电动刀架(共6篇)
电动刀架 篇1
1 引言
数控刀架属于数控车床上的关键功能部件, 一旦出现问题, 整个设备将无法工作, 而且刀架故障在数控车床故障中占有很大比例, 虽然各厂家所生产的刀架结构、尺寸各异, 但无论是哪一类刀架, 故障原因大多相同, 维修方法也可以互相参考。下面我们以西门子802C刀架常见故障为例来进行分析, 也可以为其它型号的刀架故障分析及处理提供参考。
2 常见故障现象
(1) 无论是手动换刀还是指令换刀, 刀架不转。
(2) 电动刀架换刀时, 某一刀位到位不停, 不能完成换刀, 其余刀位换刀正常。
(3) 电动刀架锁不紧。
3 相关知识
3.1 电动刀架的动作过程
刀架由电动机、蜗轮蜗杆机构, 传动轴, 蜗杆, 下齿盘, 上齿盘, 定位槽, 插销, 丝杠螺母机构, 反靠槽, 霍尔开关, 磁性板霍尔元件电路或干簧管、微动开关电路等组成。
电动刀架的动作过程是:
(1) 松开:刀架电动机与刀架内一蜗杆相连, 刀架电动机转动时与蜗杆配套的涡轮转动, 此涡轮与一条丝杠为一体的 (称为“涡轮丝杠”) 当丝杠转动时会上升 (与丝杠旋合的螺母与刀架是一体的, 当松开时刀架不动作, 所以丝杠会上升) , 丝杠上升后使位于丝杠上端的压板上升即松开刀架;
(2) 换刀:刀架松开后, 丝杠继续转动刀架在摩擦力的作用下与丝杠一起转动即换刀;
(3) 定位:在刀架的每一个刀位上有一个用永磁铁做的感应器, 当转到系统所需的刀位时, 磁感应器发出信号, 刀架电动机开始反转;
(4) 锁紧:刀架是用类似于棘轮的机构装的只能沿一个方向旋转, 当丝杠反转时刀架不能动作, 丝杠就带着压板向下运动将刀架锁紧, 换刀完成 (电动机的反转时间是系统参数设定的, 不能过长不能太短, 太短刀架不能锁紧, 太长电动机容易烧坏) 。
3.2 电动刀架的电气控制
刀架的换刀过程是通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算, 实现刀架的顺序控制。西门子802C数控车床采用的电动刀架的电气控制分强电和弱电两部分, 强电部分由三相电源驱动三相交流异步电动机正、反向旋转, 从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧等动作;如图1所示。图2是刀架控制的交流控制回路, 主要是通过KA3、KA4的闭合与断开来控制两个交流接触器KM3、KM4的导通和关闭, 来实现图1中的强电控制;弱电部分主要由位置传感器——发讯盘采用霍尔传感器发讯, 如图3所示, 这个模块是PLC的输入输出控制回路, 整个过程的控制是由这个模块来完成的。该电动刀架的电动机采用三相异步电机。
3.3 PLC刀架程序
当PLC应用程序由数控系统的信号接口或从机床控制面板得到换刀指令后, 控制刀架电机正转, 同时通过PLC的数字输入监控刀架的实际位置。如果刀架的实际位置等于指令刀具的位置, PLC应用程序控制刀架电机反转锁紧, 并启动延时控制。延时时间到达后, 刀架反转停止, 换刀过程结束。换刀子程序如下:本子程序控制由霍尔元件作为位置检测的简易车床刀架。子程序的两个输出控制两个接触器实现刀架电机的正转和反转。刀架正转为寻找刀具, 刀架反转为锁紧定位。
在自动或者MDA方式下可以通过T编程指令启动自动换刀, 也可在手动方式下, 利用手动换刀键启动换刀。一个短绌的按键可以换相邻的一个刀具。在刀架转动过程中, 接口信号“读入禁止” (V32000006.1) , “进给保持” (V32000006.1) 自动置位。直到换刀结束。这样在换刀过程没有完成时, 加工程序停止等待换刀结束。在急停、刀架电机过载、或程序测试生效等情况下, 换刀被禁止。
3.4 有关刀架参数说明
另外为了保证换刀能够正确进行, 系统一般还要设置一些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。
Tmax:刀架刀位数 (只允许输入4工位或6工位, 其他数值均被认为刀架无效) 。
M-time:选刀时间 (刀架电机顺时针旋转时为选刀过程) 。
C-time:刀架锁紧时间 (逆时针旋转时为锁紧过程, 一般根据具体刀架, 可设为1~1.6s左右) 。
T-key:手动换刀键
Ovload:刀架电机过载
T-cw:刀架正转输出
T-ccw刀架反转输出
T-LED:刀架工作状态显示
4 故障分析与维修
4.1 对于故障现象1, 故障分析与维修
正常情况下换刀指令发出后, 由PLC输出的信号Q0.4或Q0.5应输出为1, 此信号使接触器KM3或KM4吸合, 刀架应开始动作, 那么出现这种刀架不转的主要原因有以下几种:
(1) 刀架内部机械卡死。
(2) 电机三相电压不平衡或绕组不平衡, 或绕组对地短路, 三相电源某处松动, 引起电机电流过大, 使保护的电机QS跳闸。
(3) PLC正转输出Q0.4和反转Q0.5无输出。
(4) PLC正常输出, 检查相关接口电路接线端子是否松脱或断路。
4.2 对于故障现象2, 故障分析与维修
由于刀架能够连续运转, 所以, 机械方面出现故障的可能性较小, 主要从电气方面检查。正常情况下换刀指令发出后, 刀架应开始换刀, 换到所需刀位后, 由检测元件发出刀具到位信号, 刀架反转锁紧。那么出现这种到位不停故障的, 故障应锁定在检测输入电路。主要原因有以下几种:
(1) 此位刀的霍尔元件损坏——确认是哪个刀位使刀架转不停, 在系统上输入转动该刀位, 用万用表量该刀位触点对+24V触点是否有变化, 若无变化, 可判定为该位刀霍尔元件损坏, 更换霍尔元件。
(2) 此位刀信号线断路, 造成系统无法检测到位信号——检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路, 正确连接即可。
4.3 对于故障现象3, 故障分析与维修
(1) 发信盘位置没对正:
拆开刀架的顶盖, 旋动并调整发信盘位置, 使刀架的霍尔元件对准磁钢, 使刀位停在准确位置。
(2) 系统反锁时间不够长:
调整系统反锁时间参数即可 (新刀架反锁时间t=1.2s即可) 。
(3) 机械锁紧机构故障:
拆开刀架, 调整机械, 并检查定位销是否折断。
5 总结
本文从西门子802C电动刀架的动作过程、电气原理、刀架的PLC控制以及参数等方面分析了数控车床的换刀控制过程, 要迅速排除数控车床的刀架故障, 维修人员首先必须熟练掌握刀架相关的知识, 根据故障现象仔细分析、检查, 就果循因, 便能及时、有效地找到故障源, 对症下药, 迅速排除故障。
参考文献
[1]李善术主编.数控机床及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[2]西门子802C简明调试手册[Z].机床生产厂商文献, 2000.
[3]刘树青主编.数控机床故障诊断与维修[M].北京:人民邮电出版社, 2010.
电动刀架 篇2
1 电动刀架的机械结构和控制原理
1.1 电动刀架的机械结构
按照一般机床的结构体系, 电动刀架主要由下齿盘、蜗轮蜗杆机构、定位槽、电动机、反靠槽、传动轴、霍尔开关、蜗杆、磁性板霍尔元件电路、上齿盘、丝杠螺母、微动开关电路和插销组成。采用FANUC系统的数控机床通常使用PMC对电动刀架进行控制, 以完成信号的输入、输出等。
1.2 电动刀架的控制原理
1.2.1 控制过程
数控系统传输选刀T代码, 在CW信号输出时, 经过交流接触器和中间继电器后, 使刀架的电动机正常运转。在检查到霍尔元件的刀位信号后, 电动机停止运转。在输出CCW信号后刀架电动机会反转, 待刀架锁紧后即可完成整体控制过程。在数控系统出现异常现象时, 可通过断开刀架体与电动机的连通来判别是机械故障问题, 还是电气故障问题。利用数控系统的梯形图动态显示功能可检测电动机正、反转输出控制状况;利用数控系统的自诊断功能可判别发信盘信号状况等。
1.2.2 机电一体化的动作过程
在接收到换刀信号后, 刀架电动机开始正转, 利用升降机构和减速机构使上刀体到达指定位置, 这时离合盘开始动作。传动上刀体旋转到预定位置后, 发信盘立即传输相关刀位到位信息, 刀架电动机开始反向运转。在经过初定位后, 上刀体开始下落, 端齿盘完全啮合, 实现精定位过程, 并利用升降机构对刀架进行锁紧。
2 电动刀架常见故障诊断与维修措施
2.1 电动刀架换刀时运转不停
2.1.1 整体霍尔元件出现损坏
在相应刀位连通正常的状况下, 如果对应的刀位线不再进行高电平输出, 则表明霍尔元件出现损坏, 此时应及时更换刀架发信盘或发信盘上的所有霍尔元件。通常情况下, 整体霍尔元件几乎不可能同时出现损坏。
2.1.2 磁钢问题
磁钢问题主要包括霍尔元件与磁钢高度位置不精确、磁钢磁极装反、磁性较低或无磁等。如果磁钢在刀架升起过程中位置过高, 则应控制磁钢位置, 将其与霍尔元件对正;如果磁极装反, 重新调整磁极方向即可;当磁性较低时, 如果增强磁性后仍不能满足要求, 则要更换新的磁钢。
2.1.3 发信盘电源故障
如果发信盘位置的霍尔元件电源断路, 则刀位到位的信号便无法传输, 这时应对发信盘的接通电源进行检查。具体检查方法为:先使用万用表对系统24 V出线端进行检测, 观察输出电源是否存在异常。如果电压消失, 则表明为系统电源故障, 应对电源进行维修;如果电压正常, 则应检查系统与刀架接线位置是否存在断路。检查刀架上的0 V与24 V间是否存在断路, 或由于两者短路使24 V电压降低, 由于发信盘经常在湿度较高的环境下工作, 使线路可能出现老化断线, 进而造成电源无法形成回路。
2.2 电动刀架换刀时不动作
2.2.1 电动机出现损坏
如果电源接通正常, 空载条件下电动机仍不能运转, 则表明电动机损坏。绕组接地、缺相、匝间短路故障、过载运行和绕组相间等都会造成电动机损坏。这些故障相应的诊断方式为:对绕组短路故障可使用万用表或兆欧表对不同相间的绝缘电阻进行检测, 检测时要拆分开电动机引线的所有连线。如果绝缘电阻值低于0.2 MΩ或直接显示为0, 则表明出现相间短路;对三相绕组的电流分开测量, 短路相的电流显示会比较高;使用短路探测器对绕组件短路进行检测;对三相绕组电阻进行电桥检测, 短路相的电阻值通常较小。针对接地故障, 可对电动机绕组对地的绝缘电阻进行摇表探测。如果绝缘电阻值在0.2 MΩ以下, 则表明电动机受潮严重。采用校验灯或万用表电阻档分段检查, 如果校验灯显示过暗或电阻过低, 则表明绕组受潮严重, 应进行烘干维护;如果电阻显示为0或校验灯亮度正常, 则表明绕组出现接地。绕组接地通常出现在绕组凸出槽口处、电源线进线孔处和电动机出线孔处。对绕组凸出槽口位置的接地可使用绝缘纸或竹片将绕组与铁芯隔开, 如果检查接地失效后再涂层绝缘漆。
2.2.2 刀架电源相序混乱或缺相
刀架电动机的相序混乱通常发生在新装刀架或机床维修后。处理时要断开电源, 调整电动机相序。电动机不动作但存在异常声响, 则可能是电源绕组一相出现断路, 检查并修复接触器或开关的动静触头, 使接触恢复正常。
2.3 刀架锁不紧
出现刀架锁不紧的故障情况及其维修措施如下: (1) 刀架机械锁紧结构出现异常。将刀架拆分, 检查机械构件, 特别是定位销位置是否出现磨损破坏。 (2) 刀架反转异常。根据刀架不动作时的检查方式, 对刀架电动机反转控制回路进行检修。 (3) 刀架电动机反转时间不足。检查并重新整定系统反锁周期参数, 通常将时间设定在1.2 s左右。
2.4 电动机轴承故障
刀架电动机在使用热断路器时故障发生率通常很低。但是, 如果平时缺少相应的维护保养, 尤其是采用风枪除铁屑或使用乳化液进行冷却, 则轴承很可能会因进水造成轴承润滑环境差, 轴承易出现损坏、生锈和卡壳等。故障处理时应对轴承进行全面检查。如果轴承损坏程度较轻, 则做好润滑处理和保养维护即可;如果轴承损坏严重, 则应当更换新的轴承。
3 结束语
电动刀架的故障维修质量将直接关系着数控机床运行的安全性和可靠性, 因此, 相关技术与维修人员应加强对有关数控机床电动刀架的故障维修分析, 总结电动刀架常见故障问题及相应的处理措施, 逐步提高电动刀架故障维修水平。
参考文献
电动刀架 篇3
1 电动刀架的工作原理
要探究如何诊断电动刀架发生的故障, 就必须了解刀架的工作原理。电动刀架是由控制过程、一体化动作过程等两部分共同组成。
1.1 控制过程
数控系统将选刀T代码传输出去, 按照CW信号传送出去, 通过交流接触器与中间继电器之后, 促使电动机带动刀架正常运转。当检查到刀位信号后, 电动机就自动停止运转。如果接受到CCW信号, 带动刀架的电动机就会反转, 锁紧刀架后就能够实现整体控制过程。一旦数控系统发生了异常, 就断开电动机和刀架体的连接来诊断是电气故障还是机械故障。同时还能够利用数控系统中动态显示来对电动机的正反转输出进行检测;通过数控系统中自我诊断功能对发信盘信号状况进行判别。
1.2 机电一体化动作过程
一旦换刀信号传输到后, 刀架电动机就会开始正转, 通过升降机构与减速机构将上刀体动作到制定位置, 离合盘就开始动作。等到上刀体运动到预定位置后, 发信盘就会将相关信息传输出去, 刀架电动机收到信息开始反向运转。一旦初定位完成后, 上刀体即下落, 端齿盘进行啮合, 就实现了精定位, 通过升降机构锁紧刀架。
2 电动刀架故障的诊断
2.1 刀架换刀时无法停止运转
1) 霍尔元件损坏。如果刀位连接正常, 对应刀位先无法输出高电平, 可以诊断为霍尔元件损坏, 就要及时换刀架的发信盘或者发信盘上的霍尔元件。一般而言, 霍尔元件不可能整体发生损坏[1]。
2) 磁钢问题。磁钢问题包含了霍尔元件和磁钢高度位置不精确、磁极装反、磁性比较低等问题;一旦刀架上升时磁钢位置过高, 就应该控制磁钢的位置, 对正霍尔元件;假如磁极装反了, 对磁极方向重新调整即可;如果磁极较低, 增强了磁性之后依然无法满足要求, 就必须要更换新磁钢。
3) 发信盘电源故障。一旦发信盘霍尔元件发生电源短路, 更无法传输刀位到位的信号, 就要检查发信盘的电源。诊断方法是:使用万用表检测系统24V的出线端电压, 观察输出电源是否正常。假如电压消失, 可以诊断出系统电源故障, 就要维修电源;假如电源正常, 就要检查刀架和系统的接线位置是否有断路。检查刀架电源0~24V电压是否存在断路, 或者因短路降低了24V电压, 因发信盘常常处于湿度较高的环境下工作, 线路极易老化断线, 自然影响回路正常工作。
2.2 换刀时电动刀架不动作
当换刀时, 电动刀架不动作可能是电动机损坏, 或者电源的相序混乱所致, 其分析过程如下。
1) 电动机损坏。接通电源后, 在空载时电动机依然无法运转, 说明电动机损坏。事实上, 造成电动机损坏的原因比较多, 比如绕组接地故障、缺相、过载运行、匝间短路故障等等, 如果是绕组短路故障, 就采用万用表检测不同相间绝缘电阻, 检测时必须要把电动机上所有引线拆分开。假如绝缘电阻值低于0.2 MΩ , 可以诊断为相间短路。分开检测三相绕组电流, 某相电流远远超过其他两相可诊断为短路相;就要采用短路探测器检测绕组件的短路;如果采用电桥检测三相绕组电阻, 短路相上电阻远远低于其他两相。而接地故障, 采用摇表探测电动机绕组对地绝缘电阻, 假如绝缘电阻值低于0.2 MΩ , 说明电动机严重受潮[2]。采用万用表电阻档或者校验灯进行分段检查, 校验灯电阻过低或者显示过暗, 说明绕组严重受潮, 就必须要烘干维护;假如电阻显示0 或者校验灯的正常发亮, 说明绕组出现了接地。绕组接地常常有几种可能, 即为绕组凸出槽口处、电动机出线孔处、电源线进线孔处。如果是绕组凸出槽口的位置接地可以采用绝缘纸或者竹片把绕组和铁心隔开, 当检查完接地时之后还要涂上一层绝缘漆。
2) 刀架电源出现相序混乱或者缺相。一旦电动机相序混乱必然影响电动刀架正常工作, 这种现象常常在新装刀架或者机床维修之后可能发生。进行处理时一定要断开电源, 要对电动机的相序进行调整。电动机无法动作却有异常声响, 可能是一相发生断路, 因此就必须要重点检查接触器或者开关上动静触头, 维修后可恢复正常。
2.3 刀架锁不紧
如果刀架锁不紧必定影响正常运行, 对这种故障的诊断如下方法如下:1) 刀架机械锁结构发生异常, 就把刀架拆分开, 对机械构件进行检查, 尤其要检修定位锁的位置是否磨损破坏;2) 刀架反转, 按照刀架不动作的检查方式, 检查电动机的反转控制回路[3];3) 电动机反转的时间不够, 对系统的反锁周期参数进行检查, 一般是把时间设定到1.2s左右。
2.4 电动机的轴承故障
如果刀架电动机平时没有及时进行维护保养, 特别是风枪除铁屑或者采用乳化液冷却, 那么轴承就可能因为进水而影响轴承的润滑环境, 极易造成轴承发生损坏、卡壳与生锈等等。处理故障时就要全面检查轴承, 如果损坏的程度不大, 只需要进行润滑处理与保养维护, 但是轴承的损坏比较严重, 就必须要更换新轴承。
3 结束语
数控电动刀架在生产过程中存在各种刀架故障, 影响着数控车床的正常运转。因此笔者依据自己经验分析了几种故障产生的原因, 同时提出解决方案建议, 缩短了排查刀架故障的时间, 提高了维修效率。
参考文献
[1]范芳洪, 石金艳.数控车床电动刀架的故障维修两例[J].机械工程与自动化, 2011, (14) .
[2]卢亮亮.数控电动刀架的故障诊断与维修[J].科学中国人, 2015, (7) .
电动刀架 篇4
1.1 电动刀架的结构
数控机床的电动刀架主要是由下齿盘、动机、传动轴、霍尔开关、上齿盘、微动开关电路等组成。数控机床系统一般通过PMC给予刀架输入、输出信号来控制刀架的运转。
1.2 电动刀架的运行原理
数控机床采用T代码进行选刀操作, CW信号通过接触器和中间继电器传递给电动刀架上的电动机, 使其能正常运转。当检测到霍尔元件的信号时, 刀架停止运动。刀架的反转运动是通过CCW信号控制的, 当刀架自由度被完全限制住后, 即可完成所需的所有控制过程。当数控系统的信号发送至刀架电动机, 刀架运行不受预期控制时, 需要将刀架整体与电动机断开, 检查判断是机械问题还是软件通讯问题。电动机的正、反转运动情况可通过数控系统的梯形图动态显示;利用数控系统的自诊断功能可判别发信盘信号状况等。
当刀架电动机收到系统发出的换刀信号后, 刀架上的电动机正转, 刀体借助相关机械机构到达预先设定的位置, 然后离合盘执行相应操作。当刀体传送至预定的位置户, 发信盘将刀具到位信息发送给控制系统, 控制系统向刀架电动机发送反转指令, 刀架电动机反转。经过初定位后, 上刀体开始下落, 端齿盘完全啮合, 当位置被判断为正确位置时, 刀架自由度被升降机构限制住。
2 电动刀架常见故障判断及应对方法
2.1 电动刀架换刀时运转不停
(1) 设备霍尔元件出现损坏。当设备换刀时电动机运转不停时, 首先检查机械结构连接是否出现问题, 若检查无问题, 且对应的刀位线无法进行高电平输出, 则霍尔元件出现问题。维修方法是:霍尔元件的损坏无法一一进行检测, 则更换刀架发信盘上的所有的霍尔元件。一般来说, 霍尔元件整体损坏的概率可以忽略不计。
(2) 磁钢问题。当数控机床磁钢出现问题时, 主要是由于以下三种原因造成的:1) 霍尔元件与磁钢位置有高度差;2) 磁极未能正向安装;3) 磁钢磁性较弱或者直接无磁。
霍尔元件与磁钢位置有高度差时, 则需要调节磁钢的位置, 使其与霍尔元件的位置相对应;当磁钢磁极未能正向安装时, 也会出现电动刀架换刀时不停顿的现象, 这时需要反转磁极;当出现磁性较低或无磁时, 需要增强磁钢的磁性, 若仍不能满足需要, 则更换新的。
(3) 发信盘电源故障。若发信盘上的霍尔元件的电路出现问题时, 会造成刀位的信号无法与系统控制面板通讯。出现这种情况时, 需要对发信盘上的电源进行检查:用万用表对24V的出线端进行检查, 看是否有电压。如果没有电压示数, 则表示电源故障, 需要对电源进行维修或者更换。由于发信盘的工作环境较为潮湿, 宜出现线路老化, 所以还需要着重检查这部分的线路, 看是否存在短路、断路问题。
2.2 电动刀架换刀时不动作
(1) 电动机故障。用万用表检查电动机输入线路, 并将电动机载荷去掉, 如果检测到输入电压正常, 但是电动机仍然不能正常运转, 则说明电动机损坏。绕组接地、缺相、匝间短路故障、过载运行和绕组相间等都会造成电动机损坏。对这些问题的判别方法如下:用万用表检查不同相间的绝缘电阻, 注意应将测量的两相单独隔离出来进行测量, 如果电阻不大于0.2 MΩ, 则说明相间短路, 然后检测三相绕组的电流, 电流显示较高的为短路相;接地故障可对电动机绕组对地的绝缘电阻进行探测, 如果电阻不大于0.2 MΩ, 说明电动机受潮, 用万用表对电阻进行分段检测, 电阻值低的位置电动机绕组受潮严重, 应烘干处理, 如果读数为0, 则说明绕组接地, 对接地部分可采用绝缘纸隔开, 若还不起作用, 则需要涂层绝缘漆。
(2) 刀架电源相序混乱或缺相。新刀架安装后或者机床损坏进行维修后很容易发生刀架电动机相序混乱的情况, 这主要是由于人为接线因素造成的, 在处理该问题时, 需要切断电源, 对相序进行调整。
电动机有时还会出现缺相问题, 这时电动机的表现方式为:电动机不动作且存在异常声响, 检查接触器线路是否接触不良, 还需要对开关的动静触头进行检查, 若出现接触不良情况, 及时进行检修, 使输入电动机的各相接触正常。
2.3 刀架锁不紧
有时数控机床刀架会出现升降机构对刀架的锁紧故障, 此时严重影响设备的正常运行, 出现问题及解决方法如下:
(1) 锁紧刀架的机械结构故障。将该机构拆分, 检查对应机构是否磨损严重, 影响正常的机械配合, 对不能正常使用的零件, 及时进行更换。
(2) 刀架反转时出现异常情况。检查相关机械结构是否出现异常, 若出现异常则进行检修;还需要对线路问题以及软件控制程序进行检查。
(3) 刀架电动机反转后未停止在正确位置。检查反转时间是否合适, 一般是1.2 s左右, 还需要检查系统参数设定。
2.4 电动机轴承故障
数控机床在平时需要进行相应的保养维护, 定期进行设备润滑等。若轴承润滑不畅或者有进水现象, 则会破坏轴承的润滑环境, 轴承容易出现生锈、损坏现象。当出现这种情况时, 需要对轴承破坏程度进行检查, 若无大碍, 则及时进行补油润滑和定期保养;若损坏严重, 则需及时更换, 以防影响整个设备的稳定性及运行精度。
3 结束语
数控机床电动刀架直接影响着整个数控设备的稳定性和可靠性, 因此学会对电动刀架相应问题的处理有着重要意义。相关操作维护人员需要加强对这方面的认识, 学习更多处理问题的方法, 对日常出现的问题进行及时总结记录, 并给出相应解决方法, 逐步提高自己的维护设备的水平。
摘要:数控机床运行的稳定性以及加工效率与电动刀架的工作情况息息相关。当电动刀架在机床运行过程中发生问题时, 轻则使工件的加工中断造成废品的产生, 严重时会发生破坏性的事故。正因为电动刀架在机床中起到如此重要的作用, 所以本文对数控机床电动刀架的故障维修进行研究分析, 对机床的稳定性有重要的意义。本文作者结合多年来的工作经验, 对数控车床电动刀架的故障维修措施进行了研究, 具有重要的参考意义。
关键词:数控车床,电动刀架,故障,维修
参考文献
[1]范芳洪, 石金艳.数控车床电动刀架的故障维修两例[J].机械工程与自动化, 2011, 13 (14) :74-75.
[2]王建强, 潘王琴, 张棉好.基于Mach3的开放式数控车床系统换刀宏程序开发[J].制造业自动化, 2012 (05) .
电动刀架 篇5
关键词:四工位刀架,故障,维修
电动刀架是数控车床的重要组成部分, 在机床运行中起着至关重要的作用, 一旦出现故障, 就可能造成工件作废, 甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故, 本文主要结合电动刀架的工作原理, 对数控车床四方刀架在使用过程中出现的故障现象进行系统分析, 针对不同的故障原因, 提出相应的诊断与维修方法。
1 刀架控制系统电气线路连接图
本文阐述的四工位车床刀架电机采用三相交流380V供电, 正转时驱动电机正转, 反转时刀架自动锁死, 为了保证刀架完全锁死, 保证刀具的定位精度, 在PLC参数中设置了0.5s的反转锁死时间。每把刀具都各有一个霍尔位置检测开关。图1为四工位刀架控制线路图。
2 四工位刀架换刀过程
四方电动刀架是以电动机为动力, 带动蜗杆旋转, 蜗杆带动蜗轮转动, 再带动刀具实现换刀;由电动机的正反转带动刀架的抬起换刀和刀架的锁紧, 由霍尔元件作为发讯体, 把刀位信号发送给数控系统。图2为螺旋型四工位刀架结构示意图。
具体的换刀动作及控制过程为:CNC发出换刀信号, 控制继电器KA6动作, 刀架电机正转, 通过蜗杆带动蜗轮, 进而带动上刀体转位, 当上刀体转到所需刀位时, 发讯盘上的霍尔元件与磁钢座上的磁钢对磁, 霍尔元件发出刀具到位信号, 电机正转延时100ms后电机反转, 刀架锁紧。反转时间 (一般为1.5s) 到, 继电器KA7动作, 电机停止, 并向CNC发出应答信号, 换刀过程结束。图2为螺旋型四工位刀架结构示意图。
如果电机长时间旋转、不转, 而找不到刀位信号, 则认为刀架出现故障, 停止刀架电机, 并发出报警信息。
3 刀架换刀故障原因及排除
当开机后系统处于正常工作状态, 手动或者自动换刀时, 刀架出现不能换刀主要有以下几种原因:
(1) 强电控制电路故障; (2) 接触器控制电路故障; (3) PLC输入/输出故障; (4) 刀架机械故障; (5) 刀架电机损坏故障
刀架故障现象主要有“刀架不动”和“刀架正转不停”两种。
3.1 刀架不动故障排除思路
3.1.1 按下换刀启动按钮后, 观察继电器指示灯是否点亮以及观察PLC输出点位Y0.6、Y0.7的状态变化, 如继电器指示灯不点亮, 检查刀架刀位控制模块24V电源控制回路 (380V经变压器变220V后, 经开关电源变为24V) 和PLC程序输出点位 (刀架正传Y0.6、反转Y0.7) 设置是否正确;如点亮且继电器触点连接正确并吸合, 确定继电器没有问题, 再看接触器吸合状况。
3.1.2 接触器不吸合, 检查220V电压是否输入以及接触器是否损坏;如吸合说明接触器没问题, 则可能是刀架相序接反、刀架锁死以及刀架电机损坏等原因。
3.1.3 如控制线路连接连线正确 (接触器吸合) , 首先检查刀架电机进线电压是否缺相, 如不缺相, 再把刀架电机U、V相序互换, 如还不能排除故障, 说明可能电机卡死或电机损坏。
3.1.4 刀架机械卡死。刀架机械卡死会造成刀架电机堵转而出现过载报警。排除机械卡死故障时, 可以将刀架与电机脱开, 用扳手盘动蜗杆, 如果不能正常转动, 则说明是机械卡死。此时, 可以按正确的拆卸顺序拆开刀架, 进一步检查中轴、各种销钉、联轴器等有无变形。刀架机械卡死, 通常是由碰撞变形引起的。
电机不转且没有声音:电源或者绕组有两相或两相以上断路, 首先检查电源是否有电压, 如果三相电压平衡, 那么故障在电动机本身, 可检测电动机三相绕组的电阻, 寻找出断线的绕组。
3.1.5 刀架电机损坏。若接人电源正常, 空载下电机仍不转, 则说明电机损坏。电机损坏一般由于缺相、过载运行、绕组接地、绕组相间、匝间短路故障引起。
3.2 电动刀架某一个或几个刀号换刀转不停, 其余刀号正常。
3.2.1 此刀位霍尔元件损坏。
确认是哪个刀位使刀架转不停后, 转动该刀位, 用万用表测量该刀位信号点 (X1.1、X1.2、X1.3或X1.4) 是否有电压变化, 若无变化, 可判定为该位刀霍尔元件损坏, 更换发讯盘或霍尔元件。
3.2.2 发讯盘此刀位信号线接触不良或断线。
若发讯盘该刀位信号输出正常, 则继续检查相应PLC刀具到位输入线号状态有无变化:若没有变化, 则检查此刀位信号线与PLC系统的连线是否断线或接触不良;若有, 则正确连接即可。
3.2.3 PLC系统的刀位信号接收电路故障。
若检查结果霍尔元件和刀位信号接线都完好, 则可确PLC认系统输入信号接收电路故障, 更换相应板卡。
3.3 电动刀架换每把刀时都转不停
3.3.1 发讯盘 (刀位信号模块) 电源故障。
如果发讯盘上霍尔元件得不到正确的电源, 造成无法产生刀具到位应答信号。一般发询盘电源为DC24V。检查刀架上的+24V、0V与系统的接线是否出现断路;检查24V与0V间是否短路将24V电压拉低;检查24V与0V间是否断路, 发讯盘长期处于潮湿的环境, 线路容易老化断线, 使电源不能构成回路。
3.3.2 磁钢故障。
包括磁钢无磁、磁性不强、磁钢磁极装反或磁钢与霍尔元件高度位置不准。对应不同的原因, 更换磁钢或增强磁性;调整磁钢磁极方向;若磁钢在刀架抬起时位置太高, 则需要调整磁钢的位置, 使磁块对正霍尔元件。
3.3.3 PLC刀位信号参数设置错。
检查PLC参数设置是否和系统输入一一对应, 1、2、3、4号刀刀位到位对应的PLC点位分别为X1.1、X1.2、X1.3和X1.4。
3.3.4 所有霍尔元件损坏。
在对应刀位无断路的情况下, 若所对应的刀位线有高电平输出, 则霍尔元件无损坏, 否则更换刀架发讯盘或其上的霍尔元件。一般来说, 所有霍尔元件同时损坏的可能性很小。
3.4 刀架锁不紧
3.4.1 刀架电机反转时间不够。
查看并调整系统反锁时间参数, 一般时间设定为0.5s即可。
3.4.2 刀架不能反转。
按照刀架不能旋转的检查方法, 排查刀架电机反转控制线路。
3.4.3 刀架机械锁紧机构故障。
拆开刀架, 检查机械部件, 尤其是查看定位销是否损坏。
3.5 刀台换刀时不到位或过冲太大
3.5.1 磁钢在圆周方向相对霍尔元件太前或太后。打开刀架上盖, 查看磁钢和霍尔元件位置, 若错位, 则进行相应调整。
3.5.2 机床动作控制程序中, 在刀架电机正传停止和反转开始之间, 插入了较长的延时 (如本系统在接收到刀位信号到位后延时100ms) 。调整PLC参数中换刀刀位延时时间, 一般在正常使用期的机床, 由此引起的故障较少见。
结束语
数控车床电动刀架的控制涉及机械、低压电器、PLC、传感器等多学科知识, 维修人员应熟知刀架的机械结构以及电气控制原理, 并熟练掌握常用工具的使用, 根据故障现象, 从控制原理着手, 确定合理的诊断与检测步骤, 才能快速排除故障。
参考文献
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[2]向华.华中数控系统操作、编程及故障诊断与维修[M].北京:机械工业出版社, 2007.
[3]龚中华.数控机床维修技术与典型实例[M].人民邮电出版社, 2006.
电动刀架 篇6
数控车床是一种高效的自动化生产设备, 降低数控车床故障率, 缩短维修时间, 提高车床利用率是十分重要的工作。在数控车床中, 刀架类故障比较常见。本文以LDB4系列电动刀架为例, 对其机械结构及换刀过程进行阐述, 并以生产实践中常见故障进行分析, 找出故障原因并总结出最佳维修方案。
1 电动刀架的工作原理
LDB4系列电动刀架其特点采用了由销盘、内端齿、外端齿组合成的三端齿定位机构, 该机构实现了上刀体转位时无需抬起, 从而排除了冷却液及切削对刀架转位时的侵扰, 彻底可靠地解决了刀架的密封问题。LDB4电动刀架机械结构组成如图1所示。
电动刀架的电气控制分强电和弱电两部分, 强电部分由三相电源驱动三相交流异步电动机正、反向旋转, 从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧等动作;弱电部分主要由位置传感器———发讯盘构成。发讯盘采用霍尔传感器发讯, 刀架电气控制线路如图2所示。
电动刀架为四工位, 每个刀位对应一个刀位到位信号, 当刀架运动经过工位时, 发出相应的控制信号, 使电机反转, 对销反靠, 双端齿精定位, 螺纹升降夹紧, 电机运动停止。数控刀架转到工位时, 由安装在刀架内部的霍尔传感器检测刀架到位信号, 刀架信号输出端由高电平转到低电平, 由信号采集电路对这一瞬时信号进行采集和保持, 输出相对应的工位信号 (高电平信号) , 相应的中间继电器线圈得电工作, 使刀架反转夹紧。
2 电动刀架常见的故障诊断与维修方法
电动刀架在使用过程中由于频繁地转动, 所以故障率较高, 主要表现为刀架不转动、转动不停、锁不紧及由于刀架问题引发的加工质量问题。下面以工作中遇到的实例进行分析, 说明刀架的常见故障及维修方法。
2.1 刀架的上刀体不转动
这类故障一般是由于刀架电机的电源问题及刀架的机械部分引起的。首先查看电机三相电源线相序是否接反, 如果是应该立即切断电源调整相序, 如果长时间继续工作容易烧毁电机;其次测量电源电压值是否偏低, 如果是应该等电源电压正常后再使用;最后在排除电气部分故障之后就应该重点查看电机内部结构, 可能电机卡死或电机损坏。
2.2 刀架的上刀体连续转动不停或在某一个刀位不停
这类故障一般都与发讯盘故障有关, 都属于检测部分故障。首先查看发讯盘电源是否正常;其次查看霍尔元件、磁钢的位置安装及电气连接是否正确;最后应该检查系统PLC各项参数是否正确。对于某一个刀位转动不停, 按照上述只检查该刀位的相关问题即可。
2.3 刀架反转后锁不紧
这类故障一般与反转控制时间及相应的电气部分有关。首先检查反转控制时间与机床标准参考进行比较, 有问题及时修改;其次查看反转控制电气部分接线是否接触不良, 应进行紧固调整;最后查看刀架的机械部分。
2.4 换刀位置不到或者超过
这类故障一般与检测装置及机床动作控制程序有关。首先检查磁钢在圆周方向相对霍尔元件的位置是靠前或者靠后, 进行调整;其次查看机床动作控制程序中, 修改或者删除在刀架电机正转停止和刀架电机反转开始之间的延时。
1.上盖2.发讯盘3.小螺母4.磁钢座5.大螺母6.止退圈7.离合盘8.离合销9.反靠销10.销盘11.上刀体12.连接座13.下刀体14.中轴15.涡轮16.外端齿盘17.反靠盘18.内端齿盘19.螺杆20.销21.磁钢
2.5 工件的加工表面出现波纹
这类故障一般与刀架是否锁紧及车刀的安装是否牢固有关系。锁紧问题按照前面方法检修维修;对于车刀安装问题进行紧固即可。
3 结束语
电动刀架故障频发, 原因涉及较广, 对维修人员要求也较高。在理论知识充足, 专业技能过硬的情况下, 多与操作者沟通, 注意平时的使用保养维护, 降低故障的发生。本文结合笔者在工作中遇到的实际故障进行分析, 希望能给读者带来一定的参考和借鉴。
摘要:结合数控车床LDB4电动刀架的工作原理, 对数控机床刀架部分在使用中出现的故障现象进行系统分析, 针对不同的故障原因, 提出相应的诊断和维修方法。
关键词:数控车床,LDB4,故障诊断与维修
参考文献
[1]谈治国.数控车床四工位刀架的维修[J].金属加工, 2010 (5) .
[2]张友.数控车床四工位电动刀架电气故障排查实例分析[J].制造业自动化, 2010 (6) .