数控技术论文-数控机床刀架故障诊断系

1、孟庆乐江苏省徐州机电工程高等职业学校 毕业论文姓 名:学号： 050701136系部：数控技术系专业：数控技术与应用论文题目：数控机床刀架故障诊断指导教师：屈海军职 称：2010年 5月江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文任务书系部：数控技术系专业年级:05数控高职（1）班学生姓名:任务下达日期： 2009 年 6 月 1 h毕业论文日期：2009年6月丄日至2010年4月20日毕业论文题目：数控机床刀架故障诊断毕业论文专题题目:毕业论文主要内容和要求：系主任签字： 指导教师签字： 江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文指导教师评阅书指导教师评语：（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能

2、力；研 究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体 评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩:指导教师签字:江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文评阅教师评阅书评i阅教0帀评语：（选题的意义；某础理论及基木技能的掌握；综介运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的人小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度;总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩:评阅教师签字：年 月 日江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题冋答问题正确斟|确有驟答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会主任签字：年月日系部领导小组综合评定成绩系部领导小组负

3、责人：年月日目 录摘要 1第1章概述 311弓丨言3第2章常见刀架故障分析及排除42.1刀架工作原理42. 1. 1四方刀架换刀工作步骤 42. 1.2a角刀架换刀工作步骤 42. 1.3更换主轴头换刀62. 1.4带刀库的自动换刀系统72. 1.5刀架交换装置 92. 2刀架常见故障102. 2.1刀架、刀库及换刀常见故障 10第3章典型的刀架故障实例分析143. 1加工中心刀架故障实例分析 143.2六角刀架故障实例分析 153. 3四方刀架故障分析16致谢17参考文献18附录19摘 要数控车床在使用过程屮，我们常见的故障冇刀架类、主轴类、螺纹加工类、 系统显示类、驱动类、通信类等故障，而

4、其中刀架故障占有很大的比例。故障后 机床暂时不能使用，这就造成了在时间上的人力、物力资源浪费。假如我们能对 其进行一些基本的维修，便可节约成本，节省时间，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英他问题，为以后的刀架 维修奠定了基础。此刀架维修方法可不可以借鉴到其他类型的刀架故障维修屮。数控车床在使用过程屮，常常出现的是撞刀事件。主要以数车在教学过程屮 一次严重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而来论述。通过阐述数车刀架的结构，以英机械 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。虽各

5、厂家所生产的刀架结构、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。但如何才能尽快地解决刀架故障呢？首先我们要了解 刀架的结构，认识其机械原理，才能快速判定故障所在。关键词：刀架故障；故障原因；排除故障；故障处理abstractcnc lathe in use, we frequently have turret type of fault，spindle type, screw machining class, the system shows class, driver, communicatio

6、ns and other failures, which account for a large proportion of fauit knife. temporarily can not use the machine after a fault, which resulted in the time of the human and material resources to waste. if we can make some of its basic maintenance, can save costs, save time, create some economic benefi

7、ts. the shorter of the knife maintenance and repair process also involves other issues of the turret, the turret for the future maintenance of the foundation. can you draw this knife repair method to other types of knife fauit maintenance.cnc lathe using the process, often there is the tool collisio

8、n event. mainly the number of vehicles in the teaching process caused a serious collision knife knife failure as evidence of knife structural principle, failure analysis and troubleshooting, troubleshooting assembly debugging after four terms to describe. through the elaborate structure of the numbe

9、r of vehicles turret, with its mechanical principles to analyze the reasons of failure determine the fault location, and finally to rule out the successful commissioning and assembly.al though produced by different manufacturers turret structure, size varies, there are differences, but no matter whi

10、ch type of tool holder, similar fau it because mos t of the mainte nance met hod can also be anot her reference. to t his end， fix a knife failure to un ders tand the inevitability of some maintenance means. but how can we solve the knife as soon as possible ma if unction? first of al 1 we have to u

11、n derstand the structure ofknife, understandin百 the mechanical principles, to quickly determine failures.keywords: knife fault; fault; troubleshootin百;troubleshootin百第一章概述1. 1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。国际市场的竞争归根到底是各 国制造生产能力及机械制造装备的竞争。自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微

12、电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械 制造技术等各相关领域的发展，数控技术己成为现代先进制造系统(fms, cims 等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控 机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制 造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水 平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺 装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强，更新产品 速度慢，生产批量不宜太小

13、，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个 工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。在数控加工过程中，有时会出现各种设备故障，比如刀架类，主轴类，伺服 类等等，其中，刀架故障占了很大一部分。如果故障得不到及时排除的话，会影 响加工效率及经济效益，所以，作为一名数控车床的操作者，掌握一定的故障排 除手段是很有必要的，考虑到目前我国普遍使用的是经济型通用机床，在这里一 常见的可转位刀架为例，分析一下常见的故障现象及排除手段，大家可以联系自 身实际情况作参考使用。第二章常见刀架故障分析及排除2. 1刀架工作原理想要排除刀架故障，我们首先必须要先了解刀架的工作原理。2.1.1

14、四方刀架换刀工作步（1）刀架抬起当换刀指令发出后，刀架电机止转，通过蜗杆连轴器带动涡轮丝杠转动，刀 架体内孔有螺纹，与涡轮丝杠旋合。涡轮丝杠内孔与刀架中心轴是动配合，在转 位换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠环绕中心轴旋转。由于刀架底座和刀架体 啮合，且涡轮丝杠轴向固定，这时刀架抬起。（2）刀架换刀当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。转位套用销钉与涡轮丝杠连接，随 涡轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套止好转过160。，球头销在弹簧 作用下进入转位套的槽中，带动刀架体转位。（3）刀架定位刀架体转动时带动电刷座一起转动，当转到程序指定的刀号时，定位销在弹 簧作用卜进入粗定位盘的槽中进行粗定位，

15、同时电刷接触导面使电机反转，由于 粗定位槽的限制，刀架体不能转动，使其在该位置垂直落f,刀架体和刀架底座 上的端面齿啮合实现精确定位。（4）刀架锁紧刀架电机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆继续转动，随加紧力增加，转 矩不断增大，达到一定值时，在传感器的控制卜，电机停止转动，刀架锁紧。2.1.2六角刀架换刀工作步骤图2-1 数控车床六角回转刀架1 一活塞2 刀架体3、7齿轮4一齿圈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

16、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，活塞杆卜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z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卜降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的闘柱固定插销9, 利用活动插销10消除定位销与孔z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

17、，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z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止常，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z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。2. 1. 3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换刀方式。主轴头通 常有卧式和立式两种，而11常用转塔的转位來更换主轴头，

18、以实现自动换刀。在 转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。当发出换刀指令时， 各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转， 而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。图2-2为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7, 主轴的回转运动曲齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉 将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于 活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着曲两个推力轴承17和 16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液 压缸,推动活塞齿条，再经过

19、中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18 一起回转45。, 将下一工序的主轴转到工作位置。转位结束后，压力油进入中心液压缸14的下 腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。在压力油的作 用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3, 使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主 轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10,就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9 采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6,然后拧紧螺母8,使内环 做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。图2-2卧式八轴转塔头1、2 离合器3、4、12 齿轮5套筒6 端盖7主轴8

20、 螺母9、16、17 轴承10 一螺钉11 一推动杆13 一操纵杆14 一液压缸15 一活塞18 一转塔刀架体为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都冇操纵杆13,只要按压操纵 杆，就能通过斜面推动杆11,顶出刀具。转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因 为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。曲于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了 主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结 构尺寸大为増加。转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以 及刀具搬运等一系列复杂的操作。从而提高了换

21、刀的口j靠性，并显著地缩短了换 刀时间。但曲于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要 求不太高的机床，例如数控钻床等。2.1.4带刀库的自动换刀系统带刀库的自动换刀系统出刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要 的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放 到刀库中去。换刀吋先在刀库中选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀 具，在进行交换刀具后，将新刀装入主轴，把旧刀放回刀库。存放刀具的刀库具 冇较大的容量，它既口j以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为m独部件安装 到机床外，并由搬运装置运送刀具。与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置

22、数控机床主轴箱内只冇一 个主轴，设计主轴部件就冇可能充分加强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。 另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能进行复杂零件的多工序加工，这样 就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于 数控钻床、数控铳床和数控镇床。刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及结构对数控机床的设计 有很大的影响。根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种样式。以下列出 了几种。图2-3 (a-d)是单盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的刀具轴线 可以按不同的方向配置图2-3 (a-c),图2-3 (d)是刀具可做90。翻转的圆盘 刀库，采用这

23、种结构能够简化取刀动作，刀库容量通常为1530把，因取刀方便, 所以应用最为广泛。图2-3(e)是鼓轮弹仓式刀库，其结构十分紧凑，在相同的 空间内，它的容量较大，但取刀较复杂。图2-3 (f)是链式刀库，其结构冇较大 的灵活性，存放刀具数量也较多，选刀和取刀动作十分简单。当链条较长时，可 以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高了空间利用率。图2-3 (g)和图 2-3(h)分别为多盘式和格子式刀库，他们虽然也具冇结构紧凑的特点，但选刀和 取刀复杂，应用较少。图2-4为一龙门加工中心采用的链式刀库，图2-5为一立 式加工中心的圆盘式刀库。图2-3单盘式刀库图2-4链式刀库图2-5圆盘式刀库2

24、.1.5刀具交换装置数控机床的刀具交换方式通常分为有刀库与机床主轴的相对运动实现刀具 交换和采用机械手交换刀具两类。刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生 产率和工作可靠性有直接影响。曲刀库与机床主轴的相对运动实现换刀的装置，在换刀换刀时必须先将用过 的刀具送回刀库，然后再从刀库中取岀新刀具，两个动作不能同时进行，因此换 刀时间长。采用机械手换刀的方式应用最为广泛，这是因为机械手换刀冇很大的灵活性 而且可以减少换刀时间。目前在加工中心上绝大多数都使用记忆式的任选换刀方 式。这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应的记忆在数控系统的plc中， 不论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着它的轨迹。刀库上

25、装冇位置检测装置，可 以检测出每个刀套的位置，这样刀具就口j以任意取出并送回。刀库上爱设冇机械 原点使每次选刀时，就近选取，如对于盘式刀库来说，每次选刀运动角度都不会 超过180°。图2-6为机械手工作过程lit r twnrmu畀cewnri. 口 曲阿，事可."l图2-6机械手工作过程2.2刀架常见故障2. 2.1刀架、刀库及换刀常见故障:1.刀架刀位转不停 故障原因处理方法故障原因处理方法系统无+24v; com输出用力用表量系统出线端，看这两点 输出电压是否正常或存在，若电压不存 在，则为系统故障，需更换主板或送厂 维修系统有+24v; com输岀，但 与刀架发信盘

26、连线断路；或 是+24v对com地短路用万用表检查刀架上的+24v、com 地与系统的接线是否存在断路；检查 +24v是否对com地短路，将+24v电压拉 低系统有+24v; com输出，连 线止常，发信盘的发信电路 板上+24v和com地回路有 断路发信盘长期处于潮湿环境造成线路 氧化断路，用焊锡或导线重新连接刀位上+24v电压偏低，线路上的 上拉电阻开路用万用表测量每个刀位上的电压是 否正常，如果偏低，检查上拉电阻，若 是开路，则更换1/4w2k ±拉电阻系统的反转控制信号tl-无输出用万用表量系统出线端，看这一点 的输出电压是否正常或存在，若电压不 存在，则为系统故障，需更换主

27、板或送 厂维修系统有反转控制信号tl-输出， 但与刀架电机z间的回路存在问题检查各中间连线是否存在断路，检 查各触点是否接触不良，检查强电柜内 直流继电器和交流接触器是否损坏刀位电平信号参数未设置好检查系统参数刀位高低电平检测参 数是否正常，修改参数霍尔元件损坏在对应刀位无断路的情况下，若所 对应的刀位线冇低电平输出，则霍尔元 件无损坏，否则需更换刀架发信盘或其 上的霍尔元件。一般四个霍尔元件同时 损坏的机率很小磁块故障，磁块无磁 性或磁性不强更换磁块或增强磁性，若磁块在刀 架抬起时位置太高，则需调整磁块的位 置，使磁块对正霍尔元件系统冇反转控制信号tl-输出， 但与刀架电机z间的回路存在问题

28、检查各屮间连线是否存在断路，检 查各触点是否接触不良，检查强电柜内 直流继电器和交流接触器是否损坏刀位电平信号参数未设置好检查系统参数刀位高低电平检测参 数是否正常，修改参数o霍尔元件损坏在对应刀位无断路的情况下，若所 对应的刀位线有低电平输出，则霍尔元 件无损坏，否则需更换刀架发信盘或其 上的霍尔元件。一般四个霍尔元件同时 损坏的机率很小©磁块故障，磁块无磁 性或磁性不强更换磁块或增强磁性，若磁块在刀 架抬起时位置太高，则需调整磁块的位 置，使磁块对正霍尔元件2刀架有时不转 故障原因处理方法刀架的控制信号受干扰系统可靠接地，特别注意变频器的 接地，接入抗干扰电容刀架内部机械故障，造

29、成的偶尔 卡死维修刀架，调整机械3.刀架不转 故障原因处理方法刀架电机三相反相或缺相将刀架电机线屮两条互调或检查 外部供电系统的正转控制信号tl+无 输出用万用表量系统出线端，量度+24v 和tl+两触点，同时手动换刀，看这两点 的输出电压是否冇+24v,若电压不存在, 则为系统故障，需送厂维修或更换相关 ic元器件系统的正转控制信号tl +输 出正常，但控制信号这一回 路存在断路或元器件损坏检查正转控制信号线是否断路，检 查这一回路各触点接触是否良好；检查 直流继电器或交流接触器是否损坏刀架电机无电源供给检查刀架电机电源供给回路是否存 在断路，齐触点是否接触良好，强电电 气元器件是否有损坏；

30、检查熔断器是否 熔断上拉电阻未接入将刀位输入信号接上2k上拉电阻, 若不接此电阻，刀架在宏观上表现为不 转，实际上的动作为先进行正转后立即 反转，使刀架看似不动机械卡死通过手摇使刀架转动，通过松紧程 度判断是否卡死，若是，则需拆开刀架， 调整机械，加入润滑液反锁时间过长造成的 机械卡死在机械上放松刀架，然后通过系统 参数调节刀架反锁时间刀架电机损坏拆开刀架电机，转动刀架，看电机 是否转动，若不转动，再确定线路没问 题时，更换刀架电机刀架电机进水造成电 机短路烘干电机，加装防护，做好绝缘措 施4.刀架锁不紧 故障原因处理方法发信盘位置没对正拆开刀架顶盖，旋动并调整发信盘 位置，使刀架的霍尔元件对

31、准磁块，使 刀位停在准确位置系统反锁时间不够长调整系统反锁吋间参数机械锁紧机构故障拆开刀架，调整机械，检查定位销 是否折断5.刀架某一刀位转不停，其余刀位正常故障原因处理方法此位刀的霍尔元件损坏确认是哪个刀位使刀架转不停，在 系统上转动该位刀，用万用表量该位刀 位信号触点对+24v触点是否冇电压变 化，若无变化，则可判定为该位刀霍尔 元件损坏，更换发信盘或霍尔元件此位刀信号线断路，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 及该刀位与系统的信号连线也没问题的 情况下更换生板6.输入刀号能转，但直接按换刀键刀架不

32、转 故障原因处理方法霍尔元件偏离磁块，置于磁块前 面，手动键换刀吋，刀架刚一转动就检 测到刀架到位信号，然后马上反转刀架检查刀架发信盘上的霍尔元件是否 偏离位置，调整发信盘位置，使霍尔元 件对正磁块手动换刀键失灵更换手动换刀键7.刀架只正转不能反转 故障原因处理方法故障原因排除方法系统刀架反锁信号tl无输出首先换刀过程屮测量系统侧该点输 出端信号与+24v间电压冇无变化如无变 化说明主板输岀电路10故障需更换10 或返厂维修。系统tl信号有输出，但该信号 的输出信号线断路。如测量系统侧有输出，可排除系统 原因，再测量肓流继电器线圈电压有无 变化，如果没有说明该控制线路间断路， 用表测量该回路，

33、需垂新换线。反转输出信号控制直流继电器和 交流接触器损坏。如系统与线圈都止常，再检查继电 器与接触器线圈间电压是否有故障，触 点间接触是否良好，当线圈通电后，常 开触点是否吸和，如元器件故障需更换 元器件。第三章 典型的刀架故障实例分析3. 1加工中心刀架故障实例分析 例1：一加工中心使用一段时间后出现换刀故障，刀插入主轴刀孔时，发生了错 位，机床上无任何报警。故障分析：在对机床进行了仔细的观察后，发现造成刀具插入错位是因为 主轴定向后又偏移了原来的位置，在使用手动方式检查主轴定向发现：主轴在定 向完成后位置是正确的，当用手动一下主轴后，主轴会慢慢的向使力的相反方向 转动一小段距离，逆时针旋转

34、时在定向完成后只转一点，再力向顺时针旋转后能 返回到原来的位置，为了确认电气部分是否正常，在主轴定向后检查了冇关的信 号均正常，由于定向控制是通过编码器进行检测的，因此对编码器产生了怀疑，。 对该部分的电气和机械连接进行了检查，当将主轴的编码器拆开后即发现编码器 上的连轴器止退螺钉松动月已经向后移。因而出现工作时编码器与检测齿轮不能 同步，使主轴的定向位置不准，造成了换刀错位故障。例2：某加工屮心采用凸轮机械手换刀，机械手换刀过程中，动作中断，发岀报警, 显示内容为：机械手仲岀故障。分析及处理：根据报警内容，机床是因为无法进行下一步“从主轴和刀库屮 拔出刀具”，而使换刀过程中断并报警。机械手未

35、能仲岀完成从主轴和刀库屮拔刀动作，其原因可能冇：(1) 松刀感应开关失灵 在换刀过程屮，各动作的完成信号均由感应开关 发出，只冇上一动作完成后菜能进行下一动作。第三步为“主轴松刀”，如果感 应开关未发信号，则机械手“拔刀”就不会动作。检查两感应开关，信号正常。(2) 松刀电磁阀失灵 主轴的松刀，是由电磁阀接通液压缸来完成的。 如电磁阀失灵，主轴就无法松刀。检查主轴松刀电磁阀动作正常。(3) 松刀液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作，或行程不到位。检 查液压缸，动作正常，行程到位，油压正常，无漏油现象。(4) 机械手系统冇问题 建立不起“拔刀”条件，其原因可能是电动机控 制电路冇问题。检查电动

36、机控制电路系统正常。(5) 主轴系统冇问题 刀具是靠碟簧通过拉杆和弹簧卡头而将刀具柄尾端 的拉钉拉紧的；松刀时，液压缸的活塞杆顶压顶杆，顶杆通过空心螺钉推动拉 杆，一方而使弹簧卡头松开刀具的拉钉，另一方而又顶动拉钉，使刀具右移而在 主轴锥孔屮不变松。主轴系统不松刀的原因估计冇以下几点：刀具尾部拉钉长度不够，致使液 压缸虽已到位，而仍未将当道具顶松；拉杆尾部空心钉位置其了变化，使液压 缸行程满足不了松刀要求；顶杆出了问题，已变形或磨损；弹簧卡头岀故障, 不能张开；主轴装配时，刀具移动量调的太小，致使在使用屮的一些综合因 素不能满足松刀条件。处理方法：拆下松刀液压缸，检查发现，这一故障系装配时，空

37、心钉的伸出 量调整的太小，故液压缸行程到位后，刀具在主轴锥孔中的压力不够，刀具无法 取出。调整空心螺钉的仲岀量，保证液压缸到位后，刀柄在主轴锥孔中的压出量 为0.40.4mm。经以上调整,故障排除。例3:一台加工中心换刀臂平移到位后，无拔刀动作，atc的动作起始状态是：主 轴保持要交换的旧刀，换刀臂在b位置，换刀臂在上部位置，刀库已将要交换的 新刀具定位。故障分析：自动换刀的顺序为：换刀臂左移（b-a）-换刀臂下降（从刀库拔刀）一换刀臂右移（a->b）f 换刀臂上升->换刀臂右移（b-c ,抓住主轴中刀具）一主轴液压缸下降（松刀） -换刀臂下降（从主轴拔刀）一换刀臂旋转180度（两

38、刀具交换位置）一换刀臂 上升（装刀）一主轴液压缸上升（抓刀）一换刀臂左移（c-b）->刀库转动（找 出旧刀具位置）一换刀臂左移（b->a返回刀具给刀库）一换刀臂右移（a->b） -刀库转动（找下一把刀）。换刀臂平移至c位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能： sq2无信号，所以未输出松刀电磁阀yv2的电压，主轴仍处于抓刀状态， 换刀臂不能下移 松刀接近开关sq4无信号，则换刀臂升降电磁阀yv1状态不变，换刀臂不 下降 电磁阀有故障，给予信号也不动作。逐步检查，发现sq4未发出信号，进 一步对sq4进行检查，发现感应间隙过人导致接近开关无信号输出，产生动作障 碍。3.2六角刀

39、架故障实例分析 例1：一台配有fanuc-oimate系统的大连机床厂六刀位车床，选到正常但是当所 选到刀位后不能正常锁紧。系统报警：换刀超时。故障分析：刀架选刀正常，正传正常，就是不能反向锁紧。说明涡轮蜗杆传 动正常，初步定为屯气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上，发现刀具反向 锁紧刀位信号是曲一个位置开关來控制发出的，是不是该开关即周围线路存在问 题呢？为了确认这个故障原因，打开刀架的顶盖和侧盖，利用万用表参照电路图 检查线路，发现线路未冇开路和短路，通过用手按动刀架反向锁紧开关，观察梯 形图显示冇信号输入，至此排除屯气线路问题。推断口j能是挡块运动不到位，位 置微动开关未动作。于是重新

40、换刀一次來观察下，结果发现：果然挡块运动未到 位，于是把挡块螺栓拧紧，试换刀一次正常，再换一次刀，原故障又出现了，同 时发现蜗杆端的轴套打滑并11爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块运动不到位？于是把该轴套进行了轴向定位处理，将刀架顶盖装好。结 果刀架锁紧正常了。解决办法：对轴套进行轴向定位故障解决。例2：一台六工位刀架换刀时所有刀位都找不到，刀架旋转数周后停止，并且数控 系统显示换刀报警，换刀超时或没有信号输入。故障分析：对于该故障，可排除机械故障，归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原 因有以下几种：1.磁元件脱落；2六个霍尔元件同时全部损坏；3.霍尔元件的供 屯和信号电路

41、开路导致无电压信号输出；其中一第三种口j能性最人，因此找来电 路图，利用万用表对霍尔元件的线路进行检查。结果发现刀架检测线路端子排上 的24v供电电压为0v,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找，发现电气柜 引出的24v线头脱落，接上后仍没冇反应。出此判断是该线断线造成的故障。解决办法：利用同规格导线替代断线后，故障排除。3.3!1!方刀架故障实例分析台四刀位数控车床，发生一号刀位找不到，其它刀位能正常换刀的现象。故障分析：由于只有一号刀找不到刀位，可以排除机械传动方面的问题，确 定是电气方面的故障。口j能是该刀位周围的霍尔元件及其周围线路出现问题，导 致该工位信号不能输送给plc。对照电路图

42、利用万用表检查后发现：1好刀位霍 尔元件的24v供电正常，gnd线路为正常，t1信号线正常，因此可以判定是霍 尔元件损坏导致该刀位信号无法发出。解决办法：更换新的霍尔元件后故障排除，一号刀位找到。例2:配套某系统的数控车床，开机时发现，当机床进行换刀动作时，主轴也随之 转动。分析与处理过程：出于该机床采用的是安川变频器控制主轴，主轴转速是通 过系统输出的模拟电压控制的。根据以往的经验，安川变频器对输入信号的干扰比较敏感，因此初步确认故障原因芍线路冇关。为了确认，再次检查了机床的主轴驱动器、刀架控制的原理图与实际接线, 可以判定在线路连接、控制上两者相互独立，不存在相互影响。进一步检查变频器的输

43、入模拟量屏蔽电缆布线与屏蔽线连接，发现该电缆的 布线位置与屏蔽线均不合理，将电缆重新布线并对屏蔽线进行重新连接后，故障 消失。致谢：经过半年的忙碌和工作，木次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个专科生 的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的 督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在论文写作过程中，得到了屈海军老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的 科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从 课题的选择到项目的最终完成，屈老师都始终给了我细心的指导和不懈的支持。 在此谨向屈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。另外，

44、我还要感谢我的父母，是他们养育了我，给我提供了学习的条件，谢 谢你们！还有那些给予过我无私帮助的同学们，谢谢你们了！最后我还要感谢数学系和我的母校一徐州机电工程高等职业学校四年來对 我的培养。参考文献1 曹琰 数控机床应用与维修 北京：电子工业出版社，1994；2. 李福生等 实用数控机床技术手册 北京：北京岀版社，19933. 张树森机械工程学辽宁；东北大学岀版社，2001；4. 屈海军黄云林数控机床操作与维护科学岀版社，20095徐衡 数控机床维修/ fanuc系统实用技术丛书，20056.卢斌 数控机床极其维修 机械工业出版社，2010附录机床故障排除方法（1）初始化复位法：一般情况下，

45、由于瞬时故障引起的系统报警，可用硕 件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路 板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据 拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硕件诊断。（2）参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定 错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障 停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常 运行。（3）调节，最佳化调整法：调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计 的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。 如在某厂

46、，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而 駆动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。最佳化调整是系统地对伺服駆动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的 综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器, 分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系 数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而乂不振荡的最佳 工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振, 然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。（4）备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化 启动，使机床迅速投入正常运转，

47、然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排 故办法。（5）改善电源质量法：目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高 频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。（6）维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造 成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硕件。这些修改以维修信息的形式不 断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障。 维修中应注意的事项从整机上取出某块线路板吋，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号， 对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下 的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上， 否则装配不完整。电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适 应集成电路的焊接，并避免焊接吋碰伤别的元器件。测量线路间的阻值吋，应 断电源，测阻值吋应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。线路板上 大多刷有阻焊膜，因此测量吋应找到相应的焊点作为测试点，不要铲焊膜，有 的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。不应随意切断印刷 线路。冇的维修人员具冇一定的家屯维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的 线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接, 且切线时易切断相邻的