车床刀架范文

导语：如何才能写好一篇车床刀架，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】数控；检测；故障现象

1 刀架与刀架内部检测感应开关简介

该刀架采用液压马达驱动方式，有静音、扭力大、高速、换刀速度快、换刀精确等特点；并通过刀架内部6只感应开关来实现换刀定位动作（图1）。

图1

（1）Sensor A、SensorB、SensorC、SensorD：刀位检测感应开关，只供刀位检测，不做任何动作的启动信号。

（2）SensorE：为刀架停止转动与锁紧感应开关，有刀位检测的功能，当每换一把刀就感应一次，并且传递给PMC程序中一个数刀信号；当SensorE感应到刀架已旋转至所需刀位时，便控制刀架旋转电磁阀断电，使刀架停止旋转，并启动刀架锁紧电磁阀，以确保刀架锁紧。

（3）SensorF：为刀架松开/锁紧检测感应开关，对刀架松开/锁紧电磁阀控制的刀架松开/锁紧动作进行感应，没有感应时，即刀架已松开脱离，此时才可启动刀架旋转；SensorF感应时，即刀架已锁紧，此时完成换刀动作。

在该机床PMC程序中，有记忆每一刀位信号组合的控制程序，通过刀架内的6只感应接近开关的检测反馈，实现选刀时控制刀架正反转电磁阀的就近选刀动作。

2 刀架动作原理

例如，由1号刀换至4号刀。

步骤1：松开电磁阀通电动作，刀架松开。

步骤2：确认SensorF没有感应，刀架正反转电磁阀通电动作，油压马达旋转。

步骤3：开始检测刀位信号（注意：SensorE于1，2，3号刀位均会感应，但未到达4号刀位时，不做锁紧动作），在到达4号刀位时，SensorE一感应即控制刀架正反转电磁阀断电，刀架停止旋转同时刀架锁紧电磁阀通电动作，使刀架锁紧。

步骤4：SensorF感应到后即完成换刀动作。

3 故障实例

（1）故障现象：换刀后，刀架连续运动，不停止。

故障分析：首先检查刀位检测感应开关位置是否松动偏出，其次是检查刀位检测感应开关与挡块距离是否在检测的范围内，最后检查刀位检测感应开关是否有感应反应。

故障排除：在打开刀架外罩后，仔细观察刀位检测感应开关并试车查看所犯故障现象，经过检查发现是刀架频繁换刀和其他外在振动因素造成刀位检测感应开关有些松动且偏出与挡块所对应的位置，引起此故障的发生，在多次调整并试车后，故障排除。

（2）故障现象：换刀后，刀架转至选到后，不锁定。

故障分析：通过此故障现象要先检查并确定刀位检测感应开关和刀架松开/锁紧检测感应开关是否都在正确的位置距离上，然后再检查刀架推出是否顺畅及定位电磁阀线圈是否良好，定位电磁阀线圈电压DC24V是否正常。

故障排除：检查刀位检测感应开关和刀架松开/锁紧检测感应开关的位置距离，未发现有窜动；用金属片去接触各检测感应开关，各检测感应开关上部的指示灯都有亮光，并通过查看PMC，也都有信号反馈。排除了各检测感应开关有故障的可能性后，就怀疑到了电磁阀线圈，测量电磁阀线圈电阻值正常，再次试车，测量电磁阀线圈电压，发现DC24V电压不稳定，查阅机床电气原理图时，发现其前端有一个继电器控制，检查发现继电器内部触点不良，在换了一个新的继电器后，故障排除。

（3）故障现象：换刀时刀架转动不是就近选刀。

故障分析：在发出换刀指令时，由SensorE刀位检测感应开关在通过检测相应刀位后计算并控制马达正转电磁阀和反转电磁阀，实现就近选刀，所以要从SensorE刀位检测感应开关检查；其次再检查马达正转电磁阀和反转电磁阀的控制电路，如果电磁阀控制电路接法错误也能造成此故障发生。

故障排除： 在判断SensorE刀位检测感应开关完好的情况下，就重点检查控制马达的电磁阀，通过现场的机床操作人员叙述，知道了设备保养人员刚刚对机床做过保养维护，并且动过控制马达正反转的电磁阀，经检查发现，是电磁阀线路接错，导致此故障的发生，在恢复好线路后，故障排除。

（4）故障现象：换刀时，刀架转动不顺或中途停止。

故障分析：在确定各检测感应开关和控制电路都正常的情况下，多数情况下是液压和机械这部分有故障；所以侧重点是先检查机械，确定机械各个部分配合是否完好，有无干涉之处；其次检查液压系统，确认液压站油箱里的液压油是否在规定的容量范围内；在试车时，注意压力表的压力指针是否平稳；清洗相应的液压换向阀，检查是否由于流量不畅通造成的刀架转动不顺或中途停止。

故障排除：检查各检测感应开关和控制电路，确定了没有故障，这样电气故障就可以排除了；基本确定是由机械或液压系统所引起的故障，由于刀架机械结构比较复杂，在维修之前，先查阅和掌握机床说明书中的机械结构及组成，在维修过程中，经反复试车检查机械动作，拆卸并测量刀架旋转轴与轴套的尺寸配合正常，通过目测未发现有机械干涉和机械配合不当之处，机械故障也排除了；最终怀疑到了是液压系统出现了问题导致刀架转动不顺或有时中途停止，按照机床说明书中的液压原理图，一步一步检修液压原件和液压油路，最终发现在换刀马达前端的液压油管接头处堆积了一些异物导致液压油路不畅通，在清理异物后，故障排除。

4 结语

通过以上的介绍，当数控机床刀架出现故障时，首先要先弄清工作原理，确定动作的条件及顺序，然后根据故障现象，要对症维修，这样就能少走弯路，减少故障发生率，确保设备正常运转，不耽误生产任务。

篇2

【关键词】数控车床；电动刀架；典型故障；维修

数控车床越来越被广泛的应用于机械加工行业，数控车床的大量使用带来了更大的问题：故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。数控车床常见的故障有刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等，其中刀架故障占有相当大的比例，常常包括电器方面、机械方面以及液压方面的问题。

一、LDB4系列电动刀架工作原理

操作者向数控机床输入换刀指令，指令传递给微机，微机发出换刀信号，由此控制刀架继电器动作，电动机继电器闭合，刀架电动机18正转，电动机通过蜗杆24、涡轮23、螺杆4将刀架销盘3上升至一定高度时，离合销15进入离合盘5槽中，离合盘带动离合销、离合销带动销盘、销盘带动上刀架体14转位，当上刀体转到所需到位时，霍尔元件发出刀位信号，电动机反转，反靠销16进入反靠盘17槽中，离合销15从离合盘5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。（15T）刀架反转时间到，继电器断开动作，电动机停止。（3/5T）延时继电器动作，切断电源、电动机停转，向微机发出回答信号，加工程序开始。

二、电动刀架发信盘工作原理

（1）发信盘内部结构和工作原理。四工位发信盘共有六个接线端子，两个端子为直流电源端，其余四个端子按顺序分别接四个刀位所对应的霍尔元件的控制端，根据霍尔传感器的输出信号来识别和感知刀具的位置状态。当程序指令刀架更换2号刀具时，刀架电机驱动刀架旋转；当在刀架上的磁钢到达发信盘的2号位置时，霍尔元件就会发出开关信号给CNC系统刀架位置控制接口，确定刀具已到达确定位置并锁住刀架，发信盘的主要器件构成是霍尔器件。（2）霍尔器件结构和检测。刀架发信盘内部核心元件是霍尔器件（Hall-effect devices），它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级集成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于在矩形或者柱形磁体下工作。数控车床电动刀架的发信盘通常采用3020型霍尔开关器件，采用TO-92T封装，标识面为磁极工作面。检测霍尔开关器件时，将器件的1、2引脚分别接到直流稳压电源（可选20 V）的正负极，指针式万用表在电阻档（0）上，黑表笔接3引脚，红表笔接2引脚，此时万用表的指针没有明显偏转。当用磁铁贴近霍尔器件标志面时，指针有明显的偏转（若无偏转可将磁铁调换一面再试），磁铁离开指针又恢复原来位置，表明该器件完好，否则该器件已坏。

三、典型故障诊断与维修

（1）故障现象：刀架转不到位。故障检查与分析：发讯盘触点与弹簧片触点错位，应检查发讯盘夹紧螺母是否松动。排除措施：重新调整发寻盘与弹簧触点位置，锁紧螺母。（2）故障现象：刀架定位不准。故障检查与分析：电动刀架旋转后不能正常定位，且选择刀号出错。根据检查判断，怀疑是电动刀架的定位检测元件――霍尔开关损坏。拆开电动刀架的端盖，检查霍尔元件开关时，发现该元件的电路板松动。排除措施：重新将松动的电路板按刀号调整好，即将4个霍尔元件开关与感应元件逐一对应，然后锁紧螺母，故障排除。（3）故障现象：电动刀架锁不紧。故障检查与分析：一是发信盘位置没对正：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。二是系统反锁时间不够：调整系统反锁时间数即可（新刀架反锁时间t＝1.2s即可）。三是锁紧机构故障：拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。四是故障现象：刀架不转位（一般系统会提示架位置信号错误）。

故障检查与分析：刀架继电器过载后断开。刀架电动机380V相位错误。由于刀架只能顺时针转动（刀架内部有方向定位机械机构），若三相位接错，刀架电动机一通电就反转，则刀架不能转动。刀架电动机三相电缺相。刀架位置信号所用的24V电源故障。刀架体内中心轴上的推力球轴承被轴向定位盘压死，轴承不能转动，使得刀架电动机不能带动刀架转动。拆下零件检查原因，发现由于刀架转位带来的震动，使得螺钉松动，定位键长时间承受正反方向的切向力，得寸进尺定位键损坏，螺母和定位盘向下移动，给轴承施加较大轴向力，使其转动不得。控制系统内的“系统位置板”故障，刀架到位后，“系统位置板”应能检测到刀架位置信号。 排除措施：检查机床强电线路，拆开刀架，调整推力球轴承向间隙，更换损坏零件，检查24V电源，更换“系统位置板”。

数控机床的故障多种多样，电动刀架的控制涉及机械、低压电器、PLC\传感器等多科知识，这给维修带来了困难。维修人员应熟知刀架的机械结构与控制原理以及常用测量工具的使用方法，根据故障现象，剖析原因，确定合理的诊断与检测步骤，以便迅速排除故障。

参 考 文 献

篇3

随着电子技术和自动化技术的高速发展，数控技术的应用越来越广泛，以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的效益。数控机床是一种高投入的高效自动化机床，加工柔性好、精度高，由于其投资比普通机床高得多。因此降低数控机床故障率，缩短故障修复时间提高机床利用率是十分重要的工作。

在日常故障中，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。在这里，以采用FANVCO--TD系统数控车床为例，介绍一下日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应的解决方法。

二、常用术语

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动机正、 反向旋转，从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧等动作；弱电部分主要由位置传感器一发讯盘构成。发讯盘采用霍尔传感器发讯。当我们换刀时，数控系统将正转信号送出，正转继电器吸合，电机正转，电机带动蜗杆、蜗轮、螺杆转动，使上刀体抬起，当上刀体抬至一定高度时离合盘进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合盘销带动上刀体转位。

当上刀体旋转到所需刀位时，即检测到相应刀位信号线（ T1～T4） 时，霍尔元件电路发出到位信号，正转继电器松开、反转继电器吸合， 电机正转，离合盘带动离合销使上刀体反转，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。同时上刀体下降，端齿啮合，完成精定位动作、刀架锁紧。反转时间到，反转继电器松开，电机停止。维修过程中需要利用机床的调试页面，查看P L C状态，当然也可查看P L C程序

三、故障举例

1.换刀指令不被执行

故障现象：换刀指令发出后，刀架无换刀动作。故障分析与排除：正常情况下换刀指令发出后，由P L C输出的信号，此信号使交流接触器KM4线圈带电吸合，刀架应开始换刀，那么出现这种无换刀动作故障的主要原因有以下几种：

1.1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。

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盘槽内，若在，则需将反靠盘与螺杆连接销孔回转一个角度重新打L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，由于不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以处理。

1.3电源不通、电机不转。检查熔芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。电机三相电压不平衡或绕组不平衡，或绕组对地短路，三相电源某处松动，引起电机电流过大，使保护电机的开关QF 8跳闸。查看QF8是否跳闸，进而检查跳闸原因。

1.4电压是否太低。当用万用表测量电压时，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 。

1.5电机相序是否接反。通过检查线路，变换相序排除之。

1.6查看 PLC状态，PLC输出的信号是否有输出，检查PLC程序。

2.手动换刀时刀架旋转不停故障现象：手动换刀时，刀架旋转不停。

故障分析与排除：正常情况下，手动换刀按钮被按下后，当检索到下一个刀位时，电机应反转、锁紧，完成选刀动作，如果刀架旋转不停，说明刀位信号没有发出来，这种故障的最大可能性是发迅盘上+24v 电源没有加上，或磁铁离磁性开关距离较远，使信号没有发出。处理方法：

2.1此刀位的霍尔元件损坏：确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输人指令转动该刀位，用万用表测量该刀位信号触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该刀位霍尔元件损坏，更换发迅盘或霍尔元件。

2.2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。

2.3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。

2.4该刀位霍尔元件与磁钢无信号。调整磁钢磁性方向；调整磁钢与霍尔元件位置；更换霍尔元件。

3.刀架锁不紧故障现象：换刀后刀架不能正常锁紧的故障分析与排除。

3.1发讯盘位置没对正：拆开刀架的顶盖，旋动并调整发讯盘位置，使刀架的霍尔元件对 准磁钢，使刀位停在准确位置。

3.2刀架反锁时间不够长：调整刀架反锁时间参数即可（新刀架反锁时间t= 1.2 s即可） 。

3.3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。

3.4刀架电机正反转接触器的接线接触不良：检查机床相关接线是否良好。

3.5用刀架锁紧信号关断电机反转接触器：检查机床相关控制程序是否正确；不能用刀架锁紧信号控制反转接触器。

4.刀台换刀位时不到位或过冲太大故障分析与排除 。

4.1磁钢在圆周方向相对霍尔元件太前或太后：调整磁钢在圆周方向于霍尔元件的位置。

4.2机床动作控制程序中，在刀架电机正转停止和反转开始之间，插入较长延时。修改程序，删除在刀架电机正转停止和刀架电机反转开始之间的延时。

5.工件的加工表面出现波纹故障现象：工件的加工表面出现波纹故障分析与排除。

5.1刀架没有充分锁紧；适当延长锁紧时间。

5.2车刀固定不牢固或刀杆太细；重新设置。

6.自动换刀时刀架旋转不停故障现象： 程序中执行换刀指令后，刀架旋转不停。

故障分析与排除。正常情况下，执行换刀指令后，刀架应按指令要求的刀具号，把相应的刀具转动刀位并锁紧。今出现故障，说明刀架发迅盘没有发出预选的刀位信号，与输人的刀位信号无法 符合，使刀架旋转不停。检查霍尔元件及磁钢，调整霍尔元件及磁钢的相对位置，一般在刀架锁紧状态下进行，其霍尔元件应比磁钢要向前大约磁钢宽度的三分之一。

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关键词 数控车床 梯形螺纹 换刀精车

中图分类号：TG659 文献标识码：A

目前数控机床从业人员普遍认为数控车床只能加工三角螺纹和小螺距螺纹，对于较大螺距的梯形螺纹也只能进行粗加工和半精加工。因为数控加工梯形螺纹过程中，刀具磨损或者强度不够而损坏时无法保证零件的尺寸精度和图纸要求需更换刀具，而数控车床在螺纹加工过程中刀具位置发生变化螺纹起点也发生变化，所以不能用来精加工。

1梯形螺纹加工时换刀具螺纹不乱纹的必要条件

无论是应用普通车床还是数控车床进行螺纹梯形螺纹车削，都要满足以下两个条件进行切削加工：

（1）螺纹的车削加工时，螺纹的螺旋线按照车床主轴旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律进行螺纹加工。

（2）更换螺纹刀具后，在刀具刀位点统一的前提下，每次车削与粗车时起点一致就不会产生乱纹现象。

2数控车床车削螺纹的加工原理

数控车床进给系统和普通车床进给最大的区别是，主、进给传动分离。数控车床的主传动与进给采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单，可靠，同时各电机即可单独运动也可实现多轴联动。所以，数控车床车削螺纹时，溜板箱上的纵向丝杠和螺母是由该轴的伺服电机直接进行驱动的。传动过程如下：主轴主轴脉冲发生器数控系统；电机（或带有机械接口――纵向长丝杆、螺母）滑板箱刀架。

通过其传动途径可以看出，数控车床车削螺纹时，不是像普车那样通过主轴到溜板箱一系列传动链所控制，而是由数控系统驱动电机进行控制的。设计者为了保证数控车床在车削螺纹时有固定的起刀点和退刀点在主轴上安装了光电脉冲编码器，从而保证数控车削螺纹时通过与数控系统协调工作，使其能够准确实现刀具运动要求。原因是，光电编码器的电压是由数控系统提供的，当与数控车床主轴同步转动的中心旋转一周时，光电编码器可发出两路或者多路脉冲信号：一路是一个脉冲数所表示的定位脉冲，用来控制螺纹车削时的起刀点，保证了螺纹加工过程不会乱纹；另一路是与定位脉冲信号相同的螺纹加工时的纵向进给脉冲信号，即主轴每旋转一周时发出数控所要求的脉冲信号，用来控制所加工螺纹的螺距或者导程的大小。正因为如此，数控车床车加工螺纹是根据机床主轴每旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律而加工出来的。所以每一把成型的螺纹刀具只要刀位点一致就不会出现乱纹现象。

3数控车床的换刀原理

首先根据加工工艺我们为了便于控制每一把数控车刀在加工时的先后顺序、位移、起始位置及规定路线，须在加工前进行对刀，从而建立工件坐标系，使每一把刀具刀位点通过系统补偿都能重合在工件坐标系的原点。进而可以得出，每一把成型的梯形螺纹刀具在刀具刀位点统一的前提下，每次车削螺纹的起刀点一致，所以精加工梯形螺纹而不会出现乱纹。

4梯形螺纹车削时主轴转速的选择

在数控车床上车削梯形螺纹零件时、采用高速车削不能很好的控制和保证零件的表面粗糙度，不能够满足零件图纸要求，低速车削生产效率较低，提高加工成本，而加工过程中从高速直接变为低速时则会使梯形螺纹产生乱纹现象。为避免这一现象发生，变速车削时的乱纹问题可以通过简单方法解决，粗车梯形螺纹时首先采用高转速进行车削，在用转速来精车修光。从而，既保证了梯形螺纹的尺寸精度和表面粗糙度又提高了生产效率。

5梯形螺纹车削时常用进刀方法分析

直进法：螺纹车刀X轴方向间歇车削至螺纹底径。此方法切削梯形螺纹时，螺纹车刀的三面切削刃都进行车削，加工中容易导致排屑困难，切削热和切削力增加，刀尖磨损严重。当进给量过大时容易产生“扎刀”现象。该方法可以使用螺纹车削固定循环指令G92实现，显然这种方法是不可取的。

斜进法：螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇车削至螺纹底径。应用此方法车削梯形螺纹时。螺纹车刀的三面切削刃只有一个侧切削刃进行车削，排屑较为顺畅，刀尖的受热和受力情况得到改善，车削时不易产生扎刀现象。该方法可以使用螺纹车削复合循环指令G76来实现。相对于直接进刀法，此方法是可取的。

综上所述：梯形螺纹等大螺距、导程的零件加工根据加工工艺应采用斜进法的G76指令进行车削加工。

6加工梯形螺纹时存在问题

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关键词：数控车床 机械结构 编程

中图分类号：TG751 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0001-02

轴类零件在机械设备中支承传动零部件、传递扭矩、承受载荷，应用广泛，为提高轴类零件的车削加工效率、保证加工精度，设计了结构简单、成本低、精度高、生产率高、工艺性广的轴类零件车削加工专机—三轴双刀架数控车床。

1 轴类零件加工专用数控车床机械结构

传统的经济型数控机床有一个中拖板、一个四方刀架，由一个伺服电机通过一付滚珠丝杠带动刀架作X方向运动从而与大拖板的Z向运动合成切削运动；现改为两个中拖板，各装一个四方刀架，分别由两个伺服电机通过两付滚珠丝杠分别带动前后刀架运动刀架作X方向运动从而与大拖板的Z向运动合成切削运动，实际上是在x轴方向增加一个平行轴，故称之为三轴双刀架数控车床。

送电后，启动主轴，主轴旋转，控制双刀架进给，可实现单独进给、共同进给，转动刀塔实现分别换刀和同时换刀，启停切削液加工，主轴转泵工作等。车床主轴旋转进行加工，刀架进给实现切削。

三轴双刀架数控车床机械结构如图1所示。

2 三轴双刀架数控车床的功能特点

三轴双刀架数控车床除具有普通经济型数控车床的功能之外，在加工长轴及细长轴时，将会充分体现具有生产率高、工件变形小的特点：（1）在车削长轴时，前后刀架均可与主轴实现两轴联动，两刀架配合，在大拖板沿Z轴正负方向运动时均可进行加工，减少了空行程，提高了生产效率；（2）在车削细长轴时，前后刀架配合还可起到跟刀架的作用，减少工件变形。

3 三轴双刀架数控车床对刀与编程方法

3.1 三轴双刀架数控车床坐标轴的重新定义

三轴双刀架数控车床前后刀架均可与主轴实现两轴联动，实际上是三轴控制。机床选择FANUC0i Mate-TD数控系统，对其坐标轴进行重新定义，建立具有同一车削加工平面的两个坐标系。坐标的定义采用右手笛卡尔坐标系原则，X前与Z轴、X后与Z轴确定的是同一个平面，编程指令中用G18表示。为利于编程，定义X前轴为X1，X后为X2轴。具有同一车削加工平面的两个坐标系如图2所示。

对FANUC0i—Mate-TD系统参数及轴属性进行定义如下：

1010 CNC的控制轴数；1020各轴的编程轴名：88（X前）、89（X后）、90（Z）；1022基本坐标系的轴指定。

3.2 三轴双刀架数控车床对刀方法

三轴双刀加架数控车床前刀架刀位号依次为01、02、03、04，后刀架刀位号定义为05、06、07、08，前后刀架上的刀具分别进行对刀，操作方法同FANUC0i Mate-TD数控系统常规对刀方法。为方便操作人员观察05、06、07、08刀位刀具和工件的相对位置是，在后刀架设计安装了对刀探头，如图3示。

3.3 三轴双刀架数控车床编程方法

三轴双刀架数控车床编程方法简捷易行，当程序指令中的Z坐标值发生变化时，前后刀架上的刀具均同步移动到Z轴相应位置；当程序指令中的X1坐标值发生变化时，前刀架上的刀具移动到X1轴相应位置；当程序指令中的X2坐标值发生变化时，后刀架上的刀具移动到X2轴相应位置；刀具刀位点沿X1轴-Z轴（或X2轴-Z轴）的合成运动就是刀具的运动轨迹。

【编程实例】零件如图4所示，材料为45钢，毛坯尺寸Ф60×395mm，未注倒角C1。请确定加工方案并编程。

（1）设备选用。选择三轴双刀架数控车床，配置FANUC 0i Mater-TD系统数控系统。

（2）零件分析。该零件由外圆柱面、外圆弧面、外圆锥面组成。其中￠300.003-0.04×30mm圆柱作为装夹面，必须采用铜皮保护，R120的圆弧面对刀具的偏角有要求。

（3）刀具选择。采用两把35°菱形刀片机夹刀（T0101），完成外圆柱、外圆弧面、外圆锥面的粗精加工；

（4）加工工艺分析。1）采用三爪卡盘装夹毛坯，伸出长度80mm，采用T0101加工￠300.009-0.04×30圆柱面、圆锥面，加工总长80mm；2）零件掉头，伸出长度25mm，采用三爪卡盘装夹毛坯，在另一侧打中心孔，采用T0101加工￠320.009-0.039×20圆柱面；3）卡盘装夹￠300.009-0.04×30圆柱面，必须用铜皮保护，采用一夹一顶方式固定。用T0101和T0505连续加工外圆柱面和外圆弧面。

（5）确定切削用量（见表1）。

（6）零件的加工程序。1）工件左侧加工：左端面手摇去2mm。（见表2）。2）工件右侧加工：右端面手摇去3mm，并打中心孔。（见表3）。3）采用双刀T0101和T0505连续加工￠48°-0.04×200圆柱面和R120外圆弧面，并采用深滚压刀架进行镜面加工，保证0.8级的表面光洁度。（见表4）。

4 结语

高速化、高精度化、复合化、智能化、柔性化、集成化、高可靠性和开放性是当今数控机床的主要发展趋势和方向，在保证加工精度的情况下，省时、节能、高效是加工理念的核心。作为一种轴类零件加工专机，三轴双刀架数控车床采用单主轴、卧式床身、平导轨，具有结构简单、成本低、编程方便、精度高、生产率高、工艺性广的优势，将会得到广泛应用。

参考文献

[1]狄寿刚.双主轴双刀架数控车床的设计制造[J].制造技术与机床，2011（12）：98-100.

[2]尹昭辉，周礼根. FANUC系统在数控车床改造中的应用[J].机床与液压，2013（5）：185-187.

[3]徐增豪，胡克廷，张仲益等，双主轴双刀架车削中心的研制[J].机械制造，2002（11）：18-19.

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关键词：数控车床；创新设计；TRIZ理论

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.040

1 经济型数控车床

数控车床的结构简单，操作方便，制造成本低并且技术容易掌握，通过用微机控制的步进电动机来执行本身的进给运动，其结构是由进给传动链最短出发，让步进电动机输出端配置减速器并与进给系统的丝杠连接，来实现X、Z轴的进给运动；采用可控电动尾座来实现对零件的顶尖顶紧工作；安装自动回转刀架，通过数控系统传递信号来实现刀具的旋转与进给加工；并采用开环控制系统，加工精度由执行元件和传动机构的精度来保证，虽然这种数控车床的定位精度较低，但是该数控车床的投资少，安装调试方便，适用于精度要求不高的零件加工，也是目前机械制造业应用最普遍的一种。

2 冲突分析

经济型数控车床采用的是螺旋转位刀架，根据数控机床的加工特点，我们了解到，对于内孔的加工，只能借住车床尾座通过手动操作来打中心孔和钻孔从而实现内孔的加工，还有就是这种类型的刀架只能加工出内外圆柱、圆锥、螺纹、孔等，而达不到在零件侧面进行平面、腔的加工，在这里应用TRIZ理论来进行经济型CK6140数控车床的刀架的创新。

工程冲突包括技术、物理和数学这三种冲突，它的主要内容也是TRIZ研究的内容。物理冲突就是为了实现某种功能而表现出一个子系统或元件有一种特性，并且出现与此特性相反的特性。情况分析如下：当一个子系统的有用功增强时也使其系统的有害功增强；当一个子系统的有害功降低也会使其有害功降低。

3 利用TRIZ理论解决冲突

应用技术冲突解决的原理又称发明原理，随着科学技术的飞速发展，TRIZ团体通过对250万专利的精心研究，总结出了39条工程参数，所有的冲突问题都可以在工程参数表中查到，同时又提出了解决技术冲突的40条发明原理。

经济型CK6140数控车床刀架改造技术冲突：数控车床实现零件轴上平面、腔的加工，若采用车铣复合装置的转塔刀架和机械手，提高了加工效率，但是制造成本较高，而且结构设计比较麻烦，不易于制造和维修。

从39个工程参数中选择技术冲突的一对特征参数，由此确定标准工程参数如下：1）希望改进的特征：速度、生产率；2）恶化的特征：可制造性、可维修性；3）从冲突矩阵表中可查出发明原理。

4 创新设计

主要设计是在刀架上加上一个动力铣头，动力铣头的主轴轴线与数控车床中心线相垂直，动力铣头由单独的步进电动机实现。若孔或腔的加工在同一母线上，可以把主轴电机上加个刹车即可实现。其螺旋转位四工位刀架需要改，选用中拖板丝杠的行程，而所选用的动力铣头要尽量靠近中拖板的后端，使得铣头和刀架之间的距离最大化。

经过创新之后经济型CK6140数控车床在进行车削的加工同时，可以通过Y向步进电动机带动动力铣头进行铣削加工，实现轴上平面和槽的加工。具体的设计是把M33（车削）和M34（铣削）指令加入到PLC控制程序中，当数控床开机时默认为车削加工状态，数控系统对内取消对Y轴电动机的监控和铣头电动机的控制指令输出，对外输出信号切断Y轴电动机的强电，这时只有X轴、Z轴参与联动工作。当需要对零件进行铣削加工时，只需在加工程序的编程中输入M34指令，就实现了系统对内恢复对Y轴电动机的监控和铣头电动机的控制指令输出，对外输出信号接通Y轴电动机的强电，这时数控车床就可以实现铣削功能，让主轴停止转动，即工件不动，铣刀旋转进给铣削。和经济型数控车床一样，电动刀架上可以安装4把车刀，铣头主轴上可安装一把铣刀，加工时通常是先进行车削加工，此时滑板上的电动刀架靠近工件进行车削加工，车削完成后，滑板后退，车削刀架远离工件，铣削主轴靠近工件，Y轴按加工需要动作，铣头电机旋转，进行铣削加工，如需更换铣刀，要停机手动换刀再继续加工，从而完成轴的平面、槽的加工。

通过对数控车床总体结构进行创新设计，本文的主要研究内容和成果为：

（1）提出刀架需要改进的地方，对其不足之处进行分析确定冲突类型属于技术冲突，介绍了TRIZ理论中的39个工程参数和40条发明原理，主要运用TRIZ理论中的矛盾冲突矩阵，根据在刀架的设计中遇到的问题，然后在冲突矩阵表格中选取提供的39个工程参数中的改善条件与恶化条件的关系，来初步确定可能应用到的40条发明原理中的其中一些原理，根据原理来设计预期的符合要求的刀架结构，在刀架上加上一个动力铣头，动力铣头的主轴轴线与数控车床中心线相垂直，动力铣头由单独的步进电动机实现。

（2）对设计的刀架进行试验，验证它的工作原理，实现了在经济型数控车床上进行轴上平面和槽的加工，一般操作过程是先进行车削，此时切断Y轴电动机和动力铣头电动机，当进行铣削时，在程序中输入M34，恢复Y轴电动机和动力铣头电动机的工作，从而进行平面和槽的加工，工作原理是车床主轴不动即工件不动，让铣刀旋转进给进行铣削，到达加工的目的。

5 小结

运用TRIZ理论对经济型数控车床的刀架进行结构和原理上的创新设计，理论上具有很强的可行性，此次对刀架具体结构设计并没有进行详细的计算和布局，机构设计不够理想，需要进一步完善该机构，才能更好地改善经济型数控车床的性能。

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关键词：车床 故障 维护 措施

引言

众所周知，现如今的车床乃是机电一体化的典型产品，它是将电力电子技术、自动化控制技术、电机技术、自动检测技术、计算机控制技术、传感器技术、机床、液压及气压传动技术和加工工艺等集中一体的自动化设备，具有高精度、高效率和高适应性的特点。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，资料丢失和机床本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致车床出现故障甚至使整台设备停机，从而造成整个生产线的停顿。因此，对车床进行故障诊断与维修是非常重要的。

1车床故障分类

车床的故障分类方法较多，常见的分类主要有按发生故障的系统部位分类和按发生故障的部件分类，下面进行简单的介绍。

（1）按发生故障的系统部位分类车床故障按发生的部位来看通常可分为电气系统故障、机械系统故障、液压（气压与液压大致相同）系统故障。

电气系统故障又可分为强电线路故障与数控系统故障。强电线路故障一般是由各种继电器、接触器线路故障与保护线路及各种传感器故障造成的；数控系统故障主要是由于其硬件和软件故障形成的。

机械系统故障表现在运动失效和精度超差两个方面。运动失效大多是减速箱、丝杠螺母副、导轨副等故障造成的；而精度超差又可分为几何精度超差、传动精度超差、运动精度超差和位置精度超差。

液压/气压系统故障的出现一般是由机械电气引起的故障、液/气压传动与控制故障造成的。液压传动与控制故障又可体现在驱动部分的故障、执行部分的故障、控制部分的故障、辅助部分的故障。

（2）按发生故障的部件分类按发生故障的部件可分为主机故障和电气故障。

车床的主机部分，主要包括机械、、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。常见的主机故障有：因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。液压、与气动系统的故障主要是管路阻塞和密封不良。

电气故障分弱电故障与强电故障。弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器以及伺服单元、输入、输出装置等电子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印制电路板上的集成生路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。常见的软件故障有：加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的电路。

2车床常见故障分析

（1）主轴类故障分析

传动轴是车床实现机械加工的核心部件，也正是因为传动轴承载了主要的载荷因此传动轴也是最容易发生故障的车床部件之一。

①对于车床主轴上单向推力球轴承等零部件的损坏，机床用户可准确诊断并快速更换；②齿轮损坏、机床用户可测绘、加工齿轮或购买齿轮来更换；③传动轴轴断裂、机床用户一般可用改大其直径尺寸、改进其结构、针对现场机床转速而重新布局齿轮等方法来解决。

但机床用户往往忽视其主轴箱问题。主轴箱内主轴及I、II、III各级传动轴用轴承、各级传动齿轮由主轴箱外、后卡盘下方的1个油泵集中供油，再经分油器分到各个点进行。如果主轴箱用油箱结构不合理，切削液易沿着回油管及箱盖流入油箱内，致使油不纯，效果不好，影响了主轴箱内齿轮、轴承的使用寿命和传动精度。因此，必须要对主轴箱内的系统进行定期的查看与清理。这些细节问题看起来很简单，若不做，日积月累就会引起渐发性故障。

（2）刀架常见故障分析对于刀架的常见故障，主要有以下几种

①刀盘不动故障：可能是机械卡阻原因（蜗杆与蜗轮卡阻、链条卡阻等）；也可能是刀架电机烧坏或其接触器、控制继电器损坏；还可能是可怕的输入/输出单元损坏原因，在现场需逐步排除故障原因、缩小故障范围、最后准确故障定位。

②刀盘某刀位连续回转不停：一般故障原因是某刀位对应的霍尔元件损坏所致，在现场可更换其对应霍尔元件即可；再一种可怕原因就是输入/输出单元损坏，可按自主诊断、修复方法处理。

③刀盘换刀时不到位或过位故障：这种故障一般是磁钢位置在圆周方向相对霍尔元件太靠前或太靠后所致，可在刀架锁紧状态下用内六方扳手先松开磁钢盘、在转过适当角度磁钢与霍尔元件的相对位置即可排除故障。

④刀架电机烧坏故障：一般可能是机械卡阻致使电机烧坏，另一种原因可能是梯图中对刀架电机反转锁紧时间设置过长会使电机温升过高而烧坏电机，需改梯图缩短刀架锁紧时间。

⑤刀盘锁不紧故障：刀盘锁不紧，用手都能晃动，干的油管螺纹有波纹，需需改梯图延长刀架锁紧时间。

对于上述由于刀架锁紧时间不匹配所致故障，机床用户一般是请机床厂家、专业维修人员来修改梯图、调整刀架反转锁紧时间以排除故障，这样就致使机床故障停机时间较长，为此，经多次实验，最后摸索出了在现场修改梯图、调整刀架反转锁紧时间的具体方法。机床用户用此法可自主修改梯图，调整刀架反转锁紧时间，能减少因等机床厂家专业维修人员而故障停机的时间。

3车床的维护保养措施

（1）定期检修车床极易发生故障或者那些故障发生率较高的零部件或系统，如系统、传动轴系统等等，尽量早期发现故障的端倪，并及时进行检修维护，从而将故障消除于无形之中，保障了车床的正常运行和生产。（2）技术人员在日常的维护保养中，不仅仅是检查有可能发生故障的零部件，更重要的是要及时对车床的各个子系统、子模块进行功能测试，并进行系统的清理、维护，提高各个零部件的工作可靠性，从日常维护保养中去实现车床服役寿命的最大化。（3）技术员要做好维护保养及故障检修的记录工作，要详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。

4结语

综上所述，车床是非常精密的机电一体化产品，对于车床在使用过程中经常出现的故障，技术人员应当自己进行总结，并尝试摸索自主修复和保养，将故障诊断与预防式检修相结合，才能够真正实现车床服役寿命的最大化。

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关键词：垫高刀架 大锥度 圆锥螺纹车削方法

在机械产品中，带有螺纹的零件应用广泛。车削螺纹是常用方法，也是车工的基本技能之一。螺纹按形成螺旋线的形状可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹，其有外螺纹和内螺纹之分，并相互配合成对使用。圆锥外螺纹锥度小的加工比较容易，锥度大、螺距大的加工比较困难。

一、圆锥形螺纹的概述

螺纹连接紧固件采用的是普通螺纹。普通螺纹分为公制和英制两种，公制普通螺纹的牙型角为60°，英制普通螺纹牙型角为55°。英制普通螺纹在管道连接方面应用广泛。它密封性好，而且越拧越紧，性能稳定，抗剪切能力强，自定心性能好。

二、普通车床车削圆锥体螺纹的方法

1.手赶法

对于一般配合精度较好，生产批量较小的圆锥管螺纹可采用手赶法车削，即在车床大滑板由右向左自动纵向走刀的同时，中滑板手动均匀退刀，从而车出圆锥管螺纹。

2.靠模法

用靠模刀架或车床靠模装置，控制中滑板的自动退刀车削圆锥管螺纹。这种方法适合批量生产加工精度较高的螺纹零件。

3.丝锥攻螺纹

加工内圆锥管螺纹，还可以使用圆锥体丝锥加工。这种方法操作简便，可用于精度要求不高且批量生产的零件，如管接头螺纹等。

（1）刀具的选择。采用高速钢车刀，材料为W18Cr4V，零件牙型角为55°，切削抗力和摩擦阻力小，因而切屑排出快，散热性能好，适合粗车、精车，一次性加工完成。

（2）工件的装夹。工件较长的需要一夹一顶安装，保证车床的主轴中心线与尾座的中心线同心度一致。检查同心度，可采用两顶尖装夹工件，车削外圆，检测外圆两端尺寸是否相同，若不同则调整尾座的偏移量。

（3）刀具的安装。对于锥度大的圆锥螺纹，车刀的前刀面朝下，刀尖垂直于工件。

（4）中心孔的检查及校正。车削第一刀后，为使内应力释放出来，必须找正中心，即将顶尖松开，左手轻轻扶住工件大端，防止下垂过多，以低速转动工件，检查工件中心孔是否摆动。如果中心孔不正，可以用铜棒轻轻敲击工件的摆动位置，垂直校正中心孔，直到不再摆动为止，然后再顶上活顶尖。顶尖与工件接触压力的大小，控制为使活顶尖开始随工件旋转后再稍加一点力。

三、垫高刀架车圆锥螺纹的加工步骤

例如：车削R1/2in圆锥管螺纹，每英寸牙数为14牙，外螺纹密封的圆锥管螺纹。

查资料可得，公称直径1/2英寸，每英寸牙数14，螺距1.841mm，有效螺纹长度13.2mm，基准距离8.2mm。在基面上的基本直径：外径为φ20.955mm，中径为φ19.793mm，小径为φ18.631mm。

1.常用的加工步骤

①用三爪自定心卡盘装夹，工件伸出40mm左右，找正并夹紧。

②车端面。

③小滑板逆时针转过1°47'24''，车外圆锥，并满足基准距离为8.2mm，外径为20.955mm，整个圆锥长不小于19mm。

④在进给箱铭牌上，根据所加工每英寸牙数（14/in） 将手柄拔到需要的位置。

⑤用赶刀法车螺纹，方法是在车床大滑板由右向左自动进给的同时，手动中滑板均匀退刀来保证螺纹的精度。

以上加工方法是常用的，下面介绍锥度大的圆锥螺纹是怎样加工的。

2.大锥度圆锥螺纹的加工步骤

锥度大、螺距大的工件，采用普通车床无法加工，因为采用正常的从右向左车削退刀十分困难，易扎刀，轻者拉坏刀具，重者拉坏车床，甚至伤人。

可以采用车床主轴反转，刀具反装的方法加工，即车床主轴反转，刀具的前刀面向下安装，使车刀从左向右移动。随着锥体的转动，中滑板手柄向匀速进给，反复车削，直至达到所需的尺寸。

需特别强调的是，本方法中，当刀具前刀面向下安装时，刀尖的中心高低于主轴中心线很多，我们可以把刀架锁紧手柄松开，在刀架下面垫上垫片，提升刀架，使刀尖对准工件轴线中心高位置。这样就解决了刀尖低的缺陷。加工内螺纹的方法与之相同。这种方法只能车出右旋锥体螺纹，不能车出左旋锥体螺纹。

采用此方法加工圆锥螺纹，刀架不会与卡盘相撞，不易扎刀，不会损坏刀具，造成废品。由于车刀前刀向下，因此，切屑向下排出，排屑流畅，切削温度低，保证了车刀、车床、操作者安全，提高了产品质量。

垫高刀架车削圆锥螺纹的方法，适用于职业院校学生普通车工生产与实习，其中有不足之处，敬请批评指正。

参考文献：

[1]王公安.车工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社.2005.

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摘要：电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。经济型数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解决的办法。

关键词：数控车床霍尔开关继电器伺服驱动

一、换刀装置故障

数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。

故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。

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,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。

解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。

故障二:一台六刀位数控车床,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。

故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,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.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。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,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

故障三:一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。

故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,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,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。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且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?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。

二、稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

三、系统程序锁故障

一台数控车,配有FANUC-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编辑程序,并伴有报警。

故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使PLC逻辑关系不正确,才出现以上故障。

解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。

四、结束语

以上维修案例,可作为类似故障的排除参考。一般地,对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性,如一个开关,一个线接头,一个螺钉都会是都会是故障原因,参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,有利于提高维修的效率。

参考文献:

[1]FANUC-0i-mate使用说明书.

[2]大连机床集团数控车床电器说明书.

[3]广州数控GSK980T使用说明书.

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关键词：车床；电气控制电路；故障；检修

在工业生产机械设备中，车床是一种应用十分广泛的金属切削机床，主要能够车削内圆、外圆、端面、圆锥面、切断、镗孔、拉油槽以及螺纹等，还可以在尾座上安装钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等加工。CA6140车床是当前职业学校机械、机电、电气控制等专业应用较多的典型的实训实习设备，也是工厂中应用十分广泛的机械加工设备。掌握CA6140机床电气控制电路的的工作原理和故障检修方法是机电、电气等专业学生必备的基本技能。

一、CA6140车床的主要结构和运动形式

1、CA6140车床的主要结构。CA6140车床主要由进给箱、挂轮箱、主轴变速箱、刀架 、溜板箱、尾架、 丝杠、光杠、床身等部分组成。

2、CA6140车床的运动形式。①主运动：是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动。②进给运动：是溜板带动刀架的直线移动。主运动和进给运动都由主轴电动机拖动，主轴电动机的动力由三角皮带、主轴变速箱传递到主轴，实现主轴的旋转，通过挂轮箱传递给进给箱来实现刀具的纵向和横向进给。③辅助运动：包括刀架的快速移动、尾座的移动、工件的装卸、加工冷却等。

二、CA6140车床的电力拖动形式及控制要求

1、主轴电动机选用三相笼型异步电动机，采用齿轮箱进行机械调速。

2、为车削螺纹，主轴要求有正、反转。采用机械的方法实现。

3、主轴电动机的启动、停止采用按钮操作，停止采用机械制动。

刀架移动和主轴移动有固定的比例关系，以便满足对螺纹的加工要求，这由机械传动保证，对电气无任何要求。

4、车削加工时，刀具及工件需要冷却，配有冷却泵电动机，且要求在主拖动电动机启动后冷却泵方可选择开动与否，而当主拖动电动机停止时，冷却泵应立即停止。主轴电动机与冷却泵电动机之间实现顺序控制。

5、具有必要的电气保护环节，如电路的短路、失压保护和电动机的过载保护等。

6、具有安全的局部照明装置。

三、CA6140车床电气控制电路分析

1. 主电路分析

主电路共有三台电动机，M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现刀架的进给运动；M2为冷却泵电动机，用以输送切削液，M3为刀架快速移动电动机。QS1为电源开关， 主电动机M1由接触器KM1控制，热继电器FR1作过载保护，熔断器FU作短路保护，接触器KM1作失压和欠压保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制，热继电器FR2作过载保护，刀架快速移动电动机M3由接触器KM3控制，由于是点动控制，未设过载保护，熔断器FU1实现对冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3、控制变压器TC的短路保护。

2. 控制电路分析

控制电路的电源由控制变压器TC二次侧输出110V电压提供。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，M1直接起动。M1运行后，接通或断开转换开关SA，实现冷却泵电动机起动与停止，由于SA1开关具有定位作用，因此不设自保触头。按下停止按钮SB1，M1、M2同时停转，该电路还具有欠压、零压保护。

3. 辅助电路分析

控制变压器TC的二次侧分别输出24V和6V的电压，作为车床低压照明灯和电源信号灯的电源。EL为车床的低压照明灯，由QS2控制，由FU3作短路保护；HL为电源信号灯，由FU4作短路保

四、CA6140车床常见故障的检修方法

车床电气控制电路出现故障时总会以一定的故障现象呈现出来，且电路中各点的电压、电阻会发生相应的变化，通过观察故障现象、测量电压、测量电阻可准确的判断车床电气控制电路的故障点。

1、直观检测法。观察故障现象，常用的方法是“问、看、听、摸”。

“问”是向机床操作人员询问故障发生前后情况，是否有烟雾、跳火、异常声音和气味，有无误操作等。

“看”熔断器内熔体是否熔断，其他低压电器元件有无烧毁，电器元件和导线的连接是否松动。

“听”电动机、变压器、接触器及各种继电器等通电后运行的声音是否正常。

“摸”将机床电气设备运行一段时间后切断电源，用手触摸电动机、变压器及接触器继电器线圈有无明显的温升，是否有局部过热现象。根据故障现象，依据电气控制图可分析故障原因，确定故障大致范围。

2、测量电阻法查找故障点并排除故障。利用万用表的欧姆档测量车床电气制线路上某点或某个元件的通和断，来判断车床电气故障点。测量前一定要切断车床电源，选择万用表的适合档位，以免烧坏万用表，同时被测电路不应有其他支路并联，避免判断错误。

3、测量电压法查找故障点并排除故障。接通车床电气控制电路，用万用表的电压档测量车床线路上某点的电压值，来判断车床电气故障点并排除故障。选择万用表电压档合适量程，以免烧坏万用表。检修完毕后通电试车，并做好维修记录。

五、CA6140车床常见故障的分析与检修

1、主轴电动机不能启动。

①电源电压过低；②熔断器FU1或FU2熔断；③热继电器动作或触点接触不良或损坏；④按钮SB1和SB2触点接触不良或损坏；⑤接触器KM1线圈开路或主触点接触不良；

2、按下起动按钮后，电动机发出嗡嗡声，不能起动。

①三相电源缺相造成；②熔断器某一相熔丝烧断；③接触器一对主触点没接触好；④电动机接线某一处断线等

3、停止按钮失去控制作用，电动机无法停车。

①接触器KM1的主触点熔焊；②停止按钮SB1击穿或严重漏电；③启动按钮SB2击穿或严重漏电；④开关SA1击穿或严重漏电；⑤接触器KM2的主触点熔焊。

4、刀架快速移动电动机不能启动

①熔断器FU1熔断；②按钮SB3触点接触不良或损坏；③接触器KM3线圈开路或主触点接触不良；④电动机本身有故障

5、冷却泵电动机不能启动

①熔断器FU1熔断；②开关SA1触点接触不良或损坏；③接触器KM1辅助触点接触不良；④接触器KM2线圈开路或主触点接触不良；⑤电动机本身有故障。

6、信号灯或照明灯不亮

①灯泡烧坏；②熔断器FU3或FU4熔断；③照明开关SQ2损坏。

参考文献

1.魏润仙 孙善君主编.《电机控制与应用》 .北京大学出版社.2010.08.