状态显示功能监测PC的运行状态，根据梯形图的链锁关系，确定故障点。有时诊断过程比较复杂，但一旦发现问题所在，解决起来比较简单，只要做到以上两点，一般的数控故障都会被及时排除。 致 谢 这次毕业论文能够得以顺利完成，是所有曾经指导过我的老师，帮助过我的同学，一直支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！ 感谢我的父母亲，你们是我力量的源泉，只要有你们，不管面对什么样的的困难，我都不会害怕。 ?首先要特别感谢我的指导老师。老师在我毕业论文的撰写过程中，给我提供了极大的帮助和指导。从开始选题到中期修正，再到最终定稿，老师给我提供了许多宝贵建议。 ?其次要感谢黑龙江农业经济职业学院所有教我的老师，尤其是辅导员，老师们教会我的不仅仅是专业知识，更多的是对待学习、对待生活的态度。 最后对老师，同学和家人再次致以我最衷心的感谢！ 参考文献 【1】余英良.数控加工编程及操作. — 北京：高等教育出版社，2005.1 【2】 陈天祥.数控加工技术及编程实训. — 北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2005.9 【3】刘宗俊.数控编程技能考核资料.2006.6 【4】中国刀具信息网. 【5】郑小年 杨克冲.数控机床故障诊断与维修. — 华中科技大学出版社.2005.9 【6】刑敏 设备管理与维修, — 设备管理与维修杂志社.2006年1期 QQ 29467473 | 
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