數控裁剪機刀頭的故障診斷與分析

秦少鋒

【摘 要】數控裁剪機刀頭是執行數控裁剪機剪裁運動的關鍵部件，但是數控裁剪機的工作環境比較惡劣，在長期的運轉過程中，數控裁剪機刀頭容易受到損壞。文章主要介紹了數控裁剪機刀頭的結構，提出了其出現故障的原因，并對故障產生的原因進行分析，對數控裁剪機刀頭的故障排除有一定的指導意義。

【關鍵詞】裁剪機刀頭;故障檢測;維護分析

【中圖分類號】TG659 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）10-0036-02

0 引言

紡織工業是中國重要的輕工業之一，在國民經濟中占有一席之地。隨著紡織工業對自動化機器的采用程度逐漸提升，采用傳統的技術使用手工裁剪設備進行生產時，由于效率低，一種高效率、高性能的服裝裁剪設備應運而生，取代了傳統方式。在當前背景下，高頻振動刀的數控裁剪機被研發出來，它具有機器自動化性能優異，生產加工速度快，產品加工時間短，材料使用率高，材料裁剪質量好，以及不受人為因素影響等諸多優點，因此深受各大服裝企業的青睞。

數控切割機刀頭是執行數控切割機切割運動的關鍵部件。然而，數控切割機對工作環境的要求相當苛刻。在長期運行期間，數控切割機的刀頭容易損壞，如果刀頭的振動超過規定的范圍，可能會導致軸承或電路板損壞，電機鎖緊、螺母松動，偏心軸下降，這些都可能導致刀頭性能下降甚至不可用，使生產加工受到影響，還可能引發重大安全事故，例如刀片飛出。刀片在高速運轉下，損壞程度是無法估量的。因此，非常有必要診斷和分析刀頭。刀頭故障分析可以指導刀頭的維護工作，為企業節省大量的人力、物力，提高企業的經濟效益。

1 數控裁剪機刀頭結構

數控裁剪機刀頭是數控裁剪機的重要部位，它主要把電機的旋轉運動轉換成上下重復直線運動對布料進行裁剪，使被切割后的材料邊緣更完整（如圖1所示）。

在活動座架上設置有振動機構，該振動機構驅動上下來回振動，偏心軸在鎖緊螺母的作用下與電機上的電機軸連接，偏心軸與滾動軸承相連接，連接環與滾動軸承連接，偏心軸轉動使連接環上下運動，連接環與連接桿通過螺栓連接。電機在工作時旋轉帶動偏心軸，從而使連接環帶動連接桿使刀片進行上下往復的切割運動。

2 刀頭常見故障類型

刀頭如果在運行時出現故障，刀頭的振動一般都會發生變化，加工時聲音也會產生變化。因此，可利用聲音判斷刀頭是否出現問題，如果出現問題，刀頭的噪聲會變大。刀頭的振動是由小變大的漸進過程，一般是緩慢發生的，但是有時候刀頭的振動也會突然開始變大。便攜式振動檢測儀用于采集數控切割機刀頭的振動信號，利用時域、頻域等指標分析故障原因，找出故障點，進而有針對性地規劃和維護，以確保生產的順利進行。

2.1 偏心軸配重質量

當刀頭的振動增大時，特別是當振動突然變大時，大多數情況是由偏心軸的偏心質量引起的。偏心軸偏心的主要原因如下：刀頭在加工過程中，由于加工問題，存在偏心質量;偏心軸在高速運轉的情況下，與軸承之間的摩擦會引起不均勻的磨損或腐蝕（如圖2所示）;偏心軸與連接環存在加工誤差。

偏心軸質量偏心的振動特性：①水平方向的振動最大，主要是隨著轉動頻率的變化而變化;②波形近似為正弦波;③水平方向和垂直方向之間的相位差約90°;④隨著偏心軸轉動速度的增加，刀頭振動幅度越大。

通過在現場進行轉子動平衡實驗，可以解決刀頭質量偏心引起的振動問題。

2.2 軸承異常

刀頭軸承出現故障的情況主要有以下幾種：①軸承安裝不當。軸承的裝配有問題，如軸承安裝尺寸偏差較大或者軸承在安裝過程中是使用蠻力進行安裝，導致軸承承受的載荷不均勻。②軸承表面損壞。在對軸承的運送過程中，如果由于載體或路面等原因，受到過振幅較小的振動，造成軸承滑動磨損，或者在安裝過程中有其他雜質落入、軸承潤滑不良和軸承與偏心軸不對中等情況，都會對軸承滾道表面造成損傷。刀頭在高速運轉的環境中，以上軸承異常情況都會導致軸承燒壞，從而使刀頭振動變大。軸承燒壞圖如圖3所示。

2.3 其他故障

刀頭中電機軸與偏心軸一般是通過鎖緊螺母聯接，刀頭在運轉過程中本身會產生振動，容易使鎖緊螺母松動，鎖緊螺母松動容易使刀頭的振動加大，電機軸與偏心軸之間產生磨損，所以一般需要使用膠水固定鎖緊螺母;零件加工過程中同心軸加工有誤差或者由于刀頭長期運轉時出現基礎松動、軸承磨損大等，就會造成軸系的同心度發生變化，造成零件在運轉過程中出現磨損，從而使刀頭的振動加大。

3 結論

綜上所述，目前應用于柔性材料加工的數控裁剪機刀頭在實際應用中受到內外部環境的影響會出現振動、加工不佳及停止工作等故障，嚴重影響了企業正常的生產經營，為了能夠解決這些故障，需要我們掌握刀頭出現故障的原因，根據我們平時積累的經驗，能夠很快并且精準判斷出刀頭的故障點，提高了企業的生產效率，縮短設備非計劃停機和維修時間，為生產提供了技術保障。

參 考 文 獻

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