数控转塔刀架常见故障与维修浅析
数控车床刀架典型故障诊断与维修
项目七：数控车床刀架典型故障诊断与维修项目导读：数控车床为了能在工件一次装夹中完成多个工步，缩短辅助时间，减少工件因多次安装引起的误差，都带有刀架系统。
数控车床的刀架是机床的重要组成部分，用于安装和夹持刀具。
它的结构和性能直接影响机床的切削性能和切削效率。
电动刀架作为数控车床的重要配置,在机床运行工作中起着至关重要的作用,一旦出现故障很可能使工件报废,甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故,而且刀架故障在数控车床故障中占有很大的比例，常常包括电气方面、机械方面以及液压方面的问题。
本项目通过对数控车床刀架的结构与工作原理的阐述，并以其在日常生产中遇到的常见故障为依据，剖析了生产中刀架出现的故障，并提出相应的维修方案。
一．学习任务：任务一：典型刀架拆装及结构分析任务二：刀架PMC画面调用及功能分析任务三：刀架电气线路检测与工作原理分析任务四：刀架无法运转故障诊断与维修任务五：刀架旋转不停止故障诊断与维修任务六：刀架无法锁紧故障诊断与维修二．项目学习目标：知识目标掌握数控车床典型刀架机构工作原理以及刀架PMC控制原理，理解刀架电路控制过程及霍尔元件工作原理。
技能目标能够熟练进行典型刀架机构拆装，读懂刀架PMC程序，能够熟练运用常用工具对霍尔元件以及刀架电路的进行检测，会对典型刀架故障进行诊断与排除。
教学条件oi Mate TD数控车床实训台，常用机械拆装工具，万用表，讨论桌。
三．案例情境：一台济南第一机床厂CK6136数控车床，系统为FANUC 0i Mate TD,刀架为四工位转盘式刀架。
故障现象为：运行换刀指令T0202，刀架无换刀动作，过了10秒后，系统界面跳出1004报警“Tool change over time”。
机床无法实现换刀，直接影响后道加工，给整套产品的生产进度造成了麻烦。
刀架的故障位置在哪里？怎么样才能快速排除刀架故障?要及时快速排除数控机床的刀架故障，维修人员首先必须熟练掌握刀架的结构、工作原理和控制流程，针对故障现象作出准确的判断；其次要能够读懂机床使用企业提供的资料信息，包括参数、梯形图以及电气原理图等等；同时能够利用系统的状态显示功能监测刀架的运行状态，掌握常用检测仪器和工具的使用方法，结合刀架换刀机构动作状态确定故障点。
数控车床刀架的故障分析及排除-毕业论文[管理资料]
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毕业设计题目：数控车床刀架的故障分析及排除学生姓名：学号：09 57专业：数控技术指导教师：2011年11 月25日数控刀架的故障分析与排除摘要数控车床在使用过程中，我们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、通信类等故障，其中刀架故障占很大比例。
故障后机床暂时不能使用，这就造成了在时间上的人力、物力等资源的浪费。
假如我们能对其进行一些基本的维修，就可以节约成本，节约时间，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其他原因，为以后的刀架维修奠定了基础。
数控车床在使用过程中，常常出现的是撞刀事件。
主要以数控车床在教学过程中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面来论述。
通过阐述数控车床刀架的结构，以其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。
虽然刀架结构、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。
了解刀架结构，认识其机械原理，才能快速判定故障所在。
所以，研究刀架故障分析与排除是很有必要的。
关键词：刀架故障；故障原因；排除故障；故障处理目录第一章概述 (3) (3)第二章常见刀架工作原理及工作步骤 (4)刀架工作原 (4)四方刀架换刀工作步骤 (4)六角刀架换刀工作步骤 (5)更换主轴头换刀 (7)带刀库的自动换刀系统 (9)刀架交换装置 (9)第三章刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)熟悉报警提示信息含义，解决刀架系统故障 (17)领会PMC程序和系统参数的内涵，找出刀架控制故障.....17第四章典型的刀架故障实例分析. (19) (19)六角刀架故障分析实例 (19)四方刀架故障实例分析..............................20结论.. (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)第一章概述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。
数控车床转塔刀架原理分析与故障诊断
０ 引 言
转塔刀架是 数控 车床 的核 心部 件 ， 也是 机 床 的重 要组成部分 ， 换刀 过程的好坏关 系到机 床的可靠 运行 ， 直接影响到数 控机 床 的使用 效率 。就 目前而 言 ， 塔 转 刀架种类 繁 多 ， 更新 换代快 ， 从早 期 的液压 、 尔元 件 霍
控制 ， 发展 至今 的编码器 电动控制 、 服控制 。控 制方 伺
发出后 ， 位会有微 动 ， 刀 常伴 有 “ 嗡嗡 ” ， 时刀架 电 声 此 机处于堵转 状态 ， 有保 护开 关跳 闸等 情况 发生 。遇 到 上述情 况 ， 要 拆 下 定 位 销 后 面 的 电 磁 铁 （ ３所 需 图 示 ） 摘除定位销上 面的弹簧 ， ， 检查 或更换 定位销 ， 同时 对刀盘重新进行 调整 。许多应用 厂家 由于对刀架 的机 械结构和工作原理 缺乏 了解 ， 对该 故障不知如何处理 。
统； 置（ 配 ４～８ 工 位 德 国 Ｓ Ｕ Ｅ ） Ａ Ｔ Ｒ或 意 大 利 Ｄ Ｐ － Ｕ Ｌ
ＭＡ Ｉ ＴＣ转塔 刀架 ； 主轴 交 流伺服 ， 挡无 级调 速 ； Ｚ 分 Ｘ， 二轴交 流伺服驱动 ， 配有 光栅 尺实 现位 置调谐 闭环控
制 ；Ｉ Ｍ Ｎ Ｌ ７— ０ ＳＥ Ｅ ＳＰ Ｃ Ｓ ３ ０逻 辑 控制 ； ｒｆ ｕ 接 口等 Ｐｏ ｂ ｓ ｉ
为： 数控 系统 发 出选 刀指令 一 Ｐ Ｃ逻 辑分 析处 理一 刀 Ｌ 架松开一 刀位抬起转位一选 刀指令与 目标刀位 比较一
障部位 ， 检查各 接 口连接是 否 良好 、 点是 否有 松 动 ， 触 信号线有 没有 断 线 。② 编码 器 信 号输 出状 态 是 否 正 常、 连接有没有松动 、 窜位。此情况需要更 换或 重新 调 整编码器 。③霍 尔元 件控 制 的转塔 刀架 ， 需要 检 查霍
刀架锁不紧故障分析
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
补充：加工中心换刀步骤
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刀架锁不紧故障分析
刀架锁不紧故障分析
数控刀架是数控机床最普遍的一种辅助装置， 它可使数控机床在工件一次装夹中完成多种甚 至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间， 减少加工过程中由于多次安装工件而引起的误 差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
刀架的结构与工作原理
刀架抬起→刀架转位选刀→刀架反靠定位→刀架下降夹紧
刀架的结构与工作原理
典型数控转塔刀架一般由动力源（电机或油缸、液压马 达）、机械传动机构、预分度机构、定位机构、锁紧机构、 检测装置、接口电路、刀具安装台（刀盘）、动力刀座等 组成。数控转塔刀架的动作循环为：T指令（换刀指令— —刀盘旋转——刀位检测——预分——精确定位——刀 盘锁紧——结束信号。
一、刀架的概念
数控刀架是数控机床最普遍的一种辅助装置，它可使数控机床在工件一次装夹 中完成多种甚至所有的加工工序，以缩短加工的辅助时间，减少加工过程中由 于多次安装工件而引起的误差，从而提高机床的加工效率和加工精度。
铣床刀库
车床刀架
二、刀架的分类
数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式， 主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转， 就近选刀，用于全功能数控车床。
机。
六、保障刀架可靠运行的重要性
数控机床上的刀架是安放刀具的重要部件， 许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车 床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架， 回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的 转塔刀架和天平刀架等，刀架的性能和结 构往往直接影响到机床的切削性能、切削 效率和体现了机床的设计和制造技术水平。
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。
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。
数控车床刀架典型故障的检测与维修
二、 刀 架 无 法 旋 转 故 障 的 检 测 与 维 修
故 障现 象 ： 按 下 数控 装 置控 制 面板 上 的刀位 转 换按 钮 ， 刀架 无法 旋 转 。刀架 不旋 转 的现 象 具体 有
、
ＡＫ ２ １ １ ３ ６ Ｘ ４型 数 控 转 塔 刀 架 的 换 刀
过 程
Ｃ Ａ Ｋ ３ ６ ６ Ｓ Ｊ 数 出指令 ， 电动机反 向旋 转， 螺母带动夹紧齿盘下降， 三个齿盘啮合锁紧后 ，
电机 停止 转 动 。
本 文 以沈 阳机 床厂生产 的 Ｃ Ａ Ｋ ３ ６ ６ Ｓ Ｊ 数控 车床 为 例， 对数控机床常见的刀架的类 型进行分析 ， 并提
出解决 方 案 。
关键 字 ： 电动 刀 架 ； 数 控 车床 ； Ｃ Ａ Ｋ３ ６ ６ ５ Ｓ Ｊ ； Ｐ Ｌ Ｃ 中 图分类 号 ： Ｔ Ｇ ５ １ ９ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ２ ０ ９ ５ — ６ ５ ８ ４ （ ２ ０ １ ４） ０ ３ — ０ ０ ３ １ — ０ ４
数控 刀 架是 数 控 车床 最 普遍 的一 种辅 助 装 置 ， 它 可 使 数 控 车床 在 工 件 一 次 装 夹 中完 成 多种 甚 至 所 有 的加 工 工 序 ， 以 缩 短 加 工 的辅 助 时 间 ， 减 少 加 工 过 程 中由于 多 次安 装工 件 而 引起 的误 差 ， 从 而提 高 机 床 的加工 效率 和加 工精度 。Ⅲ 刀架 故 障在 数 控机 床 中是一 类 很 常见 的故 障 ，
机床 四工位 自动刀架换刀过程基本动作是主
机 控制 系统 发 出指 令 、 电动 机 转 动 、 螺 母 带 动 夹 紧 齿 盘 升起 、 传 动 销 与 螺 杆 上 的传 动 盘 接 合 ， 从 而 带 动夹 紧齿 盘 ， 连接 盘 和 方刀 台一起 旋转 。 当方刀 台 转 动到 预 先选 好 的 位置 时 ， 永 久磁 铁感 应 霍 尔元 件
数控旋转刀架控制原理及故障分析
要 用于在 工 件 加 工 过 程 中 ，根 据 程 序 中指 令 要求 选
择 所 要 使 用 的 刀 具 。 在 实 际 工 作 中 ，一 旦 刀 架 出 现 问 题 ，机 床 将 无 法 继 续 ］ 作 。 为 能 尽 快 排 除 各 种 刀 －
架 故障 ，就必 须 熟 知 刀 架 控 制 原 理 和 信 号 流 程 。 本
陕 西 北 方 动 力 有 限责 任 公 司 （ 鸡 宝 ７１０ ） ２ ３ ０ 董 肖敏 李 波 文 曲轴箱 体 凸 轮 轴 孔 传 统 的 加 工 工 艺 方 法 主 要 有
ห้องสมุดไป่ตู้控制 电路冈
２ ．故 障 排 除
在使用 过 程 中 ，刀 架 出 现 找 不 到 选 定 位 置 的故
障 。此 时 ， 无 论 是 手 动 选 刀 还 是 自 动 选 刀 ， 无 论 是
抬 起 ，接 近开 关复 位 ，其输 出 由高 电平 转 为低 电平 ， 说 明 架 锁 紧 已脱 开 ，刀 架 整 体 开 始 转 位 。 当 刀 桀 转 至下 一 位 时 ，装 于 刀 架 顶部 禁止 小 动 的刀 位信 Ｔ 号控 制板 上的 霍尔 开 关 Ｑ被 随 刀架 转 动 的磁 块 所 感
通 ，从 而驱 动光 电开 关 ｕ 导通 ，此 时 ｕ输 出就 由低 电平 转为 高 电平 ，其 控制 电路 如附 图所示 。 附 图为刀位 信 号 控 制 板 上 的 一 个 刀 位 的 控 制 电 路 ？４工 位刀架 有 ４个 与之相 同 的电路 ，它 们 的输 出 分别与 Ｐ Ｃ４个 刀位 信 号 输 入 端 相 接 ，当其 叶 一 个 Ｌ １
应 。 霍 尔 开 关 受 到 磁 感 应 后 ，控 制 其 内 部 开 关 管 导
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数控车床转塔刀架常见故障与维修浅析
[摘要] 随着数控技术的不断发展，经济型数控车床已经得到了广泛的应用，数控转塔刀架故障频发也是用户头痛的一大问题，就关于此类数控刀架故障和维修谈谈。
[关键词] 刀架简介 发讯盘 联轴器 故障与维修
[中图分类号] G642
[文献标识码] A
随着我国职业教育事业的不断蓬勃发展。
实训教学越来越被重视。
目前，职业类学校中数控车床被广泛用于实训教学中，且一般设备数量都比较多。
学生在操作练习中难免会发生撞刀等事故，以及长时间使用后会产生各种刀架故障。
刀架产生故障后就不能正常使用了，如果要等厂家或专业维修人员前来维修，那将要等较长的时间及花较昂贵的维修费用，对学生的正常实训会产生较大的影响。
如果一些小故障我们带班老师能自己动手解决的话将大大缩短维修等待时间，减小对学生实训的影响。
一、数控转塔刀架简介
转塔刀架一般为四工位电动刀架，它是以脉冲
电波的形式接受指令的，刀架内部有一端带涡轮的
蜗杆刀架和底座接触面上各有一个端面齿轮和两个
限位块正常情况下两个端面齿轮时咬合的底座上面
装有马达并有连轴蜗杆当接收到换刀指令时马达正
传蜗杆带动涡轮同时刀架蜗杆转动使刀架上升端面
齿轮分离当刀架升高到一定程度时刀架连同刀架蜗
杆一起旋转旋转90°后遇到限位块阻挡由于马达受
阻力量达到一定时开始反转自然刀架下降于底座端
面 齿轮咬合限位块锁死完成换刀。
即松开—换刀—
定位—锁紧四个动作完成一次换刀指令。
二、刀架发讯盘工作原理
发信盘内部根据刀架工位数设有四个或六个霍尔元件，并与固定在刀架上的磁铜共同作用来检测刀具的位置。
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。
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-effectdevices ），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。
检测霍尔开关器件时，将器件的1、引脚分别接到直流稳压电源2（可选20v ）的正负极，指针式万用表在电阻档（×10）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、数控车床刀架常见故障及诊断和维修
刀架常见故障一般有：1、刀架转不到位。
2、刀架奇偶报警。
3、刀架定位不准。
4、刀架不转位。
1、 刀架转不到位： 图1 转塔刀架简介
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。
排除方法：重新调整发寻盘与弹簧触点位置，锁紧螺母。
2、刀架奇偶报警：
检查与分析：机床在使用过程发生刀架奇偶报警，奇数刀位能定位，而偶数刀位不能定位的故障。
此时，机床能正常工作，从宏观上分析数控系统没故障。
从机床电路图中得知plc信号从机床侧输入，角度编码器有5根信号丝。
这是一个8421编码，在刀架转换过程中，这4位根据刀架的变化而进行不同的组合，从而输出刀架的奇偶信号。
根据故障现象分析，当角度编码器最低位634号线信号恒为“1”时，则刀架信号恒为奇数，而无偶数信号，故产生报警。
根据上述分析，将crt上plc输入参数调出观察，该信号果然恒为“1”。
检查nc输入电压正常，证实角度编码器发生故障。
排除方法：更换一新的集成电路块后，故障排除。
3、刀架定位不准：
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。
排除方法：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。
4、刀架不转位（一般系统会提示架位置信号错误）：
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。
排除方法：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”。
参考文献：
[1]LDB4系列电动刀架说明书
[2]FANUC-0i-mate使用说明书
[3]沈兵，历承兆．数控系统故障诊断与维修手册[m]．北京：机械工业出版社，2009。