广西广播电视大学综合实训报告

1、广西广播电视大学综合实训报告实训课题 数控机床电动刀架维修姓 名 迟鑫 教育层次 开放教育专科 学 号1145001452612 省级电大 广西广播电视大学 专 业 数控技术(机电方向) 分校 指导老师 黄东荣 教学点广西机械高级技工学校 2013年11月23数控车床电动刀架的维修前言在校三年，基本掌握理论与实训，每月到实训工厂进行数控车床、数控铣床、数控机床维修、电工、PLC等的操作实训。之前只是学数控编程和理论知识，没有真正的用到数控机床加工零件，要说加工只是在电脑里模拟加工，接下来自己在实训工厂操作。经过这次的实训我才知道其实理论和实际有很大的差距。代工业和经济生活中，随着电工电子技术、

2、微电子技术、现代控制理论及大规模集成电路的发展，数控机床得到了广泛的应用。数控机床是机电一体化的典型代表，是集机床、计算机、电机及电机拖动、自动控制、监测等技术为一体的自动化设备。数控技术是提高产品质量、提高劳动生长率必不可少的物质手段，具有广阔的前景。实训的目、与要求1.实训的目的(1)掌握电动刀架的基本工作原理及构成(2) 掌握电动刀架的分类与选型及日常维护、保养(3) 掌握电动刀架常见故障信息及排除方法2.实训的要求(1)熟悉掌握电动刀架的基本工作原理及构成(2)熟练掌握电动刀架的操作调试及日常维护保养一、 数控车床电动刀架机械拆卸内容：1）数控车床刀架的机械原理1.回转刀架必须具有良好

3、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。下面我们以六工位鼠齿盘电动刀架为例了解一下其换刀过程中的机械原理。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(图1)，蜗杆将鼠齿盘上升到一定高度时，离合削进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体转位，当刀体转到所须刀位时， 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，端齿啮合，完成精定位，刀架锁紧。图1（涡轮涡杆）2)电动刀架典型结构1、 数控车床使用的是回转刀架，它是最简单的自动换刀装置，有排刀式刀架、方

4、刀架、转塔回转刀架、液压驱动回转刀架、车削中心的动力刀具等（图2）。 我院所目前使用的刀架形式有：方刀架、转塔回转刀架、液压驱动回转刀架、车削中心的动力刀具 (回转式刀体)（液压驱动力刀架）（撤销中心的动力刀具）图23）数控车床刀架的换刀方式1、数控车床刀架换刀也分为固定换刀和随机换刀。固定换刀刀号和刀座号永远一致，随机换刀数控系统记忆刀号，刀号与刀座不一定对应。4）一般4工位刀架的拆装方法1、关闭电源，拆下刀架顶部铝上盖2、拆下发讯盘上六根信号线（注意各线接线位置）。3、松开小螺母，拆下发询盘。4、松开大螺母中的内六角防松螺，卸下大螺母，止退圈，轴承，离合盘。（注意止退圈中的一小健）5、将上

5、刀体及内部零件拉出6、松开下刀体与机床连接的4-M12内六角螺钉，将刀架从机床上卸下。7、松开刀架底部3-M5螺钉，将六根信号线从主轴中抽出。从底部取出主轴及蜗轮8、清洗各部件，注意两对销子不能搞错，并在旋转部位加清洁黄油。端齿部位及外端齿与下刀体旋转面加注清洁机油。9、按图所示将蜗轮，推力轴承垫圈，推力滚针轴承，主轴从下刀体底部装入。10、从上面装上螺杆，螺杆下部的两凸台卡入蜗轮的两槽中。11、将两反靠销沾上黄油后插入螺母上的两个孔，将上刀体，外端齿，螺母总程旋入螺杆，旋至螺杆超出螺母12毫米左右，从螺母上面将弹簧和离合销分别装入两反靠销孔中。装上离合盘（离合盘与螺杆连接的圆柱销孔是不对称的

6、，注意位置。）转动上刀体，使离合销插入离合盘槽中。12、装上轴承，小键，止退圈，大螺母。（大螺母的紧松以刀架在松开状态大螺母旋紧后再反向松开3040度为准。）13、手动旋转蜗杆轴端内六角，使每个刀位能正常锁紧，松开，转位。（如刀架转到位后锁不下去，有可能是由于蜗轮，轴承，主轴的尺寸有积累误差而影响离合销，反靠销的总长，可适当缩短离合销的长度来解决。如刀架锁紧时错位，有可能是离合销和反靠销加起来的总长短了，可增加离合销的长度。离合销与反靠销的总长以刀架在锁紧时，比反靠销在反靠盘槽中离合销在离合盘的下平面的长度短0.10.15毫米为准）14、拧上大螺母上的放松螺钉。15、装上发讯盘，接上信号线。（

7、注意发讯盘的霍尔元件位置基本与磁钢对齐，红线接+，绿线接-，其他根据刀位号以顺时针黄，橙，蓝，白）16、将刀架装上机床，通电试运行看是否正常二、数控车床电动刀架的电器部分内容：1） 电动刀架的电气原理图（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）（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）（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。） 图中各器件的作用如下：序号 名称 含义 1 M2 刀架电动机 2 QM2 刀架电动机带过载保护的电源空开 3 KM2、KM6 刀架电动机正、反转控制

8、交流接触器 4 Q20 刀架锁紧开关 5 KA4、KA5 刀架电动机正、反转控制中间继电器 6 SQ1SQ6 刀位检测霍尔开关 7 FV2 三相灭弧器 8 FV11、FV12 单相灭弧器 2） 数控车床电动刀架刀号的识别1、数控车床刀架刀号识别有两种方法： 霍尔元件状态组合识别刀号（图3） 1#刀位 2#刀位 3#刀位 4#刀位 5#刀位 6#刀位 图3附表PRS21 201 0 1 0 1 0 PRS22 210 1 1 0 0 1 PRS23 220 0 0 1 1 1 刀号 No. 1 2 3 4 5 6 （霍尔元件识别刀号如上图所示，在刀塔下部安装档块，当刀号转到位时，档铁满足某种组合

9、，三个霍尔元件读出信号，如上表所示）。 脉冲编码器识别 脉冲编码器输出A 相B相和一转信号Z相，A相和B相信号相差90度作为鉴相信号。编码器每转的信号除以刀号，也即每转n个脉冲代表一个刀位。比如编码器转一周发出360个脉冲，则可认为60个脉冲为一刀号。CNC数编码器转过了几个脉冲，就可判断出到几号位了。并切CNC会记住刀位号， 再换刀时，CNC会从这个已记的刀号脉冲，继续数脉冲。 开关识别 学院大连数控车床刀架（图6）结构为：刀架转轴上有一“档铁”（图中蓝色矩形条），相当于刀位“0”位，刀架共有6个刀位，每30度的上安装一个感应开关，如下图所示，每当“档铁”接近某一个感应开关时，感应开关（NP

10、N结输出）输出一个低电平信号，并送到PMC诊断地址X9.2X9.7，（低电平有效） 图63）数控车床电动刀架换刀的电器控制1、数控机床刀架是由机床PLC来进行控制，分析车床刀架的控制原理是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程实质就是通过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，数控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。1， 原理图 三、数控车床电动刀架故障诊断与排除任务内容：1）对于数控机床的刀架，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。刀架一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也有可

11、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。 故障现象一：刀架不能启动1.1机械方面的原因 1.1.1刀架预紧力过大。 1.1.2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。1.2电器方面的原因 1.2.1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

12、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 1.2.3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。 2.1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。（判断时可从PL

13、C的诊断画面中进行确认，就像查看CNC对刀号的译吗从地址F26。查看有无刀位信号传入时，应从X地址中查找）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。 2.2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。 3.1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。 3.2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

14、过冲现象， 3.3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: 4.1检查夹紧开关位置是否固定不当，并调整至正常位置4.2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5其它故障现象除以上故障外，有时还出现：无法机控选刀、夹紧后无回答信号、启动或松开手控按纽刀架返原来位置等故障现象。出

15、现这些故障的主要原因是电路中继电器接触不良、胶木盘位置不正、电源相序不对所致，可分别读其加以调整、修复，使故障排除。故障现象二：电动刀架锁不紧 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。 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1.2即可）。 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。故障现象三：电动刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动 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

16、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。 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。 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。故障现象四：刀架发信盘故障故障原因 处理方法当数控车床电动刀架出现不停转时,首先排除程序错误,再观察刀架上的磁钢位置是否正确,然后检查通往发信盘的电源和通信线路是否正常以排除刀架控制线路故障。若上述基本检查没发现问题时,那就用替换法更换好的发信盘看是否能恢复正常,这样就可以很快确定故障范围。当电动刀架找不到某一

17、刀位时,先检查与该刀位相对应的通信线路是否正常,然后采用换接线方法,即将故障刀位的接线连到正常刀位的接线柱上进行测试以判断是线路问题还是发信盘的问题。发信盘出现故障的概率较高,虽然其拆装并不复杂,但其配件在有些地区并不方便购买,并且配件价格相对较高。由于发信盘的内部结构并不复杂(图4) ,其电路原理见图2,因此根据发信盘的故障情况可以自行维修,关键问题是找出发信盘中的故障点和如何更换元件。首先,确定发信盘是断路故障还是短路故障,将发信盘接入小于24 V的直流稳压电流源,用指针式万用表的电阻档, 用红表笔接发信盘的负极(标志位“ - ”) ,黑表笔接发信盘的四个霍尔器件输出接线柱上的任意一个点,

18、将磁铁贴近该霍尔传感器外侧观察指针偏转情况(注意磁铁的极性) ,若哪个不偏转就可判断该霍尔器件断路损坏,若测四个位置都不偏转可能是短路故障或者是电路中电阻、稳压二极管出现故障。对于断路故障只要更换霍尔器件就可以了;对于发信盘短路故障可以检查电阻和稳压二极管是否损坏以确定是否有维修价值。确定故障后,将发信盘的上封盖揭开,用小台钻(或手钻,钻头直径可选2. 5 mm3 mm)小心地把故障点上的密封树脂钻掉(注意不要损坏器件引脚) 。用偏口钳将损坏的霍尔器件的实体部分剪碎(注意不要剪断器件的引脚) ,并将引脚理直,将新霍尔器件的引脚比照发信盘上留下的引脚成型为U形(注意霍尔器件的标志方向)如图5所示,确定好位置后分别将对应引脚焊好,再按上述检测方法检测正常后,