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數(shù)控車床電動刀架的工作原理及故障診斷

2017-2-15 來源：龍巖技師學(xué)院作者：賴永芳

摘要：數(shù)控車床是將多種技術(shù)，如機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、液壓氣動技術(shù)等融為一體的一種高科技設(shè)備，因其具有“四高”，即精度高、效率高、柔性高以及自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，使其在機(jī)械加工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。而電動刀架是主要是通過數(shù)控車床進(jìn)行自動換刀的一種典型的機(jī)械傳動裝置，是控制數(shù)控機(jī)床的重要部件。因此，對數(shù)控車床電動刀架的故障診斷與維修進(jìn)行研究有重要意義。本文對電動刀架結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行分析，并對電動刀架常見故障診斷與維修展開探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；電動刀架；工作原理；故障診斷

1.導(dǎo)言

電動刀架作為數(shù)控車床的重要部件，對數(shù)控車床的正常運(yùn)行具有重要影響，如何快速排除電動刀架在生產(chǎn)中發(fā)生的故障，對提高數(shù)控車床的運(yùn)行效率具有重要的意義。筆者通過介紹常見電動刀架的工作原理，對兩例數(shù)控車床電動刀架故障的排除過程進(jìn)行分析，為廣大機(jī)床用戶提供理論參考。

2.電動刀架結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1電動刀架的結(jié)構(gòu)

以LDB4電動刀架為例來介紹普通電動刀架的結(jié)構(gòu)，該電動刀架主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成，主要有電動機(jī)、傳動軸、蝸桿、上下齒盤、定位槽、反靠槽、微動開關(guān)電路、定位稍等等。在對電動刀架進(jìn)行控制時(shí)實(shí)現(xiàn)信號的輸入或輸出主要是通過PMC 進(jìn)行控制的。

2.2電動刀架的工作原理

對數(shù)控車床進(jìn)行操作的工作人員向數(shù)控系統(tǒng)輸入換刀指令信號，并通過內(nèi)部的邏輯電路或者是控制軟件等使數(shù)控裝置進(jìn)行一系列的編譯、運(yùn)算以及處理等過程；待輸出換刀指令的信號后，數(shù)控車床通過對回路進(jìn)行控制，以使繼電器動合觸點(diǎn)進(jìn)行閉合，刀架電動機(jī)正轉(zhuǎn)的過程中，通過蝸桿、蝸輪等使刀架上的刀體升高到合適的高度，定位稍在離合盤的帶動下，能夠帶動上刀架體進(jìn)行轉(zhuǎn)位，當(dāng)其轉(zhuǎn)至所需的位置后，在磁鋼的作用下，由霍爾元件向數(shù)控系統(tǒng)刀架刀位發(fā)出開發(fā)信號，數(shù)控系統(tǒng)接收到信號之后反轉(zhuǎn)對繼電器動合觸點(diǎn)閉合狀態(tài)進(jìn)行控制，電動機(jī)反轉(zhuǎn)后，對反靠銷進(jìn)行定位，同時(shí)齒牙盤嚙合，刀架鎖緊，從而能夠精確的完成各種操作。

3.電動刀架常見故障診斷與維修

3.1電動刀架換刀時(shí)不動作

造成這種故障的原因和診斷維修方法如下：

3.1.1刀架機(jī)械卡死

刀架機(jī)械卡死會造成刀架電機(jī)堵轉(zhuǎn)而出現(xiàn)過載報(bào)警。排除機(jī)械卡死故障時(shí)，可以將刀架與電機(jī)脫開，用扳手盤動蝸桿，如果不能正常轉(zhuǎn)動，則說明是機(jī)械卡死。此時(shí)可以按正確的拆卸順序拆開刀架進(jìn)一步檢查中軸、各種銷釘、聯(lián)軸器等有無變形，因?yàn)榈都軝C(jī)械卡死常常由碰撞變形引起。

3.1.2刀架電機(jī)電源缺相或相序錯(cuò)

刀架電機(jī)電源相序錯(cuò)一般出現(xiàn)在機(jī)床大修或更換新刀架后，此時(shí)要切斷電源，調(diào)整電機(jī)相序。電機(jī)不轉(zhuǎn)且沒有聲音，說明電源或者繞組有兩相或兩相以上斷路，首先檢查電源是否有電壓，如果三相電壓平衡，那么故障在電動機(jī)本身，可檢測電動機(jī)三相繞組的電阻，尋找出斷線的繞組。電動機(jī)不轉(zhuǎn)但發(fā)出較悶的嗡嗡聲，說明電源或繞組一相斷路，缺相的原因可能是電機(jī)供電回路中的開關(guān)及接觸器的觸頭接觸不良（燒傷或松脫），修復(fù)并調(diào)整動、靜觸頭，使之接觸良好；線路某相缺相，查出斷線處，并連接牢固；電動機(jī)繞組連線間虛焊，導(dǎo)致接觸不良，認(rèn)真檢查電動機(jī)繞組連接線并焊牢；電力電源缺相，排查外部接入電源故障。

3.1.3刀架電機(jī)無電源接入

在MDI 方式下?lián)Q刀并檢測電機(jī)上電源輸入端無電壓時(shí)，觀察電柜中中間繼電器KA4和接觸器KM1 有沒有動作，如果KA4線圈沒有得電，則檢查PLC 輸出信號Y0.3是否斷線；若KA4線圈得電，觀察KM1 是否吸合，KM1 吸合則可能是常開觸點(diǎn)損壞或輸給電機(jī)的三相電電線斷線，KM1 若沒有動作，則可能是因?yàn)槔^電器KA4壞、KA4觸點(diǎn)接觸不良、觸點(diǎn)上電源斷線。

3.1.4刀架電機(jī)損壞

若接入電源正常空載下電機(jī)仍不轉(zhuǎn)，則說明電機(jī)損壞。電機(jī)損壞一般由于缺相、過載運(yùn)行、繞組接地、繞組相間、匝間短路故障引起。接地故障的檢測方法：用搖表檢測電機(jī)繞組對地的絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻值低于0.2MΨ 時(shí)，說明電機(jī)嚴(yán)重受潮。用萬用表電阻檔或校驗(yàn)燈逐步檢查，如果電阻值較小或者校驗(yàn)燈較暗說明該項(xiàng)繞組嚴(yán)重受潮，需要烘干處理，如果電阻值為0 或者校驗(yàn)燈接近正常亮度，那么該項(xiàng)繞組已近接地了。繞組接地一般發(fā)生在電動機(jī)出線孔、電源線的進(jìn)線孔或繞組伸出槽口處。對于后一種情況，若發(fā)現(xiàn)接地并不嚴(yán)重，可將竹片或絕緣紙插入定子鐵芯與繞組之間，如經(jīng)檢查已不接地，可包扎并涂絕緣漆后繼續(xù)使用。繞組短路故障的檢測方法：利用兆歐表或者萬用表檢查任意兩相間的絕緣電阻，如發(fā)現(xiàn)其值在0.2MΨ 以下或?yàn)? 說明是相間短路（檢查時(shí)應(yīng)將電動機(jī)引線的所有連線拆開）；分別測量三相繞組的電流，電流大的為短路相；用短路探測器檢查繞組間是否短路；用電橋測量三相繞組電阻，電阻值小的為短路相。

3.2電動刀架某一個(gè)或幾個(gè)刀號換刀轉(zhuǎn)不停，其余刀號正常造成這種故障的原因和診斷維修方法如下：

3.2.1此刀位霍爾元件損壞

確認(rèn)是哪個(gè)刀位使刀架轉(zhuǎn)不停后，在系統(tǒng)上輸入該刀號換刀指令轉(zhuǎn)動該刀位，用萬用表測量該刀位信號點(diǎn)（X4.6、X4.7、X5.0 或X5.1）是否有電壓變化，若無變化，可判定為該刀位霍爾元件損壞，更換發(fā)訊盤或霍爾元件。

3.2.2發(fā)訊盤此刀位信號線接觸不良或斷線

若發(fā)訊盤該刀位信號輸出正常，則繼續(xù)檢查相應(yīng)PLC 到刀位輸入信號狀態(tài)有無變化，若沒有檢查此刀位信號線與PLC 系統(tǒng)的連線是否斷線或接觸不良，則正確連接即可。

3.2.3 PLC 系統(tǒng)的刀位信號接收電路故障

若檢查霍爾元件和刀位信號接線都完好，則可確認(rèn)PLC 系統(tǒng)輸入信號接收電路故障，更換相應(yīng)板卡。

4.結(jié)語

綜上所述，電動刀架的控制與機(jī)械、PLC、傳感器等諸多學(xué)科領(lǐng)域的知識均有不可分割的關(guān)系，加大了維修的難度。對于維修工作者，應(yīng)充分掌握刀架的控制原理和相關(guān)檢測設(shè)備的使用步驟，結(jié)合具體的故障問題，找出具體的原因，不斷強(qiáng)化診斷與檢測，從而將故障全面清除。

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