棒哥设计 ?? 襄樊职业技术学院（毕业）论文 经济型数控机床自动刀架故障分析与维修 专 业：数控技术 学 生：白 皓 指导教师：潘喜利 教学单位：数控0509 学号:052320642 毕 业 届：2008届 2008年5月31日 本人声明 本设计（论文）系本人在潘喜利老师指导下独立完成的设计（论文）本人拥有自主知识产权，没有抄袭、剽窃他人成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。 学生:白皓 2008年5月31日 . 1197, yu. 1197, yu. 1197, yu 襄樊职业技术学院信息技术系 毕 业 设 计（论 文）课 题 任 务 书 机械电子信息工程学院0509班 学生:白皓 毕业设计(论文)课题 经济型数控机床自动刀架故障分析与维修 二、毕业设计(论文)工作自 2008 年 01月 17 日起至 2008年 05月 31日止 三、毕业设计(论文)进行地点 ：襄樊市新兴联机械有限公司 四、毕业设计(论文)的内容要求： （1）文字要求：文字通顺，语言流畅，无错别字。 （2）份量要求：理工类不少于3500字 （3）图纸要求（工程设计型）：图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，寸标注规范，文字注释必须用工程字书写。提倡学生用计算机绘图。 （4）曲线图表要求（工程设计型）：所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求采用计算机绘制。 （5）编排格式要求：论文外形尺寸以A4纸为准。论文文字排版的字号、字距、行距的大小，以版面清晰、容易辨识和阅读为原则，一般可参考下面要求进行排版：题目和标题用黑体，字号分别用3号和4号；文章段落内容用小4号宋体字，每页32行，每行33字；各级标题序号一律用阿拉伯数字标明；正文中标题一律左顶格。 （6）打印份数要求：一律打印2份，1份交指导教师（含电子稿），1份准备答辩用。 指导教师：潘喜利 学生：白皓 目录 摘要5 关键词5 1． 前言5 2． 自动换刀装置的结构原理5 2．1 回转刀架换刀6 3．经济型数控车床自动回转刀架的故障分析及排除7 3．1 刀架不能启动7 4、自己对具体机床出现问题的分析8 4.1故障8 4.2故障分析9 4总结10 致 谢10 参考文献11 数控机床自动刀架故障分析与维修 学生:白皓 指导老师:潘喜利 机械电子信息工程学院 摘要: 数控车床今后将向中高当发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型 刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求 量将大大增加。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。 经济型数控车床一般都配有四工位自动回转刀架，它是根据微机数控系统改造传统机床设备的需要，同时兼顾刀架在机床上能够独立控制的需要而设计的。现有自动回转刀架，其结构主要有插销式和端齿盘式。由于刀架生产厂家无统一标准，因此，其结构、尺寸各异。而无论是哪一类刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。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，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。 关键词: 自动回转刀架 结构原理 机械、电气、控制系统 故障原因与分析 1．前言 现以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架可能出现的各种故障现象加以分析，确定其排除方法。其它类型的刀架，虽其结构、尺寸、元器件类型号各有差异，但故障原因大多雷同，也可参照此法加以排除。 2．自动换刀装置的结构原理 2．1 回转刀架换刀 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、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。? 回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。 图为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。 数控车床六角回转刀架 1－活塞? 2－刀架体? 3、7－齿轮? 4－齿圈? 5－空套齿轮 6－活塞? 8－齿条? 9－固定插销? 10、11－推杆? 12－触头 回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤： (1)刀架抬起? 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。 (2)刀架转位? 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60?。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。? (3)刀架压紧? 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。 (4)转位液压缸复位? 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。 如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。 回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。 3．经济型数控车床自动回转刀架的故障分析及排除 3．1 刀架不能启动 机械方面的原因 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。 2）电器方面的原因 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，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。 电动刀架的电气原理图 4、自己对具体机床出现问题的分析 4.1故障 数控车床电动YJ架换YJ故障分析 某公司一台沈阳数控机床有限公司生产的sscK40／750数控车床，最大JJ口T零件直径为400mn-，最大车削长度为750，机床配备有意大利I)uPT。0MATIc公司的十二工位电动刀架，具有双向换刀功能，可实现加工过程的就近换刀。CNC系统为BEIJING—FANucserjesOi系统，具备高速、高精度控制的特点。机床在使用一段时问后，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旋转数圈后停留在某一刀位，而此刀位非程序中指定的刀位。 4.2故障分析 故障分析，使机床处于空运行状态，以检验程序运行情况和故障因素。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，查看刀具运动轨迹是否正确，各程序执行隋况是否正常。 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，经查报警代号为1010和101l，故障原l六J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.卜述故障。然后分别采用MDA和J0(；两种状态执行换刀指令，故障情况和报警代号『司自动循环状态。查看T形图10lO和lf)11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T形图1010代码处于故障状态，按下REsET键，恢复为执行换刀指令前的正常状态..根据上述故障情况，初步分析故障原因是刀架上硬件问题。 引起故障的原因可能为：①由于天气寒冷(此时室内温度低于0℃已连续多天)，造成刀架液压系统动作不灵敏，刀架上定位销不能锁紧，刀架无法准确定位、锁紧；②刀架j二编码器出现故障，机械转角无法转变为正常的电脉冲，导致换刀位不准确。2.故障排除对数控车床周边加大供热，温度维持在10℃左右，多日后重新开启机床电源，执行完正常的各轴回零动作及温机程序后，分别在cYCLE：、MDA、JOG三种不同状态执行换刀指令，故障依旧，凶此，可排除由于天气寒冷刀架液压系统引起故障的可能。此时，打开电动刀架后盖，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，在三种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崮定位置。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崮定的位置，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。 4.3故障解决 4总结 熟悉以上分析、检查方法及解决措施，对于及时、有效地找到病源，对症下药，迅速排除孤障至关重要。当然，除此之外，还可以能出现其它意外孤障，但在掌握上述方法的基础上，便能够就果循因，加以排除。 致 谢 本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。 感谢院系领导对我的关怀和重视，使我得以发挥自己的特长，找到人生的价值。 感谢三年来陪伴我们学习与生活的恩师，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；.感谢您们让我明白自身的价值；.感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任性与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。 特别感谢恩师的谆谆教导，他的悉心指导与斧正，对于论文. 架构之启迪，及其内容的细心斟酌与指导，倍极辛劳。 最后感谢三年来陪伴我一起的同学们，伙伴们，所有的欢笑和泪水、成功和失败、骄傲和苦恼，我们曾一起分享；那是我们青春中最灿烂的一页，最辉煌的回忆，而回忆中的每个人，都是栩栩如生，这些都将是我一生的财富。三年时间虽然短暂，但它必将在我的记忆里永恒。 参考文献 1、沈兵主编．数控机床数控系统维修技术与实例．北京：机械工业出版社，1999 2、王侃夫主编．数控机床故障诊断及维护．北京：机械工业出版社，2001 3、沈阳机床厂数控机床自动刀架说明书 4.《设备管理与维修》2006年第1期摘录 QQ 29467473 | 
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