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。

2 刀架常见故障及其诊断维修

    2.1刀架不能启动

    (1)机械方面的原因

    ① 刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。

    ② 刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。

    (2)电气方面的原因

    ① 电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。

    ② 变频器的正转输入端子和反转输入端子断线。

    ③ 手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查微机与刀架控制器引线、微机I／0接口及刀架到位回答信号。

    ④ 梯形图中正转输出信号Y0.0和反转输出信号Y0.1在输入有信号的情况下，输出为低电平，导致对应的继电器无输出。