經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架常見故障診斷
2022-8-30 來源：山東華宇工學(xué)院 作者：陳國 蘇朝輝
摘要：目的：充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床研究進(jìn)程全面進(jìn)步。方法：實(shí)際操作中對(duì)電動(dòng)方刀架操作流程具體要點(diǎn)予以管理，充分了解經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架的結(jié)構(gòu)和目前國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀，在明確工作原理的基礎(chǔ)上，完善分析和診斷機(jī)制，從而解決刀架鎖、刀體刀架等相關(guān)故障問題，落實(shí)針對(duì)性控制機(jī)制和故障解決措施。結(jié)論：全面分析數(shù)控機(jī)床在實(shí)際應(yīng)用中融合的測(cè)控技術(shù)單元、可編程控制單元等，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，有效發(fā)揮科技性、可操作性的優(yōu)
勢(shì)作用，滿足數(shù)控車床發(fā)展的基本需求，提高應(yīng)用效率和綜合經(jīng)濟(jì)效益，為數(shù)控車床行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床；電動(dòng)方刀架；原理；故障；解決措施
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展，智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)方案等技術(shù)體系的應(yīng)用和研究不斷深入，將這些技術(shù)體系應(yīng)用到不同行業(yè)中可在很大程度上提升工作效率和應(yīng)用質(zhì)量，有利于經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用管理效益的雙贏，能夠進(jìn)一步提高工業(yè)生產(chǎn)效率。但一旦出現(xiàn)故障問題，其排查、維修和后期養(yǎng)護(hù)等工作也將變得更加困難。為保證技術(shù)體系都能落實(shí)到位，要整合運(yùn)行要點(diǎn)，針對(duì)故障多發(fā)的電動(dòng)方刀架系統(tǒng)予以特別關(guān)注，明確維修規(guī)律和要點(diǎn)的同時(shí)，落實(shí)匹配的解決方案，保證設(shè)備處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。
1、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架概述
1.1 結(jié)構(gòu)
車床電動(dòng)方刀架是較為常見的換刀裝置，配合自動(dòng)處理單元，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)控化處理。其主要分為轉(zhuǎn)塔刀架、六角刀架和四方刀架等，因?yàn)閿?shù)控車床對(duì)刀架應(yīng)用提出了較高要求，因此，要確保其具備承受充足切削力的水平，并維持良好的剛度和強(qiáng)度另外，回轉(zhuǎn)刀架在實(shí)際應(yīng)用中要保證重復(fù)定位的精準(zhǔn)性符合預(yù)期。例如，要設(shè)置端齒盤，將其作為整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的精準(zhǔn)定位元件，并利用霍爾開關(guān)完成信號(hào)傳輸控制，從而減少機(jī)械接觸造成的不良影響，延長數(shù)控車床電動(dòng)方刀架的應(yīng)用時(shí)長。
本論述以LD4-I系電動(dòng)方刀架具體結(jié)構(gòu)為例，具體如圖1所示。
圖1 電動(dòng)方刀架結(jié)構(gòu)示意圖
首先，數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的基本要求是對(duì)應(yīng)功能部件能滿足性能要求和可靠性要求。
其次，轉(zhuǎn)位的準(zhǔn)確性、轉(zhuǎn)位的具體時(shí)間、重復(fù)定位的精準(zhǔn)度以及密封性等都是結(jié)構(gòu)要求，只有滿足平穩(wěn)安全的基本需求才能提高整體工序的合理性和規(guī)范性。
最后，要確保各個(gè)部件夾緊剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)，并利用重載荷切削操作完成相應(yīng)的處理工序。
1.2 工作原理
在實(shí)際工作過程中，主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出對(duì)應(yīng)的工作數(shù)控信號(hào)，刀架的電動(dòng)機(jī)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效帶動(dòng)蝸桿、蝸輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后配合夾緊輪的操作，就能實(shí)現(xiàn)蝸桿的逐漸上抬，此時(shí)活動(dòng)銷松開，離合轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)盤和銷的分離，此時(shí)，上刀體開始運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的位置，霍爾元件對(duì)應(yīng)磁鋼完成信號(hào)定位，實(shí)現(xiàn)操作處理。需要注意的是，信號(hào)符合應(yīng)用要求時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)延時(shí)得以獲取，完成初步定位和精度定位，若是電機(jī)堵轉(zhuǎn)，則延時(shí)結(jié)束進(jìn)入下一道工序。這一設(shè)計(jì)可視為對(duì)故
障的“自行排查”，但在實(shí)際的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床維護(hù)活動(dòng)中，出現(xiàn)的電路故障、信號(hào)執(zhí)行故障問題更加復(fù)雜。
1.3 研究現(xiàn)狀
我國數(shù)控車床研究工作中，目前應(yīng)用最為廣泛的是以電動(dòng)模式為主的數(shù)控刀架結(jié)構(gòu)，較為常見的是立式回轉(zhuǎn)刀架和臥式轉(zhuǎn)刀架，能在發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上有效提升數(shù)控車床應(yīng)用運(yùn)行質(zhì)量，滿足經(jīng)濟(jì)要求，整合具體的應(yīng)用方案維持?jǐn)?shù)控機(jī)床的操作規(guī)范性。其一，立式回轉(zhuǎn)刀架，應(yīng)用在簡易數(shù)控車床處理方面；其二，臥式回轉(zhuǎn)刀架，分為8工位、10工位以及12工位等，利用正向旋轉(zhuǎn)和逆向旋轉(zhuǎn)完成就近取刀處理，并且能應(yīng)用在全功能性數(shù)控車床控制工作中。值得一提的是，臥式回轉(zhuǎn)刀架還能應(yīng)用在液壓驅(qū)動(dòng)刀架處理和伺服驅(qū)動(dòng)刀架處理中，作為數(shù)控車床的基礎(chǔ)元件，電動(dòng)刀架的應(yīng)用和合理性選配方案非常關(guān)鍵，只有建立完整的實(shí)施控制方案，才能最大程度上提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，從而最大程度上減少人為誤差對(duì)整個(gè)工序產(chǎn)生的影響，滿足精準(zhǔn)性的根本需求。例如，在較為復(fù)雜的幾何形狀零件加工處理工序中，為了有效提升工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定性，要建立控制指數(shù)的分析方案，從而確保控制系統(tǒng)應(yīng)用的最優(yōu)化。
2、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架常見故障和解決措施分析
為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架應(yīng)用的合理性和有效性，就要及時(shí)檢索和分析故障問題，從刀架鎖、刀體以及刀架等方面進(jìn)行針對(duì)性的判定，并且維修人員要制定相匹配的處理措施，從而減少故障造成的不良影響。
2.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架常見故障
2.1.1 刀架鎖故障
在數(shù)控車床電動(dòng)方刀架應(yīng)用工序中，較為常見的問題就是刀架鎖緊實(shí)度不足。原因如下：
（1）整個(gè)刀架結(jié)構(gòu)的控制電路存在故障隱患，導(dǎo)致動(dòng)力供給不足、供給中斷，在車床運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障；
（2）刀架內(nèi)部實(shí)際鎖刀位置的定位銷磨損較為嚴(yán)重，元件脫離嚴(yán)重，且齒輪匹配度不足；
（3）數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中沒有對(duì)機(jī)床參數(shù)予以合理性設(shè)定，尤其是刀架的反鎖時(shí)間，設(shè)置數(shù)值較小，亦或是發(fā)信盤的位置校對(duì)不準(zhǔn)確，都會(huì)影響刀架鎖的應(yīng)用效率。
2.1.2 刀體故障
對(duì)于數(shù)控車床電動(dòng)方刀架應(yīng)用運(yùn)行工作而言，刀體故障也較為常見，主要表現(xiàn)為無法有效換刀。一般要從機(jī)械層面和電氣層面對(duì)其故障問題予以分析。若是在換刀操作時(shí)接觸電機(jī)存在振動(dòng)情況，故障可能就來源于電機(jī)，若是電力故障得以排除，則一般是刀架內(nèi)部機(jī)械卡死或者是機(jī)械元件損壞。
2.1.3 刀架故障
數(shù)控車床電動(dòng)方刀架中，刀架故障也較為常見。首先，若是電源電量不足或者是控制箱開關(guān)位置不對(duì)，都會(huì)使刀架無法正常運(yùn)行；其次，電動(dòng)機(jī)相序相反，會(huì)使運(yùn)行反轉(zhuǎn)不足；最后，刀架上對(duì)應(yīng)元件夾緊力較大，也會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)失衡。
2.2 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床電動(dòng)方刀架故障解決措施
在分析相應(yīng)故障的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況制定合理的解決措施，有效從機(jī)械、電氣等多個(gè)層面分析問題，提高應(yīng)用效率，從而減少經(jīng)濟(jì)損失。故障排查必須遵循以下原則：一次性排查到位，節(jié)約排查成本；排查技術(shù)科學(xué)合理，避免過度的維修開支；排查流程科學(xué)高效，避免對(duì)設(shè)備造成二次損害。
2.2.1 刀架鎖故障解決措施
針對(duì)刀架鎖故障問題，結(jié)合實(shí)際情況具體問題具體分析，從而保證相應(yīng)的解決措施切實(shí)有效，減少其運(yùn)行障礙造成的不良影響。
（1）若電路異常問題，則要對(duì)接觸器的線圈和接觸點(diǎn)予以檢查，確保沒有存在異常現(xiàn)象，及時(shí)解決隱患問題，維持電路穩(wěn)定。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床運(yùn)轉(zhuǎn)之前，可對(duì)刀架線路進(jìn)行排查，及時(shí)解決電路故障、電路中斷問題。
（2）鎖緊結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常時(shí)，一般會(huì)采取卸除刀架的處理方式，對(duì)整個(gè)機(jī)床設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)予以調(diào)控，并且要檢查反靠定位銷的運(yùn)行效果，若出現(xiàn)異常及時(shí)更換。
（3）若因?yàn)檎麄€(gè)數(shù)控機(jī)床電動(dòng)方刀架機(jī)床參數(shù)時(shí)間設(shè)置不到位，就要合理調(diào)整反鎖時(shí)間，匹配實(shí)際應(yīng)用要求確保參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)。
（4）若數(shù)控車床電動(dòng)方刀架的發(fā)訊盤位置異常，則要卸除刀架結(jié)構(gòu)的頂蓋，并且對(duì)其予以旋轉(zhuǎn)處理，維持刀位的穩(wěn)定性，保證其停留在指定的位置。
例如，以O(shè)i-TB系數(shù)控車床的LD4-I系電動(dòng)方刀架為例，換刀指令下達(dá)后，車床能實(shí)現(xiàn)刀架的準(zhǔn)確定位，是不能及時(shí)完成鎖緊反轉(zhuǎn)的相應(yīng)操作，并且系統(tǒng)未見異常報(bào)警，這使機(jī)床的操作效率受到了嚴(yán)重影響。技術(shù)人員在進(jìn)行故障檢修時(shí)首先對(duì)刀架上的刀體進(jìn)行了反靠定位銷的檢查，盡管發(fā)現(xiàn)有少許磨損，但是并不會(huì)影響其正常工作，因此就對(duì)系統(tǒng)反鎖時(shí)間參數(shù)設(shè)置予以檢查，發(fā)現(xiàn)參數(shù)重新設(shè)定后依舊沒有改變現(xiàn)狀。維修人員就判定可能是控制電路的問題，于是對(duì)元件予以檢索，發(fā)現(xiàn)
KM6 線圈燒損，使反轉(zhuǎn)鎖緊操作失衡，故及時(shí)更換元件后，故障解除。
2.2.2 刀體故障解決措施
針對(duì)刀體故障，在判定故障原因后落實(shí)相匹配的處理方式即可。尤其是機(jī)械故障，一般采取更換失效零部件。另外，若設(shè)備在執(zhí)行換刀指令的過程中存在電動(dòng)機(jī)過載報(bào)警信號(hào)，亦或是機(jī)床無法有效控制選刀操作效果，就可能是電源相序以及電路中繼器等設(shè)備的問題，需要維護(hù)人員進(jìn)行對(duì)應(yīng)位置的調(diào)整和修復(fù)，保證故障及時(shí)排除的同時(shí)，優(yōu)化其操作效率。
例如，以 SAG210/2NC 系數(shù)控車床為例，在換刀指令下達(dá)并順利接收后，出現(xiàn)刀架不轉(zhuǎn)動(dòng)的問題，影響其整體操作的合理性和應(yīng)用效果。為此，維護(hù)人員依據(jù)刀架的工作原理對(duì)機(jī)械應(yīng)用過程中的元件進(jìn)行了質(zhì)量檢查，將問題定位在粗定位銷方面，由于其在錐孔中出現(xiàn)卡死和斷裂，使整個(gè)操作流程無法有效運(yùn)行。基于此，維護(hù)人員集中拆卸電機(jī)架結(jié)構(gòu)，并及時(shí)更換受損定位銷，以保證操作流程的有序性。更換結(jié)束后，電動(dòng)刀架恢復(fù)正常運(yùn)行。
2.2.3 刀架故障解決措施
對(duì)刀架故障要秉持精細(xì)化處理原則，針對(duì)具體問題落實(shí)相應(yīng)的處理方案。
（1）電源問題，要及時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，若有異常及時(shí)更換。對(duì)于已經(jīng)確定出現(xiàn)故障的電動(dòng)機(jī)，必須及時(shí)進(jìn)行更換。作為精密元件，數(shù)控機(jī)床電動(dòng)機(jī)部件的使用必須遵循定量、定時(shí)的基本原則，不得長時(shí)間、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)生設(shè)備損傷，保障元件的壽命。
（2）電動(dòng)機(jī)相序參數(shù)問題，重新設(shè)置匹配參數(shù)，保證電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)順暢。相序參數(shù)的設(shè)置必須由專業(yè)的技術(shù)人員完成，在設(shè)置匹配參數(shù)之前，應(yīng)根據(jù)車床未來的加工要求調(diào)整參數(shù)范圍，確保參數(shù)設(shè)置的合理性。
（3）夾緊力，要利用6 mm的6角扳手對(duì)蝸桿端部予以旋轉(zhuǎn)處理，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)控夾緊電流參數(shù)。若用力可轉(zhuǎn)動(dòng)，就要適當(dāng)降低電流；若用力無法轉(zhuǎn)動(dòng)，則觀察定位銷是否在指定位置，利用對(duì)應(yīng)的修正措施保證螺母處于正常影響狀態(tài)。
（4）及時(shí)檢查刀架結(jié)構(gòu)中各個(gè)元件位置潤滑油的情況，及時(shí)涂潤滑油或者是拆開分析。部分技術(shù)人員認(rèn)為添加大量的潤滑油能夠保障器械的長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，降低加油頻率，節(jié)約人力開支。但結(jié)合現(xiàn)實(shí)的加工活動(dòng)來看，大量添加潤滑油會(huì)導(dǎo)致油料浪費(fèi)，且沒有被使用的潤滑油會(huì)在車床內(nèi)部流動(dòng)，造成嚴(yán)重的內(nèi)部污染問題，不便于清理，增加安全隱患。
3、結(jié)束語
總而言之，對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床而言，電動(dòng)方刀架具有重要的作用，因此要集中分析故障問題，減少設(shè)備故障造成的不良影響，按照標(biāo)準(zhǔn)化流程一一排查，從而提高故障診斷和分析的實(shí)效性，提升故障處理效率，滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床方刀架設(shè)備應(yīng)用規(guī)范。
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