數控車床電動刀架故障診斷與維修思考

摘要：本文主要對于電動刀架常見故障診斷與維修方法進行分析，主要包括電動刀架換刀時不動作、電動刀架換每把刀時都轉不停、某一個或幾個刀號換刀轉不停、刀臺換刀時過沖太大或不到位、刀架鎖不緊問題，希望對于今后數控車床電動刀架維修和保養具有一定幫助。

關鍵詞：數控車床，電動刀架，故障診斷、維修思考

1.引言

這里分析數控機床的故障類別，主要包括進給類、主軸類、刀架類、驅動類和系統類等。在機床運行過程中，數控車床的電動刀架具有重要作用，因為如果其發生故障，則會引起報廢工件、甚至造成卡盤與刀架碰撞。另外，數控車床故障中，刀架故障所占的比例比較高[1，2]，因此，本文主要結合自身實踐經驗，對于電動刀架的常見故障的診斷與維修進行論述和探討。

2.電動刀架常見故障診斷與維修方法探討

2.1.電動刀架換刀時不動作

2.1.1.刀架電機電源缺相或相序錯

在機床大修或更換新刀架后，有時會出現刀架電機電源相序錯的問題。這時，應該在切斷電源后，進行相關的電機相序調整。如果出現不轉的電機且無聲音，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，對于電源是否有電壓進行判斷，當三相電壓平衡時，則說明故障發生在電動機，為了更好尋找斷線的繞組，應該對于電動機三相繞組的電阻進行仔細檢查。如果出現電動機不轉的情況，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，這樣在電機供電回路中就容易出現缺相情況，應該對于動、靜觸頭進行調整并修復。對于線路某相缺相的情況，應該對于查處的斷線處進行牢固連接；對于接觸不良的電動機繞組連線間虛焊問題，電動機繞組連接線應該認真檢查，并進行焊牢處理；外部接入電源故障的仔細排查則應該在電力電源缺相過程中進行。

2.1.2.刀架機械卡死。如果發生相應的機械卡死，過載報警會在刀架電機堵轉時發生。另外，應該脫開刀架與電機，在排除機械卡死故障過程中，蝸桿可以使用扳手進行盤動，機械卡死則不能進行正常的轉動。這里，應該刀架按照一定正確順序進行拆開，對于聯軸器、各種銷釘、中軸進行仔細檢查，發現有無變形情況，碰撞變形則往往是引起刀架機械卡死的原因。

2.1.3.刀架電機損壞問題

電機損壞可以通過電源正常空載下電機并不轉而判斷。在電機損壞中，一般包括相關的匝間短路故障、繞組接地、過載運行、繞組相間、缺相等。

對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該通過萬用表、兆歐表進行檢查，相間短路可以通過其數值在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。

對于接地故障的檢測方法來說，電機繞組對地的絕緣電通過搖表來進行檢測，電機嚴重受潮則是通過絕緣電阻低于0.2兆歐來進行判斷，此時需要進行相應的烘干處理。在電動機出線孔有時會發生繞組接地，當存在不嚴重的接地情況下，可以在定子鐵芯與繞組之間進行竹片或絕緣紙的插入，當經過檢查后，發現已經不再接地，在經過相關的包扎并涂絕緣漆處理，方可繼續使用。

2.1.4.刀架電機無電源接入。電機上電源輸入端在MDI方式下沒有電壓，則應該對于接觸器KM1和電柜中中間繼電器KA4進行判斷，觀察有無動作。當KA4線圈得電，判斷KM1是否吸合，輸給電機的三相電電線斷線或者常開觸點損壞則會在KM1吸合情況下發生，當沒有動作發生在KM1中，則有可能存在KA4觸點接觸不良、繼電器KA4壞或者觸點上電源斷線；當KA4線圈無電時，應該仔細檢查PLC輸出信號Y0.3是否斷線。

2.2.電動刀架換每把刀時都轉不停

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

第二，對于發訊盤上霍爾元件來說，沒有正確的電源往往引起發訊盤電源故障，此時，刀具到位應答信號就不能夠產生。發訊盤接入電源應該進行仔細檢查。系統24V出線端應該首先用萬用表進行檢查，判斷是否正常存在輸出電壓，當不存在時，則說明應該修理電源，此為系統電源故障；如正常，則應該對于刀架上的+24V、0V與系統的接線進行檢查，判斷是否出現斷路情況；判斷24V與0V間的短路能否把24V電壓拉低；斷路現象是否存在于24V與0V間中，電源不能構成回路往往是由于潮濕的環境線路中的發訊盤容易出現老化斷線的情況。

第三，所有霍爾元件損壞。如果存在對應刀位無斷路時，高電平在對應的刀位線輸出，則說明霍爾元件無損壞，反之，應該對于刀架發訊盤或者相關的霍爾元件進行更換。但是，在實際中，同時損壞所有霍爾元件的幾率比較低。

2.3.電動刀架其余刀信號正常，而某一個或幾個刀號換刀轉不停

第一，發訊盤此刀位信號線存在斷線或者接觸不良情況。對于發訊盤該刀位信號進行判斷，若在正常情況下，則應該對于PLC刀具到刀位輸入線號狀態的變化進行檢查。此刀位信號線與PLC系統的連線不存在接觸不良或者斷線，則按照規定進行連接即可。

第二，刀位霍爾元件出現損壞。刀架轉不停是由于哪個刀位所引起應該進行首先確定，該刀號換刀指令在系統輸入后，對于該刀位信號點進行萬用表測量，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，應該進行相應的更換霍爾元件工作。

第三，電路故障發生在PLC系統的刀位信號接收中。當對于刀位信號接線、霍爾元件檢查后，沒有問題，則可以說明故障存在于PLC系統輸入信號接收電路中，應該采取相應板卡的更換工作。

2.4.刀臺換刀時過沖太大或不到位

第一，在圓周方向，刀架上蓋打開則是相對霍爾元件太前或太后，對于相關的霍爾元件、磁鋼位置進行查看，判斷錯位情況發生，若發生錯位，應該及時進行調整。

第二，分析機床動作控制程序過程，正轉停止和反轉開始之間過程中，刀架電機存在一定的較長的延時。應該對于PLC中定時器的延時時間進行調整。

2.5.刀架鎖不緊問題

第一，刀架機械鎖緊機構存在故障。對于刀架內部的機械部件進行檢查，判斷定位銷是否損壞則是關鍵問題。

第二，不能反轉刀架。刀架電機反轉控制線路的排查中，利用刀架不能旋轉的檢查方法。

第三，刀架電機的反轉時間不夠的問題。系統反鎖時間參數應該進行調整，一般把時間設定為1.2s。

3.結束語

對于復雜多樣的數控機床來說，要想熟練掌握電動刀架的控制，就要涉及到PLC、低壓電器、傳感器、機械設計等多方面的知識，我們應該根據故障現場進行充分分析，掌握常用檢測工具的使用，確定合理的檢測步驟，以及明確科學的診斷方法，這樣能夠有助于故障的快速排除。

參考文獻：

[1] 王海麗， 馬春翔， 邵華， 等. 車削過程中刀具磨損和破損狀態的自動識別[J].上海交通大學學報， 2006，40（12）.

[2] 孫宇. 單片機在機床刀具過載保護與自動調整過程中的應用[J]. 微處理機， 2003，（3）.

作者簡介：

易尚文（1978.9-）男，湖南省冷水江市，本科，工學學士，機械工業講師，機修鉗工技師，機修鉗工考評組長。研究方向：機械設備維修，工學結合一體化教學，塑料模具設計制造，班主任工作。