数控车床四方电动刀架的拆装与故障分析

学术论文 2015-03-31 16:27:18
  近几年随着全国职业技能大赛的开展,每年全区都要进行“数控机床维修与调试”的比赛,我们学院也参与其中,逐渐地对数控机床结构和维修有了更加深入的了解。通过对各种资料的研究和反复对数控车床四方刀架的拆装与故障调试,我发现基本找不到一份详尽的拆装说明。现就将我在数控车床四方刀架拆装与调试竞赛过程中的一些发现和体会做一阐述。
  一、经济型数控车床四方刀架的结构及动作原理
  经济型数控车床四方刀架完全由电气控制,其功能虽然与普通车床四方刀架相同,但结构已有很大改变,其结构图如下:
  1-上盖;2-发信盘;3-小螺母;4-磁钢座;5-大螺母;6-离合器盘;7-螺杆;8-外端齿;9-下刀体;10-蜗轮;11-中轴;12-反靠垫;13、27-反靠销;14-上刀体;15-霍尔元件;16-磁钢;23-联轴器;24-止退圈;25-离合销;26-销盘;27-销钉
  1.主要部件作用:原动力件:电机;机械传动件:蜗杆、10、11、7、26;基础件:9、14;位置传感元件:2、15、16;机械定位件:25、27、12、13。
  2.结构说明:(1)静止不动的原件:电机、9、11、24、5、2、3、15。(2)传动:电机轴。23→蜗杆→10→7(内螺纹,中轴11为外螺纹)。(3)机械粗定位:上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚啮合。(4)机械精定位:离合销25把上刀体14与螺杆7离合完成精定位。(5)系统定位:霍儿元件15内有四个位置分别对应四个刀位,每个刀位的指令固定,刀位对准磁钢后完成系统指令。
  3.动作原理:(1)松开:系统发出指令→电动机启动→蜗杆转动→10蜗轮螺杆7转动→上刀体14沿中轴11垂直上升(上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚处于啮合状态,上刀体14无法转动)→端面定位齿完全脱离。(2)换刀:上刀体14转动(离合销25将上刀体14与螺杆7连在一起)→刀位转动。(3)定位:霍儿元件15(有四个位置分别对应四个刀位)与指令对应的刀位对准磁钢16→发出信号,刀架电动机开始反转。(4)锁紧:离合销25将上刀体14与螺杆7分离→离合器盘6带动螺杆7向下锁紧上刀体14→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……)。
  二、刀架的拆装过程
  1.拆下上盖1,记清发信盘2上的不同颜色电线的位置,然后拆下小螺母3、发信盘2和磁钢座4。
  2.拧出大螺母5内两只M4螺钉,取出大螺母5及止退圈24、平面轴承和离合盘6。
  3.向上转出上刀体14,拆下外端齿8、螺杆7、螺母18、离合销25、反靠销13。
  4.拆下电机电线,拆去电机与下刀体的连接螺栓,拆去电机。
  5.拆去中轴11下端盖上的螺钉,取出下端盖、蜗轮10、中轴。
  6.取出蜗杆及轴承。
  7.装配前所有零件清洗上油,传动部位上润滑脂。
  8.按拆卸反顺序装配。
  三、四方刀架常见故障分析
  1.电动刀架的每个刀位都转动不停。故障原因:发信盘无+24V或COM输入;刀位上+24V电压偏低,线路上的上拉电阻开路;刀位电平信号参数未设置好;霍尔元件损坏;磁块故障,磁块无磁性或磁性不强。
  2.电动刀架不转。故障原因:刀架电机三相反相或缺相;系统的正转控制信号无输出;系统的正转控制信号输出正常,但控制信号这一回路存在断路或元器件损坏;刀架电机无电源供给;机械卡死;刀架电机损坏。
  3.刀架锁不紧。故障原因:发信盘位置没对正;系统反锁时间不够长;机械锁紧机构故障。
  4.刀架某一位刀号转不停,其余刀位可以转动。故障原因:此位刀的霍尔元件损坏;此位刀信号线断路,造成系统无法检测到位信号;系统的刀位信号接收电路有问题。
  5.刀架有时转不动。故障原因:刀架的控制信号受干扰;刀架内部机械故障,造成的偶尔卡死;系统的刀位信号接收电路有问题。
  6.输入刀号能转动刀架,直接按换刀键刀架不能转动。故障原因:霍尔元件偏离磁块,置于磁块前面,手动键换刀时,刀架刚一转动就检测到刀架到位信号,然后马上反转刀架;手动换刀键失灵。
  清楚认识数控车床四方刀架的拆装和常见故障对维修数控机床来说意义重大,通过上述的分析,希望能对有用者有所帮助。
  参考文献:
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  [3]廖兆荣,杨旭丽.数控机床电气控制[M].北京:高等教育出版社,2008.
  [4]GSK980TD车床CNC使用手册[Z].
  [5]广州数控维修手册[Z].
  [6]FUNAC数控系统使用手册[Z]. 
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