數(shù)控車床電動(dòng)刀架的工作原理及故障診斷
2018-5-28 來源：福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：陳懷麗
摘要:隨著工業(yè)快速發(fā)展,數(shù)控車床的應(yīng)用越來越廣泛。但是從應(yīng)用實(shí)況來看數(shù)控車床中電動(dòng)刀架發(fā)生故障的幾率較高,影響數(shù)控機(jī)床的正常使用。因此,研究電動(dòng)刀架出現(xiàn)的故障具有現(xiàn)實(shí)意義。本文闡述了電動(dòng)刀架的工作原理,在此基礎(chǔ)上探究刀架故障的診斷方法。
關(guān)鍵詞:數(shù)控車床;電動(dòng)刀架;工作原理;故障診斷;電機(jī);軸承
電動(dòng)刀架能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響著數(shù)控機(jī)床的加工效率與穩(wěn)定性。對(duì)數(shù)控車床而言,一旦電動(dòng)刀架出現(xiàn)了故障可能中斷工件加工,嚴(yán)重時(shí)還可能產(chǎn)生廢品或者發(fā)生碰撞等各種破壞性的事故。因此分析如何診斷刀架故障具有現(xiàn)實(shí)意義。
1、電動(dòng)刀架的工作原理
要探究如何診斷電動(dòng)刀架發(fā)生的故障,就必須了解刀架的工作原理。電動(dòng)刀架是由控制過程、一體化動(dòng)作過程等兩部分共同組成。
1.1 控制過程
數(shù)控系統(tǒng)將選刀T代碼傳輸出去,按照CW信號(hào)傳送出去,通過交流接觸器與中間繼電器之后,促使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀架正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)檢查到刀位信號(hào)后,電動(dòng)機(jī)就自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如果接受到CCW信號(hào),帶動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn),鎖緊刀架后就能夠?qū)崿F(xiàn)整體控制過程。一旦數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生了異常,就斷開電動(dòng)機(jī)和刀架體的連接來診斷是電氣故障還是機(jī)械故障。同時(shí)還能夠利用數(shù)控系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)顯示來對(duì)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)輸出進(jìn)行檢測(cè);通過數(shù)控系統(tǒng)中自我診斷功能對(duì)發(fā)信盤信號(hào)狀況進(jìn)行判別。
1.2 機(jī)電一體化動(dòng)作過程
一旦換刀信號(hào)傳輸?shù)胶?刀架電動(dòng)機(jī)就會(huì)開始正轉(zhuǎn),通過升降機(jī)構(gòu)與減速機(jī)構(gòu)將上刀體動(dòng)作到制定位置,離合盤就開始動(dòng)作。等到上刀體運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置后,發(fā)信盤就會(huì)將相關(guān)信息傳輸出去,刀架電動(dòng)機(jī)收到信息開始反向運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦初定位完成后,上刀體即下落,端齒盤進(jìn)行嚙合,就實(shí)現(xiàn)了精定位,通過升降機(jī)構(gòu)鎖緊刀架。
2、電動(dòng)刀架故障的診斷
2.1 刀架換刀時(shí)無法停止運(yùn)轉(zhuǎn)
（1） 霍爾元件損壞。如果刀位連接正常,對(duì)應(yīng)刀位先無法輸出高電平,可以診斷為霍爾元件損壞,就要及時(shí)換刀架的發(fā)信盤或者發(fā)信盤上的霍爾元件。一般而言,霍爾元件不可能整體發(fā)生損壞。
（2）磁鋼問題。磁鋼問題包含了霍爾元件和磁鋼高度位置不精確、磁極裝反、磁性比較低等問題;一旦刀架上升時(shí)磁鋼位置過高,就應(yīng)該控制磁鋼的位置,對(duì)正霍爾元件;假如磁極裝反了,對(duì)磁極方向重新調(diào)整即可;如果磁極較低,增強(qiáng)了磁性之后依然無法滿足要求,就必須要更換新磁鋼。
（3）發(fā)信盤電源故障。一旦發(fā)信盤霍爾元件發(fā)生電源短路,更無法傳輸?shù)段坏轿坏男盘?hào),就要檢查發(fā)信盤的電源。診斷方法是:使用萬用表檢測(cè)系統(tǒng)2V4的出線端電壓,觀察輸出電源是否正常。假如電壓消失,可以診斷出系統(tǒng)電源故障,就要維修電源;假如電源正常,就要檢查刀架和系統(tǒng)的接線位置是否有斷路。檢查刀架電源0一2V4電壓是否存在斷路,或者因短路降低了24V電壓,因發(fā)信盤常常處于濕度較高的環(huán)境下工作,線路極易老化斷線,自然影響回路正常工作。
2.2 換刀時(shí)電動(dòng)刀架不動(dòng)作
當(dāng)換刀時(shí),電動(dòng)刀架不動(dòng)作可能是電動(dòng)機(jī)損壞,或者電源的相序混亂所致,其分析過程如下。
（1）電動(dòng)機(jī)損壞。接通電源后,在空載時(shí)電動(dòng)機(jī)依然無法運(yùn)轉(zhuǎn),說明電動(dòng)機(jī)損壞。事實(shí)上,造成電動(dòng)機(jī)損壞的原因比較多,比如繞組接地故障、缺相、過載運(yùn)行、匝間短路故障等等,如果是繞組短路故障,就采用萬用表檢測(cè)不同相間絕緣電阻,檢測(cè)時(shí)必須要把電動(dòng)機(jī)上所有引線拆分開。假如絕緣電阻值低于0.2MQ,可以診斷為相間短路。分開檢測(cè)三相繞組電流,某相電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他兩相可診斷為短路相;就要采用短路探測(cè)器檢測(cè)繞組件的短路;如果采用電橋檢測(cè)三相繞組電阻,短路相上電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他兩相。而接地故障,采用搖表探測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)地絕緣電阻,假如絕緣電阻值低于0.2MQ,說明電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重受潮! 采用萬用表電阻檔或者校驗(yàn)燈進(jìn)行分段檢查,校驗(yàn)燈電阻過低或者顯示過暗,說明繞組嚴(yán)重受潮,就必須要烘干維護(hù);假如電阻顯示0或者校驗(yàn)燈的正常發(fā)亮,說明繞組出現(xiàn)了接地。繞組接地常常有幾種可能,即為繞組凸出槽口處、電動(dòng)機(jī)出線孔處、電源線進(jìn)線孔處。如果是繞組凸出槽口的位置接地可以采用絕緣紙或者竹片把繞組和鐵心隔開,當(dāng)檢查完接地時(shí)之后還要涂上一層絕緣漆。
（2）刀架電源出現(xiàn)相序混亂或者缺相。一旦電動(dòng)機(jī)相序混亂必然影響電動(dòng)刀架正常工作,這種現(xiàn)象常常在新裝刀架或者機(jī)床維修之后可能發(fā)生。進(jìn)行處理時(shí)一定要斷開電源,要對(duì)電動(dòng)機(jī)的相序進(jìn)行調(diào)整。電動(dòng)機(jī)無法動(dòng)作卻有異常聲響,可能是一相發(fā)生斷路,因此就必須要重點(diǎn)檢查接觸器或者開關(guān)上動(dòng)靜觸頭,維修后可恢復(fù)正常。
2.3 刀架鎖不緊
如果刀架鎖不緊必定影響正常運(yùn)行,對(duì)這種故障的診斷如下方法如下:l)刀架機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)發(fā)生異常,就把刀架拆分開,對(duì)機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行檢查,尤其要檢修定位鎖的位置是否磨損破壞;2)刀架反轉(zhuǎn),按照刀架不動(dòng)作的檢查方式,檢查電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)控制回路!3〕;3)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的時(shí)間不夠,對(duì)系統(tǒng)的反鎖周期參數(shù)進(jìn)行檢查,一般是把時(shí)間設(shè)定到1.25左右。
2.4 電動(dòng)機(jī)的軸承故障
如果刀架電動(dòng)機(jī)平時(shí)沒有及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),特別是風(fēng)槍除鐵屑或者采用乳化液冷卻,那么軸承就可能因?yàn)檫M(jìn)水而影響軸承的潤(rùn)滑環(huán)境,極易造成軸承發(fā)生損壞、卡殼與生銹等等。處理故障時(shí)就要全面檢查軸承,如果損壞的程度不大,只需要進(jìn)行潤(rùn)滑處理與保養(yǎng)維護(hù),但是軸承的損壞比較嚴(yán)重,就必須要更換新軸承。
3、結(jié)束語
數(shù)控電動(dòng)刀架在生產(chǎn)過程中存在各種刀架故障,影響著數(shù)控車床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此筆者依據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)分析了幾種故障產(chǎn)生的原因,同時(shí)提出解決方案建議,縮短了排查刀架故障的時(shí)間,提高了維修效率。
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