数控车床电动刀架故障分析及处理方法

Ｎｏ．１３，２０１２　现代商贸工业　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年第１３期　数控车床电动刀架故障分析及处理方法　邹　新　（南京金肯职业技术学院，江苏南京２１ｌ１５６）　摘　要：以西门子８０２Ｃ经济型数控车床为例，对其常见的刀架故障进行原因分析及处理，并着重指出了电动刀架的故　障分析要从系统、电气、机械、参数等方面综合考虑，达到快速有效的排除故障。　、关键词：四工位刀架；ＰＬＣ及电气；参数；故障分析　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１２）１３—０１９０—０１　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　ＫＭ１　ＲＣ　图１　强电电路　图２接触器电路　刀架的换刀过程是通过ＰＬＣ对控制刀架的所有Ｉ／Ｏ信号进　一１９０一　图３　ＰＬＣ的输入输出　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ＰＩ　Ｃ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：　ｏｒｋ１　换刀控制程序　ＴＵＲＲＥＴ１　ＥＮ　Ｔｍａｘ　厂＿ａ～　ＱＯ．４　ＭＤ　ｌＮＴ　２２一　Ｃ　ｔＩｍｅ　Ｔ　ｃｃｗ　Ｑ０　５　ＭＤ　１ＮＴ　２１　Ｍ　ｔｉｍｅ　Ｔ　ＬＥＤ　Ｍ　ＬＥＤ　ＣＫ４　Ｉｏ．ｏ—　Ｔ　Ｏ１　ＥＲＲ１　ＮＵＬＬ　ｂ　１０　１一　Ｔ　０２　ＥＲＲ２　ＮＵＬＬ　ｂ　Ｉｏ．２一　Ｔ　Ｏ３　ＥＲＲ３　ＮＵＬＬ　ｂ　Ｉｏ．３一　Ｔ　０４　ＥＲＲ４　Ｐ　Ｍ　ＵＳＥＲ　Ｋ４．　Ｃｋｅｙ　１０．６一　０ＶＩｏａｄ　现代商贸工业　ＮＯ．１３，２０１２　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年第１３期　液力偶合器在球磨机中的应用分析　李忠慧　（辽源矿业（集团）有限责任公司，吉林辽源１３６２０１）　摘　要：针对选矿、洗煤厂、水泥厂球磨机普遍选用电动机功率过大的问题，用液力耦合器代替老式联轴器使电机功率　下降，减速器寿命延长。　关键词：球磨机改造；节能；维修量减少；使用寿命延长　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　一　文章编号：１６７２—３１９８（２０１２）１３—０１９１—０２　０前言　旋转，工作液体在泵轮叶片的带动下获得通览挂冲向涡轮，　目前，球磨机普遍存在着电动机功率选用过大的一个　使涡轮跟着泵轮旋转。　重要问题。由于弹性柱销联轴器的缓冲较小，电动机传动　工作液体在工作腔内的流动过程中，泵轮把电机输人　功率几乎是直接传动到球磨机上，因此电动机重载走动，瞬　的机械能转换为工作液体的能量并传给涡轮，而涡轮是把　间起动功率很大。而当球磨机在运转起来后就不需用很在　工作液体的能量转换为机械能付给负载，从而实现了功能　的驱动率。由于液力偶合器有空载走动的性能，因此，选用　的传递，这就是液力偶合器的基本原理。因为液力偶合器　液力偶合器作为电动机与负载之间的联接，从而要以降低　是用液体来传递扭矩的，所以它具有如下功能：　电动机的选用功率，且减小了瞬间走动电流。同时减速器　（１）可轻载平衡启动，降低拖曳扭矩，达到缓冲启动，平　的使用寿命也可得到延长。　衡加速的目的。　１　液力偶合器工作原理及基本结构　（２）过载保护。　１．１　工作原理　（３）可自用电机的最大扭矩启动负载。　当偶合器的工作腔内注入工作液体后，电机带动泵轮　（４）隔离在运转过程中的冲击和震动。　（５）在多机并列工作时，均匀各负载的平均分配。　本子程序控制由霍尔元件作为位置检测的简易车床刀架。　脱或断路。　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　４．２对于故障现象２，故障分析与维修　反转。刀架正转为寻找刀具，刀架反转为锁紧定位。　由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可　在自动或者ＭＤＡ方式下可以通过Ｔ编程指令启动自　能性较小，主要从电气方面检查。正常情况下换刀指令发　动换刀，也可在手动方式下，利用手动换刀键启动换刀。一　出后，刀架应开始换刀，换到所需刀位后，由检测元件发出　个短绌的按键可以换相邻的一个刀具。在刀架转动过程　刀具到位信号，刀架反转锁紧。那么出现这种到位不停故　中，接口信号“读入禁止”（Ｖ３２０００００６．１），“进给保持”　障的，故障应锁定在检测输入电路。主要原因有以下几种：　（Ｖ３２０００００６．１）自动置位。直到换刀结束。这样在换刀过　（１）此位刀的霍尔元件损坏——确认是哪个刀位使刀　程没有完成时，加工程序停止等待换刀结束。在急停、刀架　架转不停，在系统上输入转动该刀位，用万用表量该刀位触　电机过载、或程序测试生效等情况下，换刀被禁止。　点对＋２４Ｖ触点是否有变化，若无变化，可判定为该位刀霍　３．４有关刀架参数说明　尔元件损坏，更换霍尔元件。　另外为了保证换刀能够正确进行，系统一般还要设置　（２）此位刀信号线断路，造成系统无法检测到位信号　一些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。　——检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连　Ｔｍａｘ：刀架刀位数（只允许输入４工位或６工位，其他　接即可。　数值均被认为刀架无效）。　４．３对于故障现象３。故障分析与维修　Ｍ—ｔｉｍｅ：选刀时间（刀架电机顺时针旋转时为选刀过　（１）发信盘位置没对正：拆开刀架的顶盖，旋动并调整　程）。　发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确　Ｃ—ｔｉｍｅ：刀架锁紧时间（逆时针旋转时为锁紧过程，一　位置。　般根据具体刀架，可设为１～１．６ｓ左右）。　（２）系统反锁时间不够长：调整系统反锁时间参数即可　Ｔ—ｋｅｙ：手动换刀键　（新刀架反锁时间ｔ—１．２ｓ即可）。　Ｏｖｌｏａｄ：刀架电机过载　（３）机械锁紧机构故障：拆开刀架，调整机械，并检查定　Ｔ—ＣＷ：刀架正转输出　位销是否折断。　Ｔ—ＣＣＷ刀架反转输出　５　总结　Ｔ—ＬＥＤ：刀架工作状态显示　本文从西门子８０２Ｃ电动刀架的动作过程、电气原理、　４故障分析与维修　刀架的ＰＬＣ控制以及参数等方面分析了数控车床的换刀控　４．１　对于故障现象１。故障分析与维修　制过程，要迅速排除数控车床的刀架故障，维修人员首先必　正常情况下换刀指令发出后，由ＰＩ　ｃ输出的信号Ｑｏ．４　须熟练掌握刀架相关的知识，根据故障现象仔细分析、检　或Ｑｏ．５应输出为１，此信号使接触器ＫＭ３或ＫＭ４吸合，　查，就果循因，便能及时、有效地找到故障源，对症下药，迅　刀架应开始动作，那么出现这种刀架不转的主要原因有以　速排除故障。　下几种：　（１）刀架内部机械卡死。　参考文献　（２）电机三相电压不平衡或绕组不平衡，或绕组对地短　［１］李善术主编．数控机床及其应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　路，三相电源某处松动，引起电机电流过大，使保护的电机　２００１．　ＱＳ跳闸。　［２３西门子８０２Ｃ简明调试手册［ｚ］．机床生产厂商文献，２０００．　（３）ＰＩ　Ｃ正转输出Ｑ０．４和反转ＱＯ．５无输出。　［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　（４）ＰＬＣ正常输出，检查相关接口电路接线端子是否松　社．２０１０．　作者简介：李忠慧（１９５８一），女，吉林辽源人，工程师，１９８９年毕业于阜新矿业学院矿山机械专业，现就职于吉林省辽源矿业　（集团）兴达公司，从事技术工作。