常见的数控车床电动刀架结构原理与故障诊断
数控车床电动刀架故障分析及处理方法
文 章 编 号 ：６ ２３ ９ （ ０ ２ １— １００ １ ７ —１ ８ ２ １） ３０ ９ —１
１ 引 言 数 控 刀架 属 于 数 控 车 床 上 的 关 键 功 能 部 件 ， 旦 出 现 一 问题 ， 个 设 备 将 无 法 工 作 ， 且 刀 架 故 障 在 数 控 车 床 故 障 整 而 中 占有 很 大 比例 ， 然 各 厂 家 所 生 产 的 刀 架 结 构 、 寸 各 虽 尺 异 ， 无论是哪 一类 刀架 ， 障 原 因大 多 相 同 ， 修方 法 也 但 故 维 可 以互 相 参 考 。下 面 我 们 以 西 门 子 ８ ２ 刀 架 常 见 故 障 为 ０Ｃ 例 来 进 行 分 析 ， 可 以 为 其 它 型 号 的 刀 架 故 障 分 析 及 处 理 也 提供参 考 。
２ 常见 故 障现象
（） 论是手动换 刀还是指令 换刀 ， 架 不转 。 １无 刀 （ ） 动 刀 架 换 刀 时 ， 一 刀 位 到 位 不 停 ， 能 完 成 换 ２电 某 不 刀 ， 余 刀位换刀正 常 。 其 （） 动刀架锁 不紧 。 ３电
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修
1. 刀架不能正常旋转
故障原因：刀架轴承损坏、电机损坏、传动系统故障。
解决方法：
1）更换刀架轴承；
2）更换损坏的电机；
3）检查传动系统的零件并更换故障部件。
2. 刀具夹紧不力或无法夹紧
故障原因：刀具夹紧机构损坏、夹紧弹簧老化、扭矩减小。
解决方法：
1）更换损坏的夹紧机构；
2）更换夹紧弹簧并调整弹簧力；
3）检查传动系统的扭力传递部件并更换故障部件。
3. 刀架精度降低
故障原因：刀架导轨磨损、轴承磨损。
解决方法：
1）更换磨损的刀架导轨；
2）更换磨损的轴承。
4. 刀具切削音量变大
故障原因：刀具震动、夹头松动、刀具变形。
解决方法：
1）夹紧刀具，并检查夹紧力是否合适；
2）更换可能变形的刀具。
总的来说，数控车床电动四工位刀架的故障主要包括刀架不能
正常旋转、刀具夹紧不力或无法夹紧、刀架精度降低和刀具切削音
量变大等。
解决这些故障需要根据具体情况采取相应的维修方法，
如更换损坏的零件、调整刀具夹紧力度、检查传动系统的零部件等。
同时，也需要定期对数控车床进行保养和维护，以提高其可靠性和
使用寿命。
数控车床自动刀架常见故障诊断与维修
经济型数控车床一般都配有自动回转刀架，现有的刀架结构主要是插销式和端齿盘式。
由于刀架使用频繁，且各种型号规格的刀架质量参差不齐,所以故障率较高.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，根据不同的故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。
本文以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架为例，将可能出现的各种故障现象加以分析，并提出了对应的维修步骤和方法。
1 数控车床刀架工作原理图1所示为经济型数控车床常用的四方刀架结构，其刀具转位信号由加工程序指定。
其工作过程为：刀架抬起一刀架转位一刀架定位一夹紧刀架。
(1)刀架抬起当数控机装置发出换刀指令后,电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。
刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合,蜗轮与丝杠为整体结构.蜗轮丝扛内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。
当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态,且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。
(2）刀架转位当刀架体抬至一定距离后,刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160。
（如图所示),球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。
(3)刀架定位刀架体7转动时带着电刷座10转动,当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位,同时电刷13接触导体使电动机1翻转.由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下,刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。
(4)夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。
译码装置由发信体13、14组成，电刷13负责发信号,电刷14负责位置判断，当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。
电动刀架常见故障分析
数控车床电动刀架主要内容：1）前言2）结构和工作原理3）常见故障分析一、前言电动刀架是数控车床进行自动换刀的实现机构，实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定位与夹紧的运动，以实现刀具的自动转换，具有传动机械结构、电气正反转控制、PLC 编程控制等数控机床的核心内容，是每一个学习数控机床结构的学生必须掌握的，具有机械、电气的综合特点，同时电动刀架在数控加工过程中容易出现故障，因而对于该刀架的结构和故障的分析，在教学过程中显得尤为重要。
而常见的电动刀架中具有典型的结构有TND360 刀架和LDB4 刀架，这两种刀架采用了不同的传动升降结构、不同定位控制。
都实现了刀盘的正向换刀和反向锁紧，刀盘的圆周定位功能。
二、结构和工作原理1）TND360 刀架的结构与工作原理它属于转塔刀架，是由换刀机构和刀盘组成，刀盘用于刀具的安装。
刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的定位。
转塔刀架的换刀机构是实现刀盘的开定位、转动换刀位、定位和夹紧的传动机构。
要实现刀盘的转动换刀，就要使得刀盘的定位机构脱开后，才能行转动，当转动到位后，刀盘要定位并夹紧，才能进行加工。
转塔刀架的换刀传动是由刀架电动机提供动力，刀盘的抬起是用凸轮机构来实现的，而刀盘在圆周方向上的分度是用槽轮机构来实现的，分度完成后的回复也是在碟形弹簧的作用下进行工作的。
刀盘在转动过程中，经1：1 的齿轮副将运动传递给圆光栅，由圆光栅将转位信号送可编程控制器进行刀位计数。
在加工的过程中，当端面齿盘上的定位销拔出后，切削力过大或撞刀时，刀盘会产生微量转动，这时圆光栅的转动信号就成为刀架过载报警信号，机床就会迅速停机。
圆光栅将传动转换成脉冲信号送给数控系统，正常时用于刀盘上刀具刀位的计数；撞刀时用于产生刀架报警信号。
刀盘的转动可根据最近找刀原则实现正反向转动，以达到快速找刀的目的。
2）LDB4 电动刀架的结构与工作原理它属于四工位刀架，由电动机、蜗轮和蜗杆结构、丝杠和螺母结构、霍尔元件定位系统等组成，正转时，电动机通过涡轮和蜗杆结构将驱动传给丝杠，螺母和转动的刀架是键槽联结，即螺母和转动的刀架只能做相对上下滑动，而不能相对转动，而螺母与电机底座是通过齿面啮合形成定位机构，在这对啮合齿脱开之前，螺母是不能转动的，也就是转动的刀架也是不能转动，刚刚开始，由于丝杠的顺时针旋转，螺母相对于转动的刀架向上移动，当啮合齿脱开后，通过销钉和止推槽的作用，使得丝杠转动→螺母转动→刀架转动→进行换刀，到指定的工位时，通过霍尔元件定位系统将到位信号传递给数控装置系统，从而停止转动，通过霍尔元件定位系统和辅助定位销钉进行位置的定位；数控装置控制刀架换刀电动机进行一定延时的反转信号，因为止推销钉的作用，螺母系统和刀架系统不能反转，因而螺母系统顺着丝杠向下移动，直到两对啮合齿重新啮合为止，这样完成了整个换刀的过程。
数控车床刀架故障分析及排除探讨
数控车床刀架故障分析及排除探讨前言数控车床是现代工业中的一种重要设备，其操作和维护对于生产效率和产品质量有着至关重要的作用。
刀架是数控车床中的一个重要组件，负责夹紧切削工具以进行加工。
然而，在使用数控车床过程中，刀架也会因为各种原因出现故障。
本文将对数控车床刀架故障的分析与排除探讨。
一、故障原因及现象1. 刀架松动刀架松动是常见的刀架故障之一，其主要原因是刀架固定螺栓松动或螺纹损坏。
当刀架松动时，会导致工件的精度下降，甚至会造成刀具与工件的碰撞而引起危险。
2. 刀架跳动刀架跳动是指在工件加工过程中，刀架在刀具运转时出现轻微的上下动作。
其主要原因是刀架松动、刀具不平衡、工件太长或过热等原因。
刀架跳动会导致加工面的表面质量下降，同时也会损坏刀具。
3. 刀具损坏刀具损坏是数控车床刀架故障中常见的一种。
刀具损坏的原因非常多，如切削力过大、材料质量差、使用时间过长等等。
刀具损坏不仅会影响工件加工质量，还会增加生产成本。
二、故障分析与排除方法1. 刀架松动当出现刀架松动的情况时，需要及时检查刀架固定螺栓和螺纹是否松动或损坏，如果已经损坏则需要更换。
同时，还需检查刀片是否正常安装以及是否受到损坏。
如果刀片有损坏需要及时更换，否则可能造成更严重的后果。
2. 刀架跳动在出现刀架跳动的情况时，需要仔细检查刀架、刀具和工件是否有损坏或者异常情况。
如果刀架松动，则需要紧固刀架和螺栓。
如果刀具不平衡，则需要对刀具进行平衡调整或更换。
如果工件太长或过热，则需要减小进给量或对工件进行散热处理。
3. 刀具损坏当刀具损坏时，需要先检查切削参数，是否合理或者是否需要进行调整。
同时，应该对刀具的材料、几何形状、切削角度、角度半径等方面进行分析，找出刀具损坏的根本原因，并根据不同原因进行相应的处理。
同时，需要定期对刀具进行检查和维护，确保其正常运作。
三、总结刀架故障是数控车床运行中较常见的故障之一，因此，对刀架的检查、维修和保养至关重要。
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修.docx
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。
本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。
本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。
数控车床电动四工位刀架的工作原理在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。
电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。
数控车床电动四工位刀架故障维修实例维修实例1：刀架运转生涩、噪音较大。
故障分析与处理：由于刀架内部为不连续的润滑，长时间工作后润滑脂变脏失效，导致刀架运转生涩，产生噪音。
此时应该使用用柴油清洗刀架内部机械部分，并涂上新的润滑脂，相应故障消失。
维修实例2：刀架运转卡顿、卡死。
故障分析与处理：当刀架卡死时，刀架顺时针无法转动，首先要检查主轴螺母是否锁死，需重新调整。
其次检查夹紧装置的定位销是否在棘轮槽内，若在的话，要将棘轮和连接销孔回转一个角度重新连接，即可解决故障。
维修实例3：刀架连续运转、到刀位不停。
故障分析与处理：对于这种故障，首先判断是刀架内部机械问题还是刀架电机故障，但由于刀架能够连续运转，可以判断出现并非机械故障，主要从电气方面入手：检查刀架刀位信号是否发出，若没有刀位信号，则是发信盘故障。
数控车床电动方刀架常见故障的分析与诊断
控机床 种类繁多， 并 集 合 多 项 技 术 ，“ 维 修 床 的 故 障处 理 是大 有 帮助 的。 使 用。 数 控车 床 是 较 常见的 一 类数 控 机 床 ，
其 机械 传 动结 构 比普 通 车床 简单 许 多， 容 易
数 控 机 床 是 典 型 的 机 电一 体化 的高 科 装 置 和 伺 服 系 统 等 。 统 计 以往 维 修 数 控 车
技 产 品 ，集 合了 机 械 制 造 技 术 、计 算 机 技 术、 伺 服驱 动及检 测技 术 、 可 编 程 控 制 技 术 、液 压 与 气 动 技 术 等 多 项 技 术 。由于 数 难 ”的 问题 已 直 接 影 响 到 数 控 机 床 的有 效 床 的 实例 表 明，刀架 系统 故障 占到 整 个 数 控 车床 故障的３ Ｏ ％左 右 。 有 效 掌 握 数 控 车 床 刀架 系统 的 维 修 规 律 和 特 点 ，对 于 数 控 车
常见的 故 障现 象 大 致 有以下几 种 。
故障 现象一 ： 完 全 找 不 到 刀位 或 某 一
具 体 刀位 。 具 体表 现 为 刀架 不停 的旋 转。 这
种 问题 为 刀架 的 感 应 圈 的 霍 尔 元 件 因 刀架 换 刀时的 振 动而 与 刀架 的磁 钢 产生 偏 移 ， 将
１ 方 刀架的 结构 和 工作 原理
数 控 车 床 使 用 的 刀架 是 数 控 机 床 中最
出 现 故 障 的 部 位 多集 中在 刀架 系 统 、 ｃ ＮＣ 常 见 的 装 置， 有 转 塔 刀架 、 四 方 刀架 、 六 角
刀具 ， 转 位 信 号 由加 工 程 序 指 定 。 如图１ 所
数控车床电动刀架工作原理及故障诊断
数控车床电动刀架工作原理及故障诊断一、工作原理1.电机：电动刀架通常采用交流电机作为动力源，通过数控系统控制电机的运转。
电机的功率和转速要根据切削任务的要求进行选择。
2.传动系统：传动系统将电机的旋转运动转化为刀架的旋转运动。
常见的传动方式有齿轮传动、皮带传动和直接驱动等。
3.刀杆夹持机构：刀杆夹持机构用于夹持刀杆，确保刀杆能够固定并旋转。
常见的夹持方式有内锥形夹持和切削液压夹持。
4.刀片夹持机构：刀片夹持机构用于夹持刀片，确保刀片能够固定并旋转。
常见的夹持方式有机械夹持和液压夹持。
通过数控系统的控制，电动刀架可以实现精确的刀具位置和速度控制，从而实现对工件的精确切削加工。
二、故障诊断1.电机无功率输出：可能是电机本身故障或电源供电问题，可以通过检查电机线路和电源线路来判断。
2.传动系统卡阻或传动失效：可能是齿轮、皮带或直接驱动等传动部件损坏或松动，只需检查传动部件的状态并进行必要的修复或更换。
3.刀杆夹持失效：可能是内锥形夹持机构损坏或松动，也可能是切削液压夹持系统失效。
可以通过检查夹持机构和液压系统来确定问题所在。
4.刀片夹持失效：可能是刀片夹持机构损坏或松动，可以通过检查夹持机构的状态来判断。
如果是液压夹持系统失效，需要检查液压系统是否正常工作。
5.数控系统控制错误：可能是数控系统的编程或设置错误导致刀架位置或速度不正确。
可以通过检查数控系统设置和编程来解决问题。
总之，数控车床电动刀架的工作原理是通过电机驱动，传动系统转化旋转运动，刀杆和刀片夹持机构固定和旋转刀具，实现对工件的精确切削加工。
故障诊断主要从电机、传动系统、夹持机构和数控系统等方面进行，根据具体情况进行检查和修复。
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电动刀架是数控 车床进行 自动换 刀的实现机构 ，实现刀架上刀盘 的转动和刀盘 的开定位 、 定位 与夹紧的运动 ， 以实现刀具 的 自动转换 ， 具有传动机械结构 、 电气正反转控制 、Ｌ Ｐ Ｃ编程控制等数控机床的核心 内容 ， 是每一个学 习数控机 床结构的学生必须掌握 的， 具有机 械 、 电气 的综合特点 ， 同时电动刀架在数控加工过程 中容易出现故障 ， 因而对于
前 言
栅就传递出对应 的传感器信号 ，而这个信号就成为刀架的过载报警信
号， 这样数控系统就会停机 ， 而这个功能 Ｌ Ｂ Ｄ ４是没有的。 四 、 见 的 故 障分 析 与 诊 断 常 １ Ｌ ４刀 架 在 换 刀过 程 中找 不 到 想要 的 刀位 、ＤＢ Ｌ ４刀架的换刀过程是数控系统控制 电动刀架的正转 ， ＤＢ 在正转的 过程 中， 一个小磁块 固定不动 ， 个 工位 的霍尔元件跟随刀架旋转 ， ４ 当其 中一个霍尔元件接 近小磁块后 ， 出对应 的高电平或低电平信号 ， 发 当所
Ｔ ３ ０刀 架 的 结 构 与 工作 原 理 ＮＤ ６ 属 于转 塔 刀 架 是 由 换 刀机 构 和 刀 盘组 成 ， 盘 用 于 刀 具 的安 装 。 刀 刀
一
需要工位的霍尔元件接近小磁块时 ， 该信号传递 回数控系统 ， 这时数控 系统停止正转控制， 出延时 的反转信号 ， 发 控制刀架缩 紧。 当对应的霍 尔元件 出现故障或信号 回传通道 出现故 障的时候 ，对应的刀位信号无
该刀架 的结构和故障的分析 ， 在教学过程中显得尤为重要。 而常见 的电 动刀架 中具有典型的结构有 Ｔ Ｄ ６ Ｎ ３０刀架和 Ｌ ４刀架 ， ＤＢ 这两种刀架采 用了不同的传动升降结构 、 同定位控制。 不 都实现 了刀盘的正 向换刀和 反向锁紧， 刀盘的圆周定位功能 ， 两种刀架 的结构如下 ：
障。
、
盘的背面装有端面齿盘 ， 于刀盘 的定位。 用 转塔刀架的换刀机构是实现 刀盘的开定位 、 转动换刀位 、 定位和夹紧的传 动机构 。要实现刀盘 的转 动换刀 ， 就要使刀盘的定位机构脱 开后 ， 才能进行转动 ， 当转动到位后 ， 刀盘要定位并夹紧 ， 才能进行加工 。 转塔刀架 的换刀传动是 由刀架电动机 提供动力 ，刀盘 的抬起是用 凸轮机构来实现的 ，而刀盘在圆周 方向上 的分度是用槽轮机构来实现 的， 分度完成后 的回复也是在碟形 弹簧的作用下进行工作的。刀盘在转 动过程中 ， １ １ 经 ： 的齿轮副将运动传递 给圆光栅 ， 由圆光栅将转位信 号 送可编程控制器进行刀位计数 。 在加工的过程 中， 当端面齿盘上 的定位 销拔 出后 ， 切削力过大或撞刀时 ， 刀盘会产生微 量转 动 ， 这时圆光栅 的 转动信号就成 为刀架过载报警信号 ， 机床就会 迅速停机 。 圆光栅将传动 转换成脉冲信号送给数控系统 ， 正常时用 于刀盘 上刀具 刀位 的计数 ； 撞 刀时用于产 生刀架报警信号。刀盘的转动可根据最 近找 刀原则实现正 反 向转动 ， 以达到快速找刀的 目的。 二 、ＤＢ Ｌ ４电动 刀 架 的 结构 与 工 作 原 理 属于四工位刀架 ， 由电动机 、 蜗轮和蜗杆结构 、 丝杠 和螺母结构 、 霍 尔元件定位系统等组成 ， 正转时 ， 电动机通过涡轮和蜗杆结构将驱动传 给丝杠 ， 螺母和转动的刀架是键槽联结 ， 即螺母 和转动的刀架 只能做相 对上下滑动 ， 而不能相对转动 ， 螺母与电机底座是通过齿 面啮合形成定 位机构 ， 在这对啮合齿脱开之前 ， 螺母是 不能转 动的 ， 也就是转动 的刀 架也是不 能转动 ， 刚刚开始 ， 由于丝杠 的顺 时针旋转 ， 螺母相对于转动 的刀架 向上移动 ， 当啮合齿脱开后 ， 通过销钉 和止推槽的作用 ， 使得丝 杠转动一螺母转动一刀架转动一进行换刀 ， 到指定的工位 时， 通过霍尔 元件定位系统将到位信号传递给数控装置系统 ， 从而停 止转动 ， 通过霍 尔元件定位系统和辅助定位销钉进行位置的定位 ；数控装 置控制 刀架 换刀 电动机进行一定延时的反转信号 ， 因为止推销钉 的作用 ， 螺母 系统 和刀架系统不能反转 ， 因而螺母系统顺 着丝杠 向下移 动， 直到两对 啮合 齿重新啮合为止， 这样完成了整个换刀 的过程。
三 、 种 结构 的 比较 两 两种结构的共 同点 ： 都实现 了刀盘的抬起 与锁紧动作， 刀盘 的圆周
科技信息
职教 与成教
常 见 的 数控 车床 电动 刀架结 构 原 理 与故 ｌ ｉ 断 ｌ￣ ｇ
南京信 息职业技 术 学院 李新华
［ 摘 要］ 电动刀架是数控 车床 实现 自动换刀的机 构， 通过 对两种 典型的电动 刀架的结构进行分析与 比较 ， 阐述 了刀架的传动升降 、 刀 盘 的 定位 原 理 ， ＮＤ３ ０刀 盘 的抬 起 与锁 紧是 由 凸轮 机 构 和碟 形 弹 簧 实现 的 ， 刀盘 的 圆周 分 度 是 由槽 轮 机 构 实现 的 ，ＤＢ Ｔ ６ Ｌ ４电 动 刀架的抬起 与锁 紧是 由丝杠螺母的 系统 实现的 ， 而刀架的 圆周分度是由霍 尔元件 定位 系统实现 的。本 文在 了解结构与原理的基础 上 ， Ｌ Ｂ４电动刀架的常见的故障进行 了分析， 对 Ｄ 对如何排除故障以及在教 学过程 中的应用进行 了论述。 ［ 关键词 ］ 电动 刀架 工作原理 故障诊断
法反馈 回数控系统， 出现 了刀位故障。 就 排除方法 ： 检查霍 尔元件是否出现故 障 、 检查信号通道是Байду номын сангаас 畅通 。 ２ Ｌ ４定位精度出现误差 、ＤＢ ＬＢ Ｄ ４的 定 位 分 为 两 个 层 次 ： 位 霍 尔 元 件 进 行 电动 机 定 位 ， 位 定 定 卡销与刀座上的卡槽进行精确定位。如果定位精度出现误差， 主要是定 位霍尔元件是否出现移位或位置出现误 差，或者弹簧定位卡销 出现故