1、江蘇省徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文姓名：孟慶樂學(xué)號(hào)：050701136系部：數(shù)控技術(shù)系專業(yè)：數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用論文題目：數(shù)控機(jī)床刀架故障診斷指導(dǎo)教師：屈海軍職稱：2010年 5月江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文任務(wù)書系部：數(shù)控技術(shù)系專業(yè)年級(jí):05數(shù)控高職（1）班學(xué)生姓名:孟慶樂任務(wù)下達(dá)日期： 2009 年 6 月 1 b畢業(yè)論文日期：2009年6月1日至2010年4月20日畢業(yè)論文題目：數(shù)控機(jī)床刀架故障診斷畢業(yè)論文專題題目：畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：系主任簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)語：（基礎(chǔ)理論及基木技能的掌握；獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力

2、；研 究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；収得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；工作態(tài)度及工作量；總體 評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；存在問題；是否同意答辯等）:成績(jī):指導(dǎo)教師簽字:江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)語：（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基木技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知 識(shí)解決實(shí)際問題的能力；工作量的人??；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度;總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；存在問題；是否同意答辯等）：成績(jī):評(píng)閱教師簽字：年 月口江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī)答辯情況提岀問題冋答問題正確有聽0答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)答辯委員會(huì)主任簽字：年月pi系部領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)系部領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：年

3、月日目 錄摘要 1第1章概述 311引言3第2章常見刀架故障分析及排除42.1刀架工作原理42. 1. 1四方刀架換刀工作步驟42. 1.2 a角刀架換刀工作步驟42. 1.3更換主軸頭換刀62. 1.4帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng) 72. 1.5刀架交換裝置92. 2刀架常見故障102.2.1刀架、刀庫及換刀常見故障10第3章典型的刀架故障實(shí)例分析143. 1加工中心刀架故障實(shí)例分析1432六角刀架故障實(shí)例分析 153. 3四方刀架故障分析16致謝17參考文獻(xiàn)18附錄19摘 要數(shù)控車床在使用過程屮，我們常見的故障冇刀架類、主軸類、螺紋加工類、 系統(tǒng)顯示類、驅(qū)動(dòng)類、通信類等故障，而其中刀架故障占有很大

4、的比例。故障后 機(jī)床暫時(shí)不能使用，這就造成了在時(shí)間上的人力、物力資源浪費(fèi)。假如我們能對(duì) 其進(jìn)行一些基本的維修，便可節(jié)約成本，節(jié)省時(shí)間，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。此次 對(duì)刀架的維修時(shí)間較短，冃維修過程也涉及到了刀架的其他問題，為以后的刀架 維修奠定了基礎(chǔ)。此刀架維修方法可不可以借鑒到其他類型的刀架故障維修屮。數(shù)控車床在使用過程屮，常常出現(xiàn)的是撞刀事件。主要以數(shù)車在教學(xué)過程屮 一次嚴(yán)重撞刀引發(fā)的刀架故障為據(jù)，分析刀架結(jié)構(gòu)原理，進(jìn)行故障分析及故障處 理，排除故障后裝配調(diào)試四大方而來論述。通過闡述數(shù)車刀架的結(jié)構(gòu)，以英機(jī)械 原理來分析故障原因、判定故障部位，最后進(jìn)行排除及裝配調(diào)試成功。雖各廠家所生產(chǎn)的刀架結(jié)構(gòu)

5、、尺寸各異，均冇所不同，但無論是哪一類刀架, 故障原因大多雷同，維修方法也可以互相參考。為此，及時(shí)排除刀架故障，懂得 部分維修手段是必然性的。但如何才能盡快地解決刀架故障呢？首先我們要了解 刀架的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)其機(jī)械原理，才能快速判定故障所在。關(guān)鍵詞：刀架故障；故障原因；排除故障；故障處理abstractcnc lathe in use, we frequently have turret type of fauit, spindle type, screw machining class, the system shows class, driver, communications and ot

6、her failures, which account for a large proportion of fauit knife. temporarily can not use the machine after a fault, which resulted in the time of the human and material resources to waste. if we can make some of its basic maintenance, can save costs, save time, create some economic benefits. the s

7、horter of the knife maintenance and repair process also involves other issues of the turret, the turret for the future maintenance of the foundation. can you draw this knife repair method to other types of knife fauit maintenance.cnc lathe using the process, often there is the tool collision event.

8、mainly the number of vehicles in the teaching process caused a serious collision knife knife failure as evidence of knife st rue tu ral principle, failure analysis and troubleshooting, troubleshooting assembly debugging after four terms to describe. through the elaborate structure of the number of v

9、ehicles turret, with its mechanical principles to analyze the reasons of failure determine the fault location，and finally to rule out the successful commissioning and assembly.al though produced by different manufacturers turret structure, size varies, there are differences, but no matter which type

10、 of tool holder, simi lar faul t because most of the maintena nee met hod can al so be another reference. to t his end, fix a knife failure to understand the inevitabi 1 ity of some maintenance means. but how can we solve the knife as soon as possible ma if unction? first of al 1 we have to un derst

11、and the structure ofknife, understandin百 the mechanical principles, to quickly determine failures.keywords: knife fault; fault; troubleshootin百;troubleshootin百第一章概述1. 1引言制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)或地 區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是各 國(guó)制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)。自從20世紀(jì)60年代世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微 電子技術(shù)、現(xiàn)代

12、控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和機(jī)械 制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)己成為現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)(fms, cims 等)中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，種類繁多?，F(xiàn)在數(shù)控 機(jī)床的“使用難、維修難”問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機(jī)床有效利用的首要問題。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常注重機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制 造業(yè)，機(jī)械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對(duì)比之下，我國(guó)目前機(jī)械制造業(yè)的裝備水 平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機(jī)械制造裝備基本上是通用機(jī)床加專用工藝 裝備，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重還非常低，導(dǎo)致“剛性”強(qiáng)，更新產(chǎn)品 速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜

13、過多；自動(dòng)化程度基本上還是“一個(gè) 工人，一把刀，一臺(tái)機(jī)床”，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。在數(shù)控加工過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種設(shè)備故障，比如刀架類，主軸類，伺服 類等等，其中，刀架故障占了很大一部分。如果故障得不到及時(shí)排除的話，會(huì)影 響加工效率及經(jīng)濟(jì)效益，所以，作為一名數(shù)控車床的操作者，掌握一定的故障排 除手段是很有必要的，考慮到目前我國(guó)普遍使用的是經(jīng)濟(jì)型通用機(jī)床，在這里一 常見的可轉(zhuǎn)位刀架為例，分析一下常見的故障現(xiàn)象及排除手段，大家可以聯(lián)系自 身實(shí)際情況作參考使用。第二章常見刀架故障分析及排除2. 1刀架工作原理想要排除刀架故障，我們首先必須要先了解刀架的工作原理。2.1.1四方刀架換刀工

14、作步驟（1）刀架抬起當(dāng)換刀指令發(fā)出后，刀架電機(jī)止轉(zhuǎn)，通過蝸桿連軸器帶動(dòng)渦輪絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，刀 架體內(nèi)孔有螺紋，與渦輪絲杠旋合。渦輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸是動(dòng)配合，在轉(zhuǎn) 位換刀時(shí)，中心軸固定不動(dòng)，渦輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。由于刀架底座和刀架體 嚙合，且渦輪絲杠軸向固定，這時(shí)刀架抬起。（2）刀架換刀當(dāng)?shù)都荏w抬至一定距離后，端面齒脫開。轉(zhuǎn)位套用銷釘與渦輪絲杠連接，隨 渦輪絲杠一同轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過160。，球頭銷在彈簧 作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套的槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。（3）刀架定位刀架體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)電刷座一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)，定位銷在彈 簧作用卜進(jìn)入粗定位盤的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷接觸

15、導(dǎo)面使電機(jī)反轉(zhuǎn)，由于 粗定位槽的限制，刀架體不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在該位置垂直落f,刀架體和刀架底座 上的端面齒嚙合實(shí)現(xiàn)精確定位。（4）刀架鎖緊刀架電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)渦輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨加緊力增加，轉(zhuǎn) 矩不斷增大，達(dá)到一定值時(shí)，在傳感器的控制卜，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架鎖緊。2.1.2六角刀架換刀工作步馬圖2-1 數(shù)控車床六角冋轉(zhuǎn)刀架1 一活塞2 刀架體3、7齒輪4一齒圈5空套齒輪6活塞8齒條9固定插銷10、11推桿12觸頭刀架的全部動(dòng)作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進(jìn)行控制，它的動(dòng)作分 為4個(gè)步驟：(1) 刀架抬起 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油由a孔進(jìn)入壓緊液壓缸 的下腔，活塞1上升，刀架

16、體2抬起，使定位用的活動(dòng)插銷10與固定插銷9脫 開。同時(shí)，活塞桿卜端的端齒離合器與空套齒輪5結(jié)合。(2) 刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)?shù)都芴鸷?，壓力油從c孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6 向右移動(dòng)，通過聯(lián)接板帶動(dòng)齒條8移動(dòng)，使空套齒輪5作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過 端齒離合器使刀架轉(zhuǎn)過60?；钊男谐虘?yīng)等于齒輪5分度圓周長(zhǎng)的1/6,并由 限位開關(guān)控制。(3) 刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位z后，壓力油從b孔進(jìn)入壓緊液壓缸上腔，活塞1 帶動(dòng)刀架體2卜降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個(gè)帶斜楔的闘柱固定插銷9, 利用活動(dòng)插銷10消除定位銷與孔z間的間隙，實(shí)現(xiàn)反靠定位。刀架體2下降時(shí), 定位活動(dòng)插銷10與另一個(gè)固定插銷9卡緊，同時(shí)齒輪3

17、與齒圈4的錐面接觸， 刀架在新的位置定位并夾緊。這時(shí)，端齒離合器與空套齒輪5脫開。(4) 轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 刀架壓緊z后，壓力油從d孔進(jìn)入轉(zhuǎn)位液壓缸的右腔, 活塞6帶動(dòng)齒條復(fù)位，由丁此時(shí)端齒離合器已脫開,齒條帶動(dòng)齒輪3在軸上空轉(zhuǎn)。如果定位和夾緊動(dòng)作止常，推桿11與相應(yīng)的觸頭12接觸，發(fā)出信號(hào)表示換 刀過程已經(jīng)結(jié)束，可以繼續(xù)進(jìn)行切削加工?；剞D(zhuǎn)刀架除了采用液壓缸轉(zhuǎn)位和定位銷定位z外，還可以采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離 合器定位，以及其他轉(zhuǎn)位和定位機(jī)構(gòu)。2.1.3更換主軸頭換刀在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中，更換主軸頭是一種簡(jiǎn)單換刀方式。主軸頭通 常有臥式和立式兩種，而11常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。

18、在 轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí)， 各主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運(yùn)動(dòng)，使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)， 而其他處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開。圖2-2為臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭。轉(zhuǎn)塔頭上徑向分布著八根結(jié)構(gòu)完全相同的主軸7, 主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)曲齒輪12輸入。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令時(shí)，先通過液壓撥叉 將移動(dòng)齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同吋在中心液壓缸14的上腔通壓力油。出于 活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著曲兩個(gè)推力軸承17和 16支承的轉(zhuǎn)塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然后壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)位液 壓缸,推動(dòng)活塞齒條，再經(jīng)過中間齒輪使大齒輪

19、4與轉(zhuǎn)塔刀架體18 一起回轉(zhuǎn)45° , 將下一工序的主軸轉(zhuǎn)到工作位置。轉(zhuǎn)位結(jié)束后，壓力油進(jìn)入中心液壓缸14的下 腔，使轉(zhuǎn)塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實(shí)現(xiàn)了精確的定位。在壓力油的作 用下，轉(zhuǎn)塔頭被壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸退回原位。最后，通過液壓撥叉移動(dòng)齒輪3, 使它與新?lián)Q上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結(jié)構(gòu)的裝配工藝性，整個(gè)主 軸部件裝在套筒5內(nèi)，只要卸去螺釘10,就可以將整個(gè)部件抽出。主軸前軸承9 采用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調(diào)整時(shí)，先卸下端蓋6,然后擰緊螺母8,使內(nèi)環(huán) 做軸向移動(dòng)，以便消除軸承的徑向間隙。圖2-2臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭1、2 離合器3、4、12 齒輪5套筒6端蓋7主軸8 螺母

20、9、16 17軸承10 一螺釘11 一推動(dòng)桿13 一操縱桿14 一液壓缸15 活塞18 一轉(zhuǎn)塔刀架體為了便于卸出主軸錐孔內(nèi)的刀具，每根主軸都冇操縱桿13,只要按壓操縱 桿，就能通過斜面推動(dòng)桿11,頂出刀具。轉(zhuǎn)塔主軸頭的轉(zhuǎn)位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺(tái)極為相似，但因 為在轉(zhuǎn)塔上分布著許多回轉(zhuǎn)主軸部件，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。曲于空間位置的限制，主軸部件的結(jié)構(gòu)不可能設(shè)計(jì)得十分堅(jiān)實(shí)，因而影響了 主軸系統(tǒng)的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數(shù)目必須加以限制，否則將會(huì)使結(jié) 構(gòu)尺寸大為増加。轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于省去了自動(dòng)松夾、卸刀、裝刀、夾緊以 及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作。從而提高了換刀的可靠性

21、，并顯著地縮短了換 刀時(shí)間。但曲于上述結(jié)構(gòu)上的原因，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要 求不太高的機(jī)床，例如數(shù)控鉆床等。2.1.4帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)出刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。首先把加工過程中需要 的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)整后，按一定的方式放 到刀庫中去。換刀吋先在刀庫中選刀，并出刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀 具，在進(jìn)行交換刀具后，將新刀裝入主軸，把舊刀放回刀庫。存放刀具的刀庫具 冇較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為單獨(dú)部件安裝 到機(jī)床外，并由搬運(yùn)裝置運(yùn)送刀具。與轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置數(shù)控機(jī)床主軸箱

22、內(nèi)只冇一 個(gè)主軸，設(shè)讓主軸部件就有可能充分加強(qiáng)它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。 另外，刀庫可以存放數(shù)量很大的刀具，因而能進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，這樣 就明顯提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置特別適用于 數(shù)控鉆床、數(shù)控銃床和數(shù)控鎮(zhèn)床。刀庫是自動(dòng)換刀裝置的主要部件，其容量、布局以及結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì) 有很大的影響。根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設(shè)計(jì)成多種樣式。以下列出 了幾種。圖2-3 (a-d)是單盤式刀庫，為適應(yīng)機(jī)床主軸的布局，刀庫的刀具軸線 可以按不同的方向配置圖2-3 (a-c),圖2-3 (d)是刀具可做90°翻轉(zhuǎn)的圓盤 刀庫，采用這種結(jié)

23、構(gòu)能夠簡(jiǎn)化取刀動(dòng)作，刀庫容量通常為1530把，因取刀方便, 所以應(yīng)用最為廣泛。圖2-3(e)是鼓輪彈倉式刀庫，其結(jié)構(gòu)十分緊湊，在相同的 空間內(nèi)，它的容量較大，但取刀較復(fù)雜。圖2-3 (f)是鏈?zhǔn)降稁欤浣Y(jié)構(gòu)冇較大 的靈活性，存放刀具數(shù)量也較多，選刀和取刀動(dòng)作十分簡(jiǎn)單。當(dāng)鏈條較長(zhǎng)時(shí)，可 以增加支承鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率。圖2-3 (g)和圖 2-3(h)分別為多盤式和格子式刀庫，他們雖然也具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，但選刀和 取刀復(fù)雜，應(yīng)用較少。圖2-4為一龍門加工中心采用的鏈?zhǔn)降稁?，圖2-5為一立 式加工中心的圓盤式刀庫。圖2-3單盤式刀庫圖2-4鏈?zhǔn)降稁靾D2-5圓盤式刀庫2.

24、1. 5刀具交換裝置數(shù)控機(jī)床的刀具交換方式通常分為有刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具 交換和采用機(jī)械手交換刀具兩類。刀具的交換方式和它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的生 產(chǎn)率和工作可靠性有直接影響。曲刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀的裝置，在換刀換刀時(shí)必須先將用過 的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取岀新刀具，兩個(gè)動(dòng)作不能同時(shí)進(jìn)行，因此換 刀時(shí)間長(zhǎng)。采用機(jī)械手換刀的方式應(yīng)用最為廣泛，這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀冇很大的靈活性 而且可以減少換刀時(shí)間。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方 式。這種方式能將刀具號(hào)和刀庫中的刀套位置對(duì)應(yīng)的記憶在數(shù)控系統(tǒng)的plc中， 不論刀具放在哪個(gè)刀套內(nèi)都始終記憶著它的軌跡。刀庫上

25、裝有位置檢測(cè)裝置，可 以檢測(cè)出每個(gè)刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上愛設(shè)冇機(jī)械 原點(diǎn)使每次選刀時(shí)，就近選取，如對(duì)于盤式刀庫來說，每次選刀運(yùn)動(dòng)角度都不會(huì) 超過180°。圖2-6為機(jī)械手工作過程亠一i i制柯mwumk力下wml林*!1 vuhm圖2-6 機(jī)械手工作過程2.2刀架常見故障2. 2.1刀架、刀庫及換刀常見故障:1.刀架刀位轉(zhuǎn)不停 故障原因處理方法故障原因處理方法系統(tǒng)無+24v; com輸出用萬用表量系統(tǒng)出線端，看這兩點(diǎn) 輸出電壓是否正?；虼嬖?，若電壓不存 在，則為系統(tǒng)故障，需更換主板或送廠 維修系統(tǒng)有+24v; com輸出，但 與刀架發(fā)信盤連線斷路；或 是+2

26、4v對(duì)com地短路用萬用表檢查刀架上的+24v、com 地與系統(tǒng)的接線是否存在斷路；檢查 +24v是否對(duì)com地短路，將+24v電壓拉 低系統(tǒng)有+24v; com輸出，連 線正常，發(fā)信盤的發(fā)信電路 板上+24v和com地回路有 斷路發(fā)信盤長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境造成線路 氧化斷路，用焊錫或?qū)Ь€重新連接刀位上+24v電壓偏低，線路上的 上拉電阻開路用萬用表測(cè)量每個(gè)刀位上的電壓是 否正常，如果偏低，檢查上拉電阻，若 是開路，則更換1/4w2k ±拉電阻系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)控制信號(hào)tl-無輸出用萬用表量系統(tǒng)出線端，看這一點(diǎn) 的輸出電壓是否正?；虼嬖?，若電壓不 存在，則為系統(tǒng)故障，需更換主板或送 廠維修系統(tǒng)有

27、反轉(zhuǎn)控制信號(hào)tl-輸出， 但與刀架電機(jī)z間的回路存在問題檢查各屮間連線是否存在斷路，檢 杳各觸點(diǎn)是否接觸不良，檢查強(qiáng)電柜內(nèi) 直流繼電器和交流接觸器是否損壞刀位電平信號(hào)參數(shù)未設(shè)置好檢查系統(tǒng)參數(shù)刀位高低電平檢測(cè)參 數(shù)是否正常，修改參數(shù)霍爾元件損壞在對(duì)應(yīng)刀位無斷路的情況下，若所 對(duì)應(yīng)的刀位線冇低電平輸出，則霍爾元 件無損壞，否則需更換刀架發(fā)信盤或具 上的霍爾元件。一般四個(gè)霍爾元件同時(shí) 損壞的機(jī)率很小磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強(qiáng)更換磁塊或增強(qiáng)磁性，若磁塊在刀 架抬起時(shí)位置太高，則需調(diào)整磁塊的位 置，使磁塊對(duì)正霍爾元件系統(tǒng)冇反傳控制信號(hào)tl-輸岀， 但與刀架電機(jī)z間的回路存在問題檢查各屮間連線是否存

28、在斷路，檢 查各觸點(diǎn)是否接觸不良，檢查強(qiáng)電柜內(nèi) 宜流繼電器和交流接觸器是否損壞刀位屯平信號(hào)參數(shù)未設(shè)置好檢查系統(tǒng)參數(shù)刀位高低電平檢測(cè)參 數(shù)是否正常，修改參數(shù)霍爾元件損壞在對(duì)應(yīng)刀位無斷路的情況卜，若所 對(duì)應(yīng)的刀位線有低電平輸出，則霍爾元 件無損壞，否則需更換刀架發(fā)信盤或其 上的霍爾元件。一般四個(gè)霍爾元件同時(shí) 損壞的機(jī)率很小磁塊故障，磁塊無磁 性或磁性不強(qiáng)更換磁塊或壇強(qiáng)磁性，若磁塊在刀 架抬起時(shí)位置太高，則需調(diào)整磁塊的位 置，使磁塊對(duì)正霍爾元件2刀架有吋不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法刀架的控制信號(hào)受干擾系統(tǒng)可靠接地，特別注意變頻器的 接地，接入抗干擾電容刀架內(nèi)部機(jī)械故障，造成的偶爾 卡死維修刀架，調(diào)整機(jī)械3

29、.刀架不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法刀架電機(jī)三相反相或缺相將刀架電機(jī)線屮兩條互調(diào)或檢查 外部供電系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號(hào)tl+無 輸出用萬用表量系統(tǒng)出線端，量度+24v 和tl+兩觸點(diǎn)，同吋手動(dòng)換刀，看這兩點(diǎn) 的輸出電壓是否冇+24v,若電壓不存在, 則為系統(tǒng)故障，需送廠維修或更換相關(guān) ic元器件系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號(hào)tl +輸 出正常，但控制信號(hào)這一回 路存在斷路或元器件損壞檢查正轉(zhuǎn)控制信號(hào)線是否斷路，檢 查這一回路各觸點(diǎn)接觸是否良好；檢查 直流繼電器或交流接觸器是否損壞刀架電機(jī)無電源供給檢查刀架電機(jī)電源供給回路是否存 在斷路，各觸點(diǎn)是否接觸良好，強(qiáng)電電 氣元器件是否有損壞；檢查熔斷器是否 熔斷上拉電阻未接入

30、將刀位輸入信號(hào)接上2k上拉電阻, 若不接此電阻，刀架在宏觀上表現(xiàn)為不 轉(zhuǎn)，實(shí)際上的動(dòng)作為先進(jìn)行正轉(zhuǎn)后立即 反轉(zhuǎn)，使刀架看似不動(dòng)機(jī)械卡死通過手搖使刀架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過松緊程 度判斷是否卡死，若是，則需拆開刀架， 調(diào)整機(jī)械，加入潤(rùn)滑液反鎖時(shí)間過長(zhǎng)造成的 機(jī)械卡死在機(jī)械上放松刀架，然后通過系統(tǒng) 參數(shù)調(diào)節(jié)刀架反鎖時(shí)間刀架電機(jī)損壞拆開刀架電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)刀架，看電機(jī) 是否轉(zhuǎn)動(dòng)，若不轉(zhuǎn)動(dòng)，再確定線路沒問 題時(shí)，更換刀架電機(jī)刀架電機(jī)進(jìn)水造成電 機(jī)短路烘干電機(jī)，加裝防護(hù)，做好絕緣措 施4.刀架鎖不緊 故障原因處理方法發(fā)信盤位置沒對(duì)止拆開刀架頂蓋，旋動(dòng)并調(diào)整發(fā)信盤 位置，使刀架的霍爾元件對(duì)準(zhǔn)磁塊，使 刀位停在準(zhǔn)確位置系統(tǒng)反

31、鎖吋間不夠長(zhǎng)調(diào)整系統(tǒng)反鎖吋間參數(shù)機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)故障拆開刀架，調(diào)整機(jī)械，檢查定位銷 是否折斷5.刀架某一刀位轉(zhuǎn)不停，其余刀位正常故障原因處理方法此位刀的霍爾元件損壞確認(rèn)是哪個(gè)刀位使刀架轉(zhuǎn)不停，在 系統(tǒng)上轉(zhuǎn)動(dòng)該位刀，用萬用表量該位刀 位信號(hào)觸點(diǎn)對(duì)+24v觸點(diǎn)是否冇電壓變 化，若無變化，則可判定為該位刀霍爾 元件損壞，更換發(fā)信盤或霍爾元件此位刀信號(hào)線斷路，造成 系統(tǒng)無法檢測(cè)到位信號(hào)檢查該刀位信號(hào)與系統(tǒng)的連線是否 存在斷路系統(tǒng)的刀位信號(hào)接收電路 有問題當(dāng)確定該刀位霍爾元件沒問題，以 及該刀位與系統(tǒng)的信號(hào)連線也沒問題的 情況下更換主板6.輸入刀號(hào)能轉(zhuǎn)，但直接按換刀鍵刀架不轉(zhuǎn) 故障原因處理方法霍爾元件偏離磁

32、塊，置于磁塊前 面，手動(dòng)鍵換刀吋，刀架剛一轉(zhuǎn)動(dòng)就檢 測(cè)到刀架到位信號(hào)，然后馬上反轉(zhuǎn)刀架檢查刀架發(fā)信盤上的霍爾元件是否 偏離位置，調(diào)整發(fā)信盤位置，使霍爾元 件對(duì)正磁塊手動(dòng)換刀鍵失靈更換手動(dòng)換刀鍵7.刀架只正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn) 故障原因處理方法故障原因排除方法系統(tǒng)刀架反鎖信號(hào)tl無輸出首先換刀過程屮測(cè)量系統(tǒng)側(cè)該點(diǎn)輸 出端信號(hào)與+24v間電壓有無變化如無變 化說明主板輸岀電路10故障需更換10 或返廠維修。系統(tǒng)tl信號(hào)冇輸出，但該信號(hào) 的輸出信號(hào)線斷路。如測(cè)量系統(tǒng)側(cè)冇輸出，可排除系統(tǒng) 原因，再測(cè)量直流繼電器線圈電壓冇無 變化，如果沒冇說明該控制線路間斷路, 用表測(cè)量該回路，需重新?lián)Q線。反轉(zhuǎn)輸出信巧控制直流繼

33、電器和 交流接觸器損壞。如系統(tǒng)與線圈都正常，再檢查繼電 器與接觸器線圈間電壓是否有故障，觸 點(diǎn)間接觸是否良好，當(dāng)線圈通電后，常 開觸點(diǎn)是否吸和，如元器件故障需更換 元器件。第三章典型的刀架故障實(shí)例分析3. 1加工中心刀架故障實(shí)例分析 例1：一加工中心使用一段時(shí)間后出現(xiàn)換刀故障，刀插入主軸刀孔時(shí)，發(fā)生了錯(cuò) 位，機(jī)床上無任何報(bào)警。故障分析：在對(duì)機(jī)床進(jìn)行了仔細(xì)的觀察后，發(fā)現(xiàn)造成刀具插入錯(cuò)位是因?yàn)?主軸定向后又偏移了原來的位置，在使用手動(dòng)方式檢查主軸定向發(fā)現(xiàn)：主軸在定 向完成后位置是正確的，當(dāng)用手動(dòng)一下主軸后，主軸會(huì)慢慢的向使力的相反方向 轉(zhuǎn)動(dòng)一小段距離，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)在定向完成后只轉(zhuǎn)一點(diǎn)，再力向順時(shí)針

34、旋傳后能 返回到原來的位置，為了確認(rèn)電氣部分是否正常，在主軸定向后檢查了冇關(guān)的信 號(hào)均正常，由丁定向控制是通過編碼器進(jìn)行檢測(cè)的，因此對(duì)編碼器產(chǎn)生了懷疑，。 對(duì)該部分的電氣和機(jī)械連接進(jìn)行了檢查，當(dāng)將主軸的編碼器拆開后即發(fā)現(xiàn)編碼器 上的連軸器止退螺釘松動(dòng)月已經(jīng)向后移。因而出現(xiàn)工作時(shí)編碼器與檢測(cè)齒輪不能 同步，使主軸的定向位置不準(zhǔn)，造成了換刀錯(cuò)位故障。例2：某加工屮心采用凸輪機(jī)械手換刀，機(jī)械手換刀過程中，動(dòng)作中斷，發(fā)岀報(bào)警, 顯示內(nèi)容為：機(jī)械手仲出故障。分析及處理：根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，機(jī)床是因?yàn)闊o法進(jìn)行下一步“從主軸和刀庫屮 拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報(bào)警。機(jī)械手未能仲出完成從主軸和刀庫中拔刀動(dòng)作，其

35、原因可能有：(1) 松刀感應(yīng)開關(guān)失靈 在換刀過程屮，各動(dòng)作的完成信號(hào)均由感應(yīng)開關(guān) 發(fā)出，只冇上一動(dòng)作完成后菜能進(jìn)行下一動(dòng)作。第三步為“主軸松刀”，如果感 應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號(hào)，則機(jī)械手“拔刀”就不會(huì)動(dòng)作。檢查兩感應(yīng)開關(guān)，信號(hào)正常。(2) 松刀電磁閥失靈 主軸的 松刀，是由電磁閥接通液壓缸來完成的。 如電磁閥失靈，主軸就無法松刀。檢查主軸松刀電磁閥動(dòng)作正常。(3) 松刀液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動(dòng)作，或行程不到位。檢 查液壓缸，動(dòng)作正常，行程到位，油壓正常，無漏油現(xiàn)象。(4) 機(jī)械手系統(tǒng)冇問題 建立不起“拔刀”條件，其原因可能是電動(dòng)機(jī)控 制電路冇問題。檢查電動(dòng)機(jī)控制電路系統(tǒng)正常。(5) 主軸系

36、統(tǒng)冇問題 刀具是靠碟簧通過拉桿和彈簧卡頭而將刀具柄尾端 的拉釘拉緊的:松刀時(shí)，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動(dòng)拉 桿，一方而使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方而又頂動(dòng)拉釘，使刀具右移而在 主軸錐孔屮不變松。主軸系統(tǒng)不松刀的原因估計(jì)冇以下幾點(diǎn)：刀具尾部拉釘長(zhǎng)度不夠，致使液 壓缸雖已到位，而仍未將當(dāng)?shù)谰唔斔桑焕瓧U尾部空心釘位置其了變化，使液壓 缸行程滿足不了松刀要求；頂桿岀了問題，已變形或磨損；彈簧卡頭出故障, 不能張開；主軸裝配時(shí)，刀具移動(dòng)量調(diào)的太小，致使在使用中的一些綜合因 素不能滿足松刀條件。處理方法：拆下松刀液壓缸，檢查發(fā)現(xiàn)，這一故障系裝配時(shí)，空心釘?shù)纳斐?量調(diào)整的太小，故液壓缸

37、行程到位后，刀具在主軸錐孔中的壓力不夠，刀具無法 取出。調(diào)整空心螺釘?shù)闹賹缌浚ＷC液壓缸到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量 為0.40.4mm。經(jīng)以上調(diào)整,故障排除。例3：一臺(tái)加工中心換刀臂平移到位后，無拔刀動(dòng)作，atc的動(dòng)作起始狀態(tài)是：主 軸保持要交換的舊刀，換刀臂在b位置，換刀臂在上部位置，刀庫已將要交換的 新刀具定位。故障分析：自動(dòng)換刀的順序?yàn)椋簱Q刀臂左移（b-a）-換刀臂下降（從刀庫拔刀）一換刀臂右移（a-b）f 換刀臂上升-換刀臂右移（b-c ,抓住主軸中刀具）一主軸液壓缸下降（松刀） -換刀臂下降（從主軸拔刀）一換刀臂旋轉(zhuǎn)180度（兩刀具交換位置）一換刀臂 上升（裝刀）一主軸液壓缸上

38、升（抓刀）一換刀臂左移（c-b）刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)（找 出舊刀具位置）一換刀臂左移（b-a返回刀具給刀庫）一換刀臂右移（a-b） -刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)（找下一把刀）。換刀臂平移至c位置時(shí)，無拔刀動(dòng)作，分析原因，有幾種可能： sq2無信號(hào)，所以未輸出松刀電磁閥yv2的電壓，主軸仍處于抓刀狀態(tài)， 換刀臂不能下移 松刀接近開關(guān)sq4無信號(hào)，則換刀臂升降電磁閥yv1狀態(tài)不變，換刀臂不 下降 電磁閥有故障，給予信號(hào)也不動(dòng)作。逐步檢查，發(fā)現(xiàn)sq4未發(fā)出信號(hào)，進(jìn) 一步對(duì)sq4進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過大導(dǎo)致接近開關(guān)無信號(hào)輸出，產(chǎn)生動(dòng)作障 礙。3.2六角刀架故障實(shí)例分析 例1：一臺(tái)配有fanuc-oimate系統(tǒng)的大連機(jī)床廠六刀位

39、車床，選到正常但是當(dāng)所 選到刀位后不能正常鎖緊。系統(tǒng)報(bào)警：換刀超時(shí)。故障分析：刀架選刀正常，正傳正常，就是不能反向鎖緊。說明渦輪蝸桿傳 動(dòng)正常，初步定為屯氣線路問題。在機(jī)床刀架控制電氣原理圖上，發(fā)現(xiàn)刀具反向 鎖緊刀位信號(hào)是曲一個(gè)位置開關(guān)來控制發(fā)出的，是不是該開關(guān)即周圍線路存在問 題呢？為了確認(rèn)這個(gè)故障原因，打開刀架的頂蓋和側(cè)蓋，利用萬用表參照電路圖 檢查線路，發(fā)現(xiàn)線路未冇開路和短路，通過用手按動(dòng)刀架反向鎖緊開關(guān)，觀察梯 形圖顯示冇信號(hào)輸入，至此排除屯氣線路問題。推斷口j能是擋塊運(yùn)動(dòng)不到位，位 置微動(dòng)開關(guān)未動(dòng)作。于是重新?lián)Q刀一次來觀察下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：果然擋塊運(yùn)動(dòng)未到 位，于是把擋塊螺栓擰緊，試換刀

40、一次正常，再換一次刀，原故障又出現(xiàn)了，同 時(shí)發(fā)現(xiàn)蝸桿端的軸套打滑并11爬升現(xiàn)象。難道是它造成了電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)位置開 關(guān)的擋塊運(yùn)動(dòng)不到位？于是把該軸套進(jìn)行了軸向定位處理，將刀架頂蓋裝好。結(jié) 果刀架鎖緊正常了。解決辦法：對(duì)軸套進(jìn)行軸向定位故障解決。例2：一臺(tái)六工位刀架換刀時(shí)所有刀位都找不到，刀架旋轉(zhuǎn)數(shù)周后停止，并且數(shù)控 系統(tǒng)顯示換刀報(bào)警，換刀超時(shí)或沒有信號(hào)輸入。故障分析：對(duì)于該故障，可排除機(jī)械故障，歸咎于電氣故障所致。產(chǎn)生該故障的電氣原 因有以下幾種：1.磁元件脫落；2六個(gè)霍爾元件同時(shí)全部損壞；3.霍爾元件的供 屯和信號(hào)電路開路導(dǎo)致無電壓信號(hào)輸出其中一第三種可能性最大，因此找來電 路圖，利用萬用表

41、對(duì)霍爾元件的線路進(jìn)行檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)刀架檢測(cè)線路端子排上 的24v供屯屯壓為0v,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找，發(fā)現(xiàn)電氣柜 引出的24v線頭脫落，接上后仍沒冇反應(yīng)。曲此判斷是該線斷線造成的故障。解決辦法：利用同規(guī)格導(dǎo)線替代斷線后，故障排除。3. 3四方刀架故障實(shí)例分析 例1：一臺(tái)四刀位數(shù)控車床，發(fā)生一號(hào)刀位找不到，其它刀位能正常換刀的現(xiàn)象。故障分析：曲于只有一號(hào)刀找不到刀位，可以排除機(jī)械傳動(dòng)方面的問題，確 定是電氣方面的故障?？赡苁窃摰段恢車幕魻栐捌渲車€路出現(xiàn)問題，導(dǎo) 致該工位信號(hào)不能輸送給plc。對(duì)照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn)：1好刀位霍 爾元件的24v供電正常，gnd線路為正

42、常，t1信號(hào)線正常，因此可以判定是霍 爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號(hào)無法發(fā)出。解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號(hào)刀位找到。例2：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，開機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)床進(jìn)行換刀動(dòng)作時(shí)，主軸也隨之 轉(zhuǎn)動(dòng)。分析與處理過程：曲于該機(jī)床采用的是安川變頻器控制主軸，主軸轉(zhuǎn)速是通 過系統(tǒng)輸出的模擬電壓控制的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，安川變頻器對(duì)輸入信號(hào)的干擾 比較敏感，因此初步確認(rèn)故障原因與線路有關(guān)。為了確認(rèn)，再次檢查了機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)器、刀架控制的原理圖與實(shí)際接線， 可以判定在線路連接、控制上兩者相互獨(dú)立，不存在相互影響。進(jìn)一步檢查變頻器的輸入模擬量屏蔽電纜布線與屏蔽線連接，發(fā)現(xiàn)該電纜的 布線位置與屏蔽線均不合

43、理，將屯纜重新布線并對(duì)屏蔽線進(jìn)行重新連接后，故障 消失。致謝：經(jīng)過半年的忙碌和工作，木次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕?的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的 督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在論文寫作過程中，得到了屈海軍老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的 科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從 課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，屈老師都始終給了我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 在此謹(jǐn)向屈老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。另外，我還要感謝我的父母，是他們養(yǎng)育了我，給我提供了學(xué)習(xí)的條件，謝 謝你們！

44、還有那些給予過我無私幫助的同學(xué)們，謝謝你們了！最后我還要感謝數(shù)學(xué)系和我的母校一徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校四年來對(duì) 我的培養(yǎng)。參考文獻(xiàn)1 曹琰 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用與維修 北京：電子工業(yè)出版社，1994；2. 李福生等 實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè) 北京：北京岀版社，19933. 張樹森機(jī)械工程學(xué)遼寧；東北大學(xué)岀版社，2001；4. 屈海軍黃云林?jǐn)?shù)控機(jī)床操作與維護(hù)科學(xué)岀版社，20095徐衡 數(shù)控機(jī)床維修/ fanuc系統(tǒng)實(shí)用技術(shù)叢書，20056.盧斌數(shù)控機(jī)床極其維修機(jī)械工業(yè)出版社，2010附錄機(jī)床故障排除方法（1）初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用碩 件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由