经济型数控车床电动方刀架常见故障诊断
2022-8-30 来源：山东华宇工学院 作者：陈国 苏朝辉
摘要：目的：充分发挥数控设备的应用优势，促进经济型数控机床研究进程全面进步。方法：实际操作中对电动方刀架操作流程具体要点予以管理，充分了解经济型数控车床电动方刀架的结构和目前国内相关研究现状，在明确工作原理的基础上，完善分析和诊断机制，从而解决刀架锁、刀体刀架等相关故障问题，落实针对性控制机制和故障解决措施。结论：全面分析数控机床在实际应用中融合的测控技术单元、可编程控制单元等，在工业生产活动中，有效发挥科技性、可操作性的优
势作用，满足数控车床发展的基本需求，提高应用效率和综合经济效益，为数控车床行业的健康可持续发展奠定基础。
关键词：经济型数控车床；电动方刀架；原理；故障；解决措施
随着市场经济地不断发展，智能化技术、自动化技术方案等技术体系的应用和研究不断深入，将这些技术体系应用到不同行业中可在很大程度上提升工作效率和应用质量，有利于经济效益和应用管理效益的双赢，能够进一步提高工业生产效率。但一旦出现故障问题，其排查、维修和后期养护等工作也将变得更加困难。为保证技术体系都能落实到位，要整合运行要点，针对故障多发的电动方刀架系统予以特别关注，明确维修规律和要点的同时，落实匹配的解决方案，保证设备处于最优运行状态。
1、经济型数控车床电动方刀架概述
1.1 结构
车床电动方刀架是较为常见的换刀装置，配合自动处理单元，就能实现数控化处理。其主要分为转塔刀架、六角刀架和四方刀架等，因为数控车床对刀架应用提出了较高要求，因此，要确保其具备承受充足切削力的水平，并维持良好的刚度和强度另外，回转刀架在实际应用中要保证重复定位的精准性符合预期。例如，要设置端齿盘，将其作为整个结构体系的精准定位元件，并利用霍尔开关完成信号传输控制，从而减少机械接触造成的不良影响，延长数控车床电动方刀架的应用时长。
本论述以LD4-I系电动方刀架具体结构为例，具体如图1所示。
图1 电动方刀架结构示意图
首先，数控车床回转刀架的基本要求是对应功能部件能满足性能要求和可靠性要求。
其次，转位的准确性、转位的具体时间、重复定位的精准度以及密封性等都是结构要求，只有满足平稳安全的基本需求才能提高整体工序的合理性和规范性。
最后，要确保各个部件夹紧刚度满足标准，并利用重载荷切削操作完成相应的处理工序。
1.2 工作原理
在实际工作过程中，主机系统发出对应的工作数控信号，刀架的电动机随之转动，从而有效带动蜗杆、蜗轮实现转动，然后配合夹紧轮的操作，就能实现蜗杆的逐渐上抬，此时活动销松开，离合转盘随之转动，就能实现盘和销的分离，此时，上刀体开始运动，转动到相应的位置，霍尔元件对应磁钢完成信号定位，实现操作处理。需要注意的是，信号符合应用要求时电动机反转延时得以获取，完成初步定位和精度定位，若是电机堵转，则延时结束进入下一道工序。这一设计可视为对故
障的“自行排查”，但在实际的经济型数控车床维护活动中，出现的电路故障、信号执行故障问题更加复杂。
1.3 研究现状
我国数控车床研究工作中，目前应用最为广泛的是以电动模式为主的数控刀架结构，较为常见的是立式回转刀架和卧式转刀架，能在发挥各自优势的基础上有效提升数控车床应用运行质量，满足经济要求，整合具体的应用方案维持数控机床的操作规范性。其一，立式回转刀架，应用在简易数控车床处理方面；其二，卧式回转刀架，分为8工位、10工位以及12工位等，利用正向旋转和逆向旋转完成就近取刀处理，并且能应用在全功能性数控车床控制工作中。值得一提的是，卧式回转刀架还能应用在液压驱动刀架处理和伺服驱动刀架处理中，作为数控车床的基础元件，电动刀架的应用和合理性选配方案非常关键，只有建立完整的实施控制方案，才能最大程度上提高劳动生产率，降低生产准备时间，从而最大程度上减少人为误差对整个工序产生的影响，满足精准性的根本需求。例如，在较为复杂的几何形状零件加工处理工序中，为了有效提升工艺适应性和连续稳定性，要建立控制指数的分析方案，从而确保控制系统应用的最优化。
2、经济型数控车床电动方刀架常见故障和解决措施分析
为进一步提高经济型数控车床电动方刀架应用的合理性和有效性，就要及时检索和分析故障问题，从刀架锁、刀体以及刀架等方面进行针对性的判定，并且维修人员要制定相匹配的处理措施，从而减少故障造成的不良影响。
2.1 经济型数控车床电动方刀架常见故障
2.1.1 刀架锁故障
在数控车床电动方刀架应用工序中，较为常见的问题就是刀架锁紧实度不足。原因如下：
（1）整个刀架结构的控制电路存在故障隐患，导致动力供给不足、供给中断，在车床运转环节出现故障；
（2）刀架内部实际锁刀位置的定位销磨损较为严重，元件脱离严重，且齿轮匹配度不足；
（3）数控机床在应用中没有对机床参数予以合理性设定，尤其是刀架的反锁时间，设置数值较小，亦或是发信盘的位置校对不准确，都会影响刀架锁的应用效率。
2.1.2 刀体故障
对于数控车床电动方刀架应用运行工作而言，刀体故障也较为常见，主要表现为无法有效换刀。一般要从机械层面和电气层面对其故障问题予以分析。若是在换刀操作时接触电机存在振动情况，故障可能就来源于电机，若是电力故障得以排除，则一般是刀架内部机械卡死或者是机械元件损坏。
2.1.3 刀架故障
数控车床电动方刀架中，刀架故障也较为常见。首先，若是电源电量不足或者是控制箱开关位置不对，都会使刀架无法正常运行；其次，电动机相序相反，会使运行反转不足；最后，刀架上对应元件夹紧力较大，也会造成转动失衡。
2.2 经济型数控车床电动方刀架故障解决措施
在分析相应故障的基础上，结合实际情况制定合理的解决措施，有效从机械、电气等多个层面分析问题，提高应用效率，从而减少经济损失。故障排查必须遵循以下原则：一次性排查到位，节约排查成本；排查技术科学合理，避免过度的维修开支；排查流程科学高效，避免对设备造成二次损害。
2.2.1 刀架锁故障解决措施
针对刀架锁故障问题，结合实际情况具体问题具体分析，从而保证相应的解决措施切实有效，减少其运行障碍造成的不良影响。
（1）若电路异常问题，则要对接触器的线圈和接触点予以检查，确保没有存在异常现象，及时解决隐患问题，维持电路稳定。在经济型数控车床运转之前，可对刀架线路进行排查，及时解决电路故障、电路中断问题。
（2）锁紧结构出现异常时，一般会采取卸除刀架的处理方式，对整个机床设备机械结构予以调控，并且要检查反靠定位销的运行效果，若出现异常及时更换。
（3）若因为整个数控机床电动方刀架机床参数时间设置不到位，就要合理调整反锁时间，匹配实际应用要求确保参数满足标准。
（4）若数控车床电动方刀架的发讯盘位置异常，则要卸除刀架结构的顶盖，并且对其予以旋转处理，维持刀位的稳定性，保证其停留在指定的位置。
例如，以Oi-TB系数控车床的LD4-I系电动方刀架为例，换刀指令下达后，车床能实现刀架的准确定位，是不能及时完成锁紧反转的相应操作，并且系统未见异常报警，这使机床的操作效率受到了严重影响。技术人员在进行故障检修时首先对刀架上的刀体进行了反靠定位销的检查，尽管发现有少许磨损，但是并不会影响其正常工作，因此就对系统反锁时间参数设置予以检查，发现参数重新设定后依旧没有改变现状。维修人员就判定可能是控制电路的问题，于是对元件予以检索，发现
KM6 线圈烧损，使反转锁紧操作失衡，故及时更换元件后，故障解除。
2.2.2 刀体故障解决措施
针对刀体故障，在判定故障原因后落实相匹配的处理方式即可。尤其是机械故障，一般采取更换失效零部件。另外，若设备在执行换刀指令的过程中存在电动机过载报警信号，亦或是机床无法有效控制选刀操作效果，就可能是电源相序以及电路中继器等设备的问题，需要维护人员进行对应位置的调整和修复，保证故障及时排除的同时，优化其操作效率。
例如，以 SAG210/2NC 系数控车床为例，在换刀指令下达并顺利接收后，出现刀架不转动的问题，影响其整体操作的合理性和应用效果。为此，维护人员依据刀架的工作原理对机械应用过程中的元件进行了质量检查，将问题定位在粗定位销方面，由于其在锥孔中出现卡死和断裂，使整个操作流程无法有效运行。基于此，维护人员集中拆卸电机架结构，并及时更换受损定位销，以保证操作流程的有序性。更换结束后，电动刀架恢复正常运行。
2.2.3 刀架故障解决措施
对刀架故障要秉持精细化处理原则，针对具体问题落实相应的处理方案。
（1）电源问题，要及时检查电动机的运行情况，若有异常及时更换。对于已经确定出现故障的电动机，必须及时进行更换。作为精密元件，数控机床电动机部件的使用必须遵循定量、定时的基本原则，不得长时间、超负荷运转，避免产生设备损伤，保障元件的寿命。
（2）电动机相序参数问题，重新设置匹配参数，保证电动机反转顺畅。相序参数的设置必须由专业的技术人员完成，在设置匹配参数之前，应根据车床未来的加工要求调整参数范围，确保参数设置的合理性。
（3）夹紧力，要利用6 mm的6角扳手对蜗杆端部予以旋转处理，结合实际情况调控夹紧电流参数。若用力可转动，就要适当降低电流；若用力无法转动，则观察定位销是否在指定位置，利用对应的修正措施保证螺母处于正常影响状态。
（4）及时检查刀架结构中各个元件位置润滑油的情况，及时涂润滑油或者是拆开分析。部分技术人员认为添加大量的润滑油能够保障器械的长时间运转，降低加油频率，节约人力开支。但结合现实的加工活动来看，大量添加润滑油会导致油料浪费，且没有被使用的润滑油会在车床内部流动，造成严重的内部污染问题，不便于清理，增加安全隐患。
3、结束语
总而言之，对于经济型数控车床而言，电动方刀架具有重要的作用，因此要集中分析故障问题，减少设备故障造成的不良影响，按照标准化流程一一排查，从而提高故障诊断和分析的实效性，提升故障处理效率，满足经济型数控车床方刀架设备应用规范。
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