数控车床电动刀架故障的深度剖析

0 引言

　　电动刀架是数控车床非常重要的部件，一旦出现故障将使整台数控机床不能正常工作，甚至会出现机床或人身伤害事故。数控车床用户在使用中会碰到故障，大部分用户是不能正确地诊断并排除故障，在没有掌握电动刀架的结构与工作原理情况下对刀架进行拆卸极容易造成故障的扩大化，甚至会造成不可修复的故障。现以HNC-2ITD系统及LDB4系列刀架为例，深度剖析电动刀架故障的诊断与排除方法。

1 数控车床电动刀架的机械结构

图1 电动刀架机械结构图

　　1.1 数控车床电动刀架的工作原理

　　当系统发出换刀指令后，刀架电机正转，通过蜗杆、蜗轮、螺杆上的离合盘联动销转动一个角度，在弹簧的推力下离合销进入离合盘的槽中，在螺杆的传动作用下，刀架销盘上升一定高度，端齿与反靠盘分离，然后离合盘带动离合销，再带动刀架销盘，销盘带动上刀架体转动。当上刀架体转到指令的刀位时，霍尔元件发出到位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘的槽中，离合销从离合器盘中的槽中爬出，完成粗定位，同时刀架销盘下降与端齿啮合完成精定位，刀架锁紧后电机停转，完成换刀过程。

　　1.2 数控车床电动刀架常见机械故障诊断与排除

　　1)离合盘联动销断

　　这种故障主要是在换刀过程中产生强烈撞刀所致。故障现象是上刀架体不能正常转动，被切断的离合盘联动销一段留在离合中，另一段留在螺杆中，要仔细看才会发现。处理方法是拆开刀架，把被切断的销拿出来，找厂家买两个安装上就解决了，还可根据销孔的尺寸，自己配作两个销也行。

　　2)离合销与反靠销之间的弹簧弹力不足刀架的频繁换刀，日久之后，弹簧的弹力不足，使离合销不能靠紧离合盘，致使换刀不能顺利换刀。处理方法是将刀架拆下，换上相同规格的弹簧即可。

2 数控机床电动刀架电气控制

　　刀架的电气控制原理图分为三相异步电动机的正反转控制电路及刀位信号检测电路两部分。刀架电动机正反转的电路原理图如图2所示。当数控系统发出换刀指令时，由PLC的Y0.6输出电机正转的信号，使中间继电器KA1得电，常开触头闭合；接触器KMl得电，主触头闭合，刀架电动机正转。当数控系统检测到目标刀号时，停止正转，并由PLC的Y0.7输出反转信号，中间继电器KA2得电，常开触头闭合，接触器KM2得电，主触头闭合，刀架反转，反转的时间由数控系统的刀架控制参数进行设定(约1500ms左右)。当刀架反转时间到，刀架被锁紧，换刀过程结束。电路中的KAl与KA2，KMl与KM2实现了电气互锁，避免刀架电动机在正、反转切换过程中产生短路。

图2刀架电动机正反转控制电路原理图
 
图3刀号检测电路原理图