數(shù)控車床電動刀架的故障維修措施分析

蔣國慶+尹新帥

摘 要：作為電動刀架維護(hù)管理的重要內(nèi)容，故障維修對保證電動刀架運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性具有重要作用。介紹了電動刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制原理，具體探討了數(shù)控車床電動刀架常見故障診斷與維修措施，以期為相關(guān)技術(shù)與維修人員提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；電動刀架；故障；維修

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0034-02

電動刀架的正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接關(guān)系著機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性和加工效率。當(dāng)電動刀架發(fā)生故障時，可造成工件加工中斷，嚴(yán)重時甚至可能生產(chǎn)出廢品或引發(fā)碰撞等破壞性事故。因此，對有關(guān)數(shù)控車床電動刀架的故障維修措施進(jìn)行分析，對提高數(shù)控車床的維修質(zhì)量具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 電動刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制原理

1.1 電動刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)

按照一般機(jī)床的結(jié)構(gòu)體系，電動刀架主要由下齒盤、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、定位槽、電動機(jī)、反靠槽、傳動軸、霍爾開關(guān)、蝸桿、磁性板霍爾元件電路、上齒盤、絲杠螺母、微動開關(guān)電路和插銷組成。采用FANUC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常使用PMC對電動刀架進(jìn)行控制，以完成信號的輸入、輸出等。

1.2 電動刀架的控制原理

1.2.1 控制過程

數(shù)控系統(tǒng)傳輸選刀T代碼，在CW信號輸出時，經(jīng)過交流接觸器和中間繼電器后，使刀架的電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在檢查到霍爾元件的刀位信號后，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在輸出CCW信號后刀架電動機(jī)會反轉(zhuǎn)，待刀架鎖緊后即可完成整體控制過程。在數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常現(xiàn)象時，可通過斷開刀架體與電動機(jī)的連通來判別是機(jī)械故障問題，還是電氣故障問題。利用數(shù)控系統(tǒng)的梯形圖動態(tài)顯示功能可檢測電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)輸出控制狀況；利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能可判別發(fā)信盤信號狀況等。

1.2.2 機(jī)電一體化的動作過程

在接收到換刀信號后，刀架電動機(jī)開始正轉(zhuǎn)，利用升降機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)使上刀體到達(dá)指定位置，這時離合盤開始動作。傳動上刀體旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置后，發(fā)信盤立即傳輸相關(guān)刀位到位信息，刀架電動機(jī)開始反向運(yùn)轉(zhuǎn)。在經(jīng)過初定位后，上刀體開始下落，端齒盤完全嚙合，實(shí)現(xiàn)精定位過程，并利用升降機(jī)構(gòu)對刀架進(jìn)行鎖緊。

2 電動刀架常見故障診斷與維修措施

2.1 電動刀架換刀時運(yùn)轉(zhuǎn)不停

2.1.1 整體霍爾元件出現(xiàn)損壞

在相應(yīng)刀位連通正常的狀況下，如果對應(yīng)的刀位線不再進(jìn)行高電平輸出，則表明霍爾元件出現(xiàn)損壞，此時應(yīng)及時更換刀架發(fā)信盤或發(fā)信盤上的所有霍爾元件。通常情況下，整體霍爾元件幾乎不可能同時出現(xiàn)損壞。

2.1.2 磁鋼問題

磁鋼問題主要包括霍爾元件與磁鋼高度位置不精確、磁鋼磁極裝反、磁性較低或無磁等。如果磁鋼在刀架升起過程中位置過高，則應(yīng)控制磁鋼位置，將其與霍爾元件對正；如果磁極裝反，重新調(diào)整磁極方向即可；當(dāng)磁性較低時，如果增強(qiáng)磁性后仍不能滿足要求，則要更換新的磁鋼。

2.1.3 發(fā)信盤電源故障

如果發(fā)信盤位置的霍爾元件電源斷路，則刀位到位的信號便無法傳輸，這時應(yīng)對發(fā)信盤的接通電源進(jìn)行檢查。具體檢查方法為：先使用萬用表對系統(tǒng)24 V出線端進(jìn)行檢測，觀察輸出電源是否存在異常。如果電壓消失，則表明為系統(tǒng)電源故障，應(yīng)對電源進(jìn)行維修；如果電壓正常，則應(yīng)檢查系統(tǒng)與刀架接線位置是否存在斷路。檢查刀架上的0 V與24 V間是否存在斷路，或由于兩者短路使24 V電壓降低，由于發(fā)信盤經(jīng)常在濕度較高的環(huán)境下工作，使線路可能出現(xiàn)老化斷線，進(jìn)而造成電源無法形成回路。

2.2 電動刀架換刀時不動作

2.2.1 電動機(jī)出現(xiàn)損壞

如果電源接通正常，空載條件下電動機(jī)仍不能運(yùn)轉(zhuǎn)，則表明電動機(jī)損壞。繞組接地、缺相、匝間短路故障、過載運(yùn)行和繞組相間等都會造成電動機(jī)損壞。這些故障相應(yīng)的診斷方式為：對繞組短路故障可使用萬用表或兆歐表對不同相間的絕緣電阻進(jìn)行檢測，檢測時要拆分開電動機(jī)引線的所有連線。如果絕緣電阻值低于0.2 MΩ或直接顯示為0，則表明出現(xiàn)相間短路；對三相繞組的電流分開測量，短路相的電流顯示會比較高；使用短路探測器對繞組件短路進(jìn)行檢測；對三相繞組電阻進(jìn)行電橋檢測，短路相的電阻值通常較小。針對接地故障，可對電動機(jī)繞組對地的絕緣電阻進(jìn)行搖表探測。如果絕緣電阻值在0.2 MΩ以下，則表明電動機(jī)受潮嚴(yán)重。采用校驗(yàn)燈或萬用表電阻檔分段檢查，如果校驗(yàn)燈顯示過暗或電阻過低，則表明繞組受潮嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行烘干維護(hù)；如果電阻顯示為0或校驗(yàn)燈亮度正常，則表明繞組出現(xiàn)接地。繞組接地通常出現(xiàn)在繞組凸出槽口處、電源線進(jìn)線孔處和電動機(jī)出線孔處。對繞組凸出槽口位置的接地可使用絕緣紙或竹片將繞組與鐵芯隔開，如果檢查接地失效后再涂層絕緣漆。

2.2.2 刀架電源相序混亂或缺相

刀架電動機(jī)的相序混亂通常發(fā)生在新裝刀架或機(jī)床維修后。處理時要斷開電源，調(diào)整電動機(jī)相序。電動機(jī)不動作但存在異常聲響，則可能是電源繞組一相出現(xiàn)斷路，檢查并修復(fù)接觸器或開關(guān)的動靜觸頭，使接觸恢復(fù)正常。

2.3 刀架鎖不緊

出現(xiàn)刀架鎖不緊的故障情況及其維修措施如下：①刀架機(jī)械鎖緊結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常。將刀架拆分，檢查機(jī)械構(gòu)件，特別是定位銷位置是否出現(xiàn)磨損破壞。②刀架反轉(zhuǎn)異常。根據(jù)刀架不動作時的檢查方式，對刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制回路進(jìn)行檢修。③刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)

時間不足。檢查并重新整定系統(tǒng)反鎖周期參數(shù)，通常將時間設(shè)定在1.2 s左右。

2.4 電動機(jī)軸承故障

刀架電動機(jī)在使用熱斷路器時故障發(fā)生率通常很低。但是，如果平時缺少相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)，尤其是采用風(fēng)槍除鐵屑或使用乳化液進(jìn)行冷卻，則軸承很可能會因進(jìn)水造成軸承潤滑環(huán)境差，軸承易出現(xiàn)損壞、生銹和卡殼等。故障處理時應(yīng)對軸承進(jìn)行全面檢查。如果軸承損壞程度較輕，則做好潤滑處理和保養(yǎng)維護(hù)即可；如果軸承損壞嚴(yán)重，則應(yīng)當(dāng)更換新的軸承。

3 結(jié)束語

電動刀架的故障維修質(zhì)量將直接關(guān)系著數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的安全性和可靠性，因此，相關(guān)技術(shù)與維修人員應(yīng)加強(qiáng)對有關(guān)數(shù)控機(jī)床電動刀架的故障維修分析，總結(jié)電動刀架常見故障問題及相應(yīng)的處理措施，逐步提高電動刀架故障維修水平。

參考文獻(xiàn)

[1]范芳洪，石金艷.數(shù)控車床電動刀架的故障維修兩例[J].機(jī)械工程與自動化，2011，13（14）：74-75.

〔編輯：劉曉芳〕