数控车床电动刀架的工作原理及故障诊断
2018-5-28 来源：福建信息职业技术学院 作者：陈怀丽
摘要:随着工业快速发展,数控车床的应用越来越广泛。但是从应用实况来看数控车床中电动刀架发生故障的几率较高,影响数控机床的正常使用。因此,研究电动刀架出现的故障具有现实意义。本文阐述了电动刀架的工作原理,在此基础上探究刀架故障的诊断方法。
关键词:数控车床;电动刀架;工作原理;故障诊断;电机;轴承
电动刀架能否正常运转直接影响着数控机床的加工效率与稳定性。对数控车床而言,一旦电动刀架出现了故障可能中断工件加工,严重时还可能产生废品或者发生碰撞等各种破坏性的事故。因此分析如何诊断刀架故障具有现实意义。
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。
（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2V4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0一2V4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0.2MQ,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0.2MQ,说明电动机严重受潮! 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:l)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1.25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。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相关信息
