淺談CKA6150數(shù)控車床電動(dòng)刀架撞刀后故障分析及排除

宋雪梅

摘 要：CKA6150數(shù)控車床在使用過(guò)程中，由于操作失誤，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)刀架撞刀現(xiàn)象。本文以LDB4-125（C6150）型四工位的三端齒定位機(jī)構(gòu)方刀架為例，主要以數(shù)控車床在教學(xué)過(guò)程中一次嚴(yán)重的撞刀現(xiàn)象引發(fā)的刀架故障為切入點(diǎn)，分析刀架結(jié)構(gòu)及工作原理，進(jìn)行故障分析、故障判斷、故障維修。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)刀架；撞刀；霍爾元件；互換法

隨著科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)以其勢(shì)不可擋的態(tài)勢(shì)被應(yīng)用到了各行行業(yè)當(dāng)中，由此也推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用。作為高精度高效率的數(shù)控設(shè)備之一，數(shù)控車床是綜合了自動(dòng)控制、機(jī)械加工以及檢測(cè)與計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)于一身而形成的自動(dòng)化設(shè)備，數(shù)控加工技術(shù)受到了制造業(yè)的青睞。然而，盡管當(dāng)前數(shù)控車床不論是在效率、品質(zhì)還是加工水平上都得到了較大的提升，然而隨著時(shí)間的推移，數(shù)控車床同樣存在著各種故障，而給數(shù)控車床的正常使用和操作人員的安全造成一定的威脅。我校的實(shí)訓(xùn)車間使用的是CKA6150數(shù)控車床，在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于操作失誤，出現(xiàn)刀架撞刀現(xiàn)象。故障的大小程度不一，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刀架內(nèi)部元件。雖然各廠家所生產(chǎn)的刀架的結(jié)構(gòu)、尺寸各不相同，但無(wú)論是哪一類電動(dòng)刀架，故障原因大多雷同，維修方法也可以互相參考。但如何才能盡快地解決刀架故障呢？首先要了解刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，熟悉其機(jī)械原理；其次要了解電氣原理，熟悉其電氣接線。這樣才能迅速判斷故障屬于機(jī)械故障還是電氣故障？下面我們就以此次故障中的LDB4-125（C6150）型四工位電動(dòng)刀架為例進(jìn)行論述。

1 故障起因

學(xué)生在實(shí)習(xí)加工過(guò)程中，粗心大意將程序編寫錯(cuò)誤，導(dǎo)致在精加工時(shí)，造成在執(zhí)行換刀過(guò)程中，刀具飛速撞上卡盤，致使主軸撞停，刀架扭轉(zhuǎn)近45度、卡死。

2 故障分析

故障分析前，我們先了解刀架結(jié)構(gòu)及機(jī)械原理。

2.1 LDB4-125型刀架的結(jié)構(gòu)

LDB4-125型刀架為典型的三端齒定位機(jī)構(gòu)四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床普遍采用的類型，由銷盤、內(nèi)端齒、外端齒盤組合成， 采用國(guó)際先進(jìn)的三端齒精定位，蝸桿傳動(dòng)，螺紋升降夾緊的工作原理。實(shí)現(xiàn)了上刀體轉(zhuǎn)位時(shí)無(wú)需抬起，從而排除了冷卻液及切削對(duì)刀架轉(zhuǎn)位時(shí)的侵?jǐn)_，徹底可靠地解決了刀架的密封問(wèn)題。同時(shí)電氣方面采用無(wú)觸點(diǎn)霍爾開關(guān)發(fā)訊，使用壽命長(zhǎng)。

2.2 LDB4-125型刀架換刀過(guò)程及原理（FANUC系統(tǒng)）

該刀架可安裝四把不同的刀具，轉(zhuǎn)位信號(hào)由加工程序指定。程序中出現(xiàn)換刀指令，微機(jī)就發(fā)出換刀信號(hào)送給PMC，控制繼電器動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪、蝸桿、螺桿將銷盤上升至一定高度時(shí)，離合銷進(jìn)入離合盤槽，離合盤帶動(dòng)離合銷，離合銷帶動(dòng)銷盤，銷盤帶動(dòng)上刀體轉(zhuǎn)位，當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到程序中指定的刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)送給PMC，控制繼電器動(dòng)作，電機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷進(jìn)入反靠盤槽，離合銷從離合盤槽中爬出，刀架完成粗定位。同時(shí)銷盤下降端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。反轉(zhuǎn)時(shí)間到，繼電器動(dòng)作電機(jī)停止，并向微機(jī)發(fā)出回答信號(hào)，換刀結(jié)束。

2.3 故障原因分析

2.3.1 觀察并檢測(cè)

（1）觀察刀架體與刀架底座之間的四周間隙均勻。

（2）用手?jǐn)[動(dòng)刀架，無(wú)明顯的晃動(dòng)現(xiàn)象。

（3）啟動(dòng)換刀程序，電機(jī)啟動(dòng)但刀架不能回轉(zhuǎn)，紋絲不動(dòng)。

（4）用內(nèi)六角扳手正轉(zhuǎn)蝸杠，刀架運(yùn)動(dòng)不靈活；反轉(zhuǎn)蝸桿，刀架不動(dòng)。

2.3.2 故障判斷

刀架體與刀架底座之間四周間隙均勻，說(shuō)明刀架中心軸無(wú)彎曲損壞；故障發(fā)生前正在執(zhí)行換刀程序，電機(jī)正常工作沒(méi)有問(wèn)題，且啟用換刀功能時(shí)，電機(jī)有啟動(dòng)聲，可大膽排除電機(jī)故障；根據(jù)刀架抬升一段距離并扭轉(zhuǎn)近45度、啟動(dòng)換刀功能刀架無(wú)回轉(zhuǎn)、用內(nèi)六角扳手正轉(zhuǎn)蝸杠時(shí)刀架運(yùn)動(dòng)不靈活，反轉(zhuǎn)蝸桿，刀架不能轉(zhuǎn)動(dòng)這幾方面的綜合現(xiàn)象，根據(jù)其內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)合其機(jī)械工作原理，可初步判定為刀架內(nèi)部機(jī)械發(fā)生故障。

3 故障維修

根據(jù)故障判斷，懷疑是刀架內(nèi)部機(jī)械裝置損壞，進(jìn)行刀架拆裝檢查。打開上蓋，拆下發(fā)信盤、霍爾元件、磁鋼、大螺母，發(fā)現(xiàn)機(jī)械內(nèi)部有斷裂的反靠銷和螺栓。由此可診斷出刀架卡死的原因是因?yàn)樽驳逗?，在?qiáng)大的外力作用下導(dǎo)致刀架內(nèi)部的反靠銷發(fā)生斷裂，卡在粗定位盤槽和刀架體內(nèi)。

4 故障排除及相應(yīng)調(diào)試

由于沒(méi)有相應(yīng)的零件可以用于維修，而現(xiàn)場(chǎng)有其他能正常使用的相同刀架，故采取了互換法，將其他正常使用的刀架拆下來(lái)，安裝到這臺(tái)數(shù)控車床上。安裝后，啟動(dòng)換刀功能檢查回轉(zhuǎn)刀架，出現(xiàn)刀架旋轉(zhuǎn)不停，直至出現(xiàn)1012號(hào)報(bào)警（1002：T00L RUN OVERTIME OR NO SIGNAL），查看PMC的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀位信號(hào)沒(méi)有變化，也就是沒(méi)有到位信號(hào)輸出，懷疑霍爾元件損壞；重新?lián)Q好霍爾元件，啟動(dòng)換刀功能，刀架仍然旋轉(zhuǎn)不停，故障沒(méi)有排除，懷疑是I/O板的刀位信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，用萬(wàn)用表檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電壓過(guò)低，沒(méi)有達(dá)到要求，重新?lián)Q好I/O板，啟動(dòng)換刀功能，檢查刀架是否正常，發(fā)現(xiàn)刀架不定期過(guò)位或不到位，調(diào)整霍爾元件與磁鋼的相對(duì)位置，換刀正常，刀架故障解除。最后，在加工之前采用試切的方式檢查，刀架的鎖緊力度正常，可以正常投入使用。此次維修則成功完成。

此次撞刀后刀架的故障既有機(jī)械故障也有電氣故障，大多數(shù)情況下，機(jī)械故障就是定位銷、反靠銷發(fā)生斷裂；電氣故障就是霍爾元件和I/O板上的接口發(fā)生故障，維修起來(lái)比較方便。

總之，數(shù)控車床在使用過(guò)程中，我們常見的故障有刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統(tǒng)顯示類、驅(qū)動(dòng)類、通信類等故障，而其中刀架故障占有很大的比例。故障后機(jī)床暫時(shí)不能使用，這就造成了在時(shí)間上的人力、物力資源浪費(fèi)。如果我們能對(duì)其進(jìn)行一些基本的維修，便可節(jié)約成本，節(jié)省時(shí)間，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。此次對(duì)刀架的維修時(shí)間較短，且維修過(guò)程也涉及了刀架的其他問(wèn)題，為以后的刀架維修奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王敘.數(shù)控臥式車床立式回轉(zhuǎn)刀架的故障診斷維修及保養(yǎng)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2013，（2）：7-8.

（作者單位：大連市技師學(xué)院）