數(shù)控車床電動(dòng)刀架故障診斷與維修思考

摘要：本文主要對(duì)于電動(dòng)刀架常見故障診斷與維修方法進(jìn)行分析，主要包括電動(dòng)刀架換刀時(shí)不動(dòng)作、電動(dòng)刀架換每把刀時(shí)都轉(zhuǎn)不停、某一個(gè)或幾個(gè)刀號(hào)換刀轉(zhuǎn)不停、刀臺(tái)換刀時(shí)過沖太大或不到位、刀架鎖不緊問題，希望對(duì)于今后數(shù)控車床電動(dòng)刀架維修和保養(yǎng)具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床，電動(dòng)刀架，故障診斷、維修思考

1.引言

這里分析數(shù)控機(jī)床的故障類別，主要包括進(jìn)給類、主軸類、刀架類、驅(qū)動(dòng)類和系統(tǒng)類等。在機(jī)床運(yùn)行過程中，數(shù)控車床的電動(dòng)刀架具有重要作用，因?yàn)槿绻浒l(fā)生故障，則會(huì)引起報(bào)廢工件、甚至造成卡盤與刀架碰撞。另外，數(shù)控車床故障中，刀架故障所占的比例比較高[1，2]，因此，本文主要結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于電動(dòng)刀架的常見故障的診斷與維修進(jìn)行論述和探討。

2.電動(dòng)刀架常見故障診斷與維修方法探討

2.1.電動(dòng)刀架換刀時(shí)不動(dòng)作

2.1.1.刀架電機(jī)電源缺相或相序錯(cuò)

在機(jī)床大修或更換新刀架后，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)刀架電機(jī)電源相序錯(cuò)的問題。這時(shí)，應(yīng)該在切斷電源后，進(jìn)行相關(guān)的電機(jī)相序調(diào)整。如果出現(xiàn)不轉(zhuǎn)的電機(jī)且無聲音，這說明有可能兩相或兩相以上斷路存在于電源或者繞組中，對(duì)于電源是否有電壓進(jìn)行判斷，當(dāng)三相電壓平衡時(shí)，則說明故障發(fā)生在電動(dòng)機(jī)，為了更好尋找斷線的繞組，應(yīng)該對(duì)于電動(dòng)機(jī)三相繞組的電阻進(jìn)行仔細(xì)檢查。如果出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的情況，但是有較悶的嗡嗡聲音，這樣有可能存在電源或繞組一相斷路的情況。開關(guān)和接觸器的觸頭接觸不良、或者存在松脫、燒傷的情況，這樣在電機(jī)供電回路中就容易出現(xiàn)缺相情況，應(yīng)該對(duì)于動(dòng)、靜觸頭進(jìn)行調(diào)整并修復(fù)。對(duì)于線路某相缺相的情況，應(yīng)該對(duì)于查處的斷線處進(jìn)行牢固連接；對(duì)于接觸不良的電動(dòng)機(jī)繞組連線間虛焊問題，電動(dòng)機(jī)繞組連接線應(yīng)該認(rèn)真檢查，并進(jìn)行焊牢處理；外部接入電源故障的仔細(xì)排查則應(yīng)該在電力電源缺相過程中進(jìn)行。

2.1.2.刀架機(jī)械卡死。如果發(fā)生相應(yīng)的機(jī)械卡死，過載報(bào)警會(huì)在刀架電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生。另外，應(yīng)該脫開刀架與電機(jī)，在排除機(jī)械卡死故障過程中，蝸桿可以使用扳手進(jìn)行盤動(dòng)，機(jī)械卡死則不能進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)動(dòng)。這里，應(yīng)該刀架按照一定正確順序進(jìn)行拆開，對(duì)于聯(lián)軸器、各種銷釘、中軸進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)有無變形情況，碰撞變形則往往是引起刀架機(jī)械卡死的原因。

2.1.3.刀架電機(jī)損壞問題

電機(jī)損壞可以通過電源正?？蛰d下電機(jī)并不轉(zhuǎn)而判斷。在電機(jī)損壞中，一般包括相關(guān)的匝間短路故障、繞組接地、過載運(yùn)行、繞組相間、缺相等。

對(duì)于繞組短路故障的檢測方法來說，任意兩相間的絕緣電阻應(yīng)該通過萬用表、兆歐表進(jìn)行檢查，相間短路可以通過其數(shù)值在0.2兆歐或者為零的情況來判斷；繞組間短路可以用短路探測器進(jìn)行檢查；在三相繞組的電流的測量過程中，短路相為電流大的；三相繞組電阻可用電橋測量，短路相為電阻小的。

對(duì)于接地故障的檢測方法來說，電機(jī)繞組對(duì)地的絕緣電通過搖表來進(jìn)行檢測，電機(jī)嚴(yán)重受潮則是通過絕緣電阻低于0.2兆歐來進(jìn)行判斷，此時(shí)需要進(jìn)行相應(yīng)的烘干處理。在電動(dòng)機(jī)出線孔有時(shí)會(huì)發(fā)生繞組接地，當(dāng)存在不嚴(yán)重的接地情況下，可以在定子鐵芯與繞組之間進(jìn)行竹片或絕緣紙的插入，當(dāng)經(jīng)過檢查后，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不再接地，在經(jīng)過相關(guān)的包扎并涂絕緣漆處理，方可繼續(xù)使用。

2.1.4.刀架電機(jī)無電源接入。電機(jī)上電源輸入端在MDI方式下沒有電壓，則應(yīng)該對(duì)于接觸器KM1和電柜中中間繼電器KA4進(jìn)行判斷，觀察有無動(dòng)作。當(dāng)KA4線圈得電，判斷KM1是否吸合，輸給電機(jī)的三相電電線斷線或者常開觸點(diǎn)損壞則會(huì)在KM1吸合情況下發(fā)生，當(dāng)沒有動(dòng)作發(fā)生在KM1中，則有可能存在KA4觸點(diǎn)接觸不良、繼電器KA4壞或者觸點(diǎn)上電源斷線；當(dāng)KA4線圈無電時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)檢查PLC輸出信號(hào)Y0.3是否斷線。

2.2.電動(dòng)刀架換每把刀時(shí)都轉(zhuǎn)不停

第一，在磁鋼故障中，主要有磁性不強(qiáng)、磁鋼無磁、磁鋼與霍爾元件高度位置的不準(zhǔn)確、磁鋼磁極裝反等問題。更換磁鋼或增強(qiáng)磁性則應(yīng)該根據(jù)具體的不同原因來進(jìn)行；位置如果在磁鋼在刀架抬起過程中比較高，為了滿足磁塊對(duì)正霍爾元件，就應(yīng)該對(duì)于磁鋼位置進(jìn)行調(diào)整。

第二，對(duì)于發(fā)訊盤上霍爾元件來說，沒有正確的電源往往引起發(fā)訊盤電源故障，此時(shí)，刀具到位應(yīng)答信號(hào)就不能夠產(chǎn)生。發(fā)訊盤接入電源應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)檢查。系統(tǒng)24V出線端應(yīng)該首先用萬用表進(jìn)行檢查，判斷是否正常存在輸出電壓，當(dāng)不存在時(shí)，則說明應(yīng)該修理電源，此為系統(tǒng)電源故障；如正常，則應(yīng)該對(duì)于刀架上的+24V、0V與系統(tǒng)的接線進(jìn)行檢查，判斷是否出現(xiàn)斷路情況；判斷24V與0V間的短路能否把24V電壓拉低；斷路現(xiàn)象是否存在于24V與0V間中，電源不能構(gòu)成回路往往是由于潮濕的環(huán)境線路中的發(fā)訊盤容易出現(xiàn)老化斷線的情況。

第三，所有霍爾元件損壞。如果存在對(duì)應(yīng)刀位無斷路時(shí)，高電平在對(duì)應(yīng)的刀位線輸出，則說明霍爾元件無損壞，反之，應(yīng)該對(duì)于刀架發(fā)訊盤或者相關(guān)的霍爾元件進(jìn)行更換。但是，在實(shí)際中，同時(shí)損壞所有霍爾元件的幾率比較低。

2.3.電動(dòng)刀架其余刀信號(hào)正常，而某一個(gè)或幾個(gè)刀號(hào)換刀轉(zhuǎn)不停

第一，發(fā)訊盤此刀位信號(hào)線存在斷線或者接觸不良情況。對(duì)于發(fā)訊盤該刀位信號(hào)進(jìn)行判斷，若在正常情況下，則應(yīng)該對(duì)于PLC刀具到刀位輸入線號(hào)狀態(tài)的變化進(jìn)行檢查。此刀位信號(hào)線與PLC系統(tǒng)的連線不存在接觸不良或者斷線，則按照規(guī)定進(jìn)行連接即可。

第二，刀位霍爾元件出現(xiàn)損壞。刀架轉(zhuǎn)不停是由于哪個(gè)刀位所引起應(yīng)該進(jìn)行首先確定，該刀號(hào)換刀指令在系統(tǒng)輸入后，對(duì)于該刀位信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行萬用表測量，來判斷電壓的變化，如果此過程不存在變化，該位刀霍爾元件損壞可以確定，應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的更換霍爾元件工作。

第三，電路故障發(fā)生在PLC系統(tǒng)的刀位信號(hào)接收中。當(dāng)對(duì)于刀位信號(hào)接線、霍爾元件檢查后，沒有問題，則可以說明故障存在于PLC系統(tǒng)輸入信號(hào)接收電路中，應(yīng)該采取相應(yīng)板卡的更換工作。

2.4.刀臺(tái)換刀時(shí)過沖太大或不到位

第一，在圓周方向，刀架上蓋打開則是相對(duì)霍爾元件太前或太后，對(duì)于相關(guān)的霍爾元件、磁鋼位置進(jìn)行查看，判斷錯(cuò)位情況發(fā)生，若發(fā)生錯(cuò)位，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

第二，分析機(jī)床動(dòng)作控制程序過程，正轉(zhuǎn)停止和反轉(zhuǎn)開始之間過程中，刀架電機(jī)存在一定的較長的延時(shí)。應(yīng)該對(duì)于PLC中定時(shí)器的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

2.5.刀架鎖不緊問題

第一，刀架機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)存在故障。對(duì)于刀架內(nèi)部的機(jī)械部件進(jìn)行檢查，判斷定位銷是否損壞則是關(guān)鍵問題。

第二，不能反轉(zhuǎn)刀架。刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)控制線路的排查中，利用刀架不能旋轉(zhuǎn)的檢查方法。

第三，刀架電機(jī)的反轉(zhuǎn)時(shí)間不夠的問題。系統(tǒng)反鎖時(shí)間參數(shù)應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整，一般把時(shí)間設(shè)定為1.2s。

3.結(jié)束語

對(duì)于復(fù)雜多樣的數(shù)控機(jī)床來說，要想熟練掌握電動(dòng)刀架的控制，就要涉及到PLC、低壓電器、傳感器、機(jī)械設(shè)計(jì)等多方面的知識(shí)，我們應(yīng)該根據(jù)故障現(xiàn)場進(jìn)行充分分析，掌握常用檢測工具的使用，確定合理的檢測步驟，以及明確科學(xué)的診斷方法，這樣能夠有助于故障的快速排除。

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[2] 孫宇. 單片機(jī)在機(jī)床刀具過載保護(hù)與自動(dòng)調(diào)整過程中的應(yīng)用[J]. 微處理機(jī)， 2003，（3）.

作者簡介：

易尚文（1978.9-）男，湖南省冷水江市，本科，工學(xué)學(xué)士，機(jī)械工業(yè)講師，機(jī)修鉗工技師，機(jī)修鉗工考評(píng)組長。研究方向：機(jī)械設(shè)備維修，工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)，塑料模具設(shè)計(jì)制造，班主任工作。