數控車床電動刀架故障維修

范芳洪 湖南鐵道職業技術學院車機學院

引言

刀架的換刀精度對車床加工精度有很大的影響，刀架是數控車床很重要的一個部件，經濟型的數控車床配置國產刀架，高精度全功能的數控車床配置進口刀架，其中大部分是意大利的迪普瑪和巴拉法蒂刀電動刀架。這兩種刀架換刀穩定、可靠，換刀時間短、重復換刀精度高，故障率少，深得用戶的好評。由于廠家對技術的保密，兩種刀架的圖紙資料較少，刀架出現故障時，維修難度較大，維修周期較長，影響了生產進度。筆者從事多年這種刀架的維修，總結出一些實用的維修方法，希望能起到拋磚引玉的作用。

1 迪普瑪電動刀架的組成及動作過程

八工位BSV-N-160/8迪普瑪的電動刀架能實現雙向旋轉就近選刀，主要由刀塔本體和換刀傳動機構（刀塔核心）組成，如圖1所示，

圖1 : 迪普瑪刀架的組成

圖2 ：迪普瑪刀架核心部件的零部件

刀塔的核心部件由旋轉盤、傳動齒輪、定位盤、預定位盤和背帽墊片等附件組成如圖2所示。刀塔核心部件的裝配過程如圖3所示，圖中的①由定位鼠牙盤和旋轉牙盤組成，每個牙盤共24個齒，當刀盤轉到位后，定位盤和旋轉盤的齒會一一對應如圖中②所示，當圖中③中的預定位盤與圖中②相嚙合，刀架處于鎖緊狀態如圖中④所示，圖中⑤是預定位盤的另一端，有三個均勻分布的凸輪，其中的一個凸輪與旋轉盤的定位健相對應，圖中⑥是電機帶動的傳動齒輪，齒輪一端有三個滾輪與預定位盤嚙合，其中一個滾輪處設計有槽，當電機旋轉時，此槽帶動定位健使刀塔旋轉。

迪普瑪刀架換刀動作過程如下：刀架在換刀之前的狀態是鎖緊接近開關閉合高電平，刀架電機抱閘剎車，檢測刀位的編碼器的選通信號為高電平，預分度接近開關斷開為低電平，預分度電磁鐵失電。數控系統發出換刀指令后，刀架電機上的抱閘剎車斷電松開，刀架電機得電旋轉，刀架電機通過齒輪帶動刀架轉盤中的傳動齒輪轉動，由于預定位盤和刀架端面的鼠牙盤相嚙合，刀架轉動軸不能和傳動齒輪一起轉動，當傳動齒輪轉動一定角度后，預定位盤的端面凸輪滾進傳動齒輪一端的滾輪凹槽，預定位盤的端面齒和刀架端面的鼠牙盤脫離，傳動齒輪帶動預定位盤和刀架轉動軸一起旋轉實現就近選刀分度，到達目標刀位前一刀位且編碼器的選通信號由高電平變成低電平時，預分度電磁鐵得電將插銷插入預定位盤中的凹槽中，預分度接近開關得電變成高電平，刀架電機停止旋轉分度完成，延時30ms后，刀架電機反方向旋轉，由于插銷的作用預定位盤和刀架轉軸不能旋轉，電機帶動傳動動齒輪反向轉動，當預定位盤的端面凸輪脫離傳動齒輪的滾齒凹槽時，通過凸輪的最高點使預定位盤發生軸向移動，預定位盤端面齒和刀架端面鼠牙盤嚙合刀架鎖緊，刀架鎖緊接近開關變成高電平，刀架電機斷電反向旋轉結束，電機抱閘得電剎車，延時200ms預分度電磁鐵失電，插銷在彈簧力作用下復位，預分度接近開關變成低電平，換刀結束。

圖3 ：迪普瑪刀架核心部件的裝配

2 故障維修案例分析

故障現象：一臺FANUC oi TA CK7810數控車床配意大利迪普瑪電動刀架，在加工運行中，有時出現1020報警“刀架換刀失敗”而停機，重新換刀后，機床又能正常運行。

故障排除分析：在手動方式下換刀沒有報警，在MDI方式編寫換刀程序：T0100；G04 X5；T0400；G4 X5；T0500；G4X5 ………..M99；運行一段時間沒有任何報警。在加工中出現1020報警時，檢查發現刀架沒有鎖緊用手可以轉動，應該會出現1050號“刀架沒有鎖緊”報警。

分析該機床的梯形圖，在非手動方式下，X軸或Z軸在移動中如果刀架鎖緊信號X6.6或編碼器選通信號X6.4為低電平時出現1020號“換刀失敗（TURRET FAULT）”報警。換刀指令是單獨一行，每次報警時光標停留在有軸移動的換刀指令下一行，說明換刀指令已經執行完成了，要不然不會執行下一行的軸移動指令。每次換刀刀架都能分度到位，在刀架反向鎖緊過程中檢測到鎖緊信號為高電平“1”，從而系統完成換刀，這也是沒有出現1050號“刀架沒有鎖緊”報警的原因。雖然換刀指令已經執行完成，但在軸移動中系統檢測到刀架鎖緊信號為低電平就會出現1020號報警，可能的原因是鎖緊接近開關發出信號可靠性變差，在換刀過程中刀架沒有鎖緊時誤發出高電平信號，系統檢測這個信號認為已經完成換刀而執行下一行指令。拆下刀架鎖緊接近開關，重新換一個型號相同的接近開關，調好接近開關感應距離固定，開機加工，沒有出現1020報警，故障解除。

3 結束語

刀架是數控車床中動作比較頻繁的部件，出現故障率也比較高，出現故障時，不要盲目的動手，要認真觀察故障現象，根據換刀動作時序和刀架檢測信號的狀態，利用信號狀態診斷功能和PMC梯形圖，能很快的找出故障的原因，縮短故障維修時間，提高數控機床利用率。