数控车床电动刀架故障排查实例分析

毕业设计题目：数控车床刀架的故障分析及排除学生姓名：学号：09 57专业：数控技术指导教师：2011年11 月25日数控刀架的故障分析与排除摘要数控车床在使用过程中，我们常见的故障有刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障，其中刀架故障占很大比例。

故障后机床暂时不能使用，这就造成了在时间上的人力、物力等资源的浪费。

假如我们能对其进行一些基本的维修，就可以节约成本，节约时间，创造一定的经济效益。

此次对刀架的维修时间较短，且维修过程也涉及到了刀架的其他原因，为以后的刀架维修奠定了基础。

数控车床在使用过程中，常常出现的是撞刀事件。

主要以数控车床在教学过程中撞刀引发的刀架故障为据，分析刀架结构原理，进行故障分析及故障处理，排除故障后装配调试四大方面来论述。

通过阐述数控车床刀架的结构，以其机械原理来分析故障原因、判定故障部位、最后进行排除及装配调试成功。

虽然刀架结构、尺寸各异，均有所不同，但无论是哪一类刀架，故障原因大多雷同，维修方法也可以互相参考。

为此，及时排除刀架故障，懂得部分维修手段是必然性的。

了解刀架结构，认识其机械原理，才能快速判定故障所在。

所以，研究刀架故障分析与排除是很有必要的。

关键词：刀架故障；故障原因；排除故障；故障处理目录第一章概述 (3) (3)第二章常见刀架工作原理及工作步骤 (4)刀架工作原 (4)四方刀架换刀工作步骤 (4)六角刀架换刀工作步骤 (5)更换主轴头换刀 (7)带刀库的自动换刀系统 (9)刀架交换装置 (9)第三章刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)刀架、刀库及换刀常见故障及排除 (11)熟悉报警提示信息含义，解决刀架系统故障 (17)领会PMC程序和系统参数的内涵，找出刀架控制故障.....17第四章典型的刀架故障实例分析. (19) (19)六角刀架故障分析实例 (19)四方刀架故障实例分析..............................20结论.. (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)第一章概述引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。

数控车床电动刀架主要内容：1）前言2）结构和工作原理3）常见故障分析一、前言电动刀架是数控车床进行自动换刀的实现机构，实现刀架上刀盘的转动和刀盘的开定位、定位与夹紧的运动，以实现刀具的自动转换，具有传动机械结构、电气正反转控制、PLC 编程控制等数控机床的核心内容，是每一个学习数控机床结构的学生必须掌握的，具有机械、电气的综合特点，同时电动刀架在数控加工过程中容易出现故障，因而对于该刀架的结构和故障的分析，在教学过程中显得尤为重要。

而常见的电动刀架中具有典型的结构有TND360 刀架和LDB4 刀架，这两种刀架采用了不同的传动升降结构、不同定位控制。

都实现了刀盘的正向换刀和反向锁紧，刀盘的圆周定位功能。

二、结构和工作原理1）TND360 刀架的结构与工作原理它属于转塔刀架，是由换刀机构和刀盘组成，刀盘用于刀具的安装。

刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的定位。

转塔刀架的换刀机构是实现刀盘的开定位、转动换刀位、定位和夹紧的传动机构。

要实现刀盘的转动换刀，就要使得刀盘的定位机构脱开后，才能行转动，当转动到位后，刀盘要定位并夹紧，才能进行加工。

转塔刀架的换刀传动是由刀架电动机提供动力，刀盘的抬起是用凸轮机构来实现的，而刀盘在圆周方向上的分度是用槽轮机构来实现的，分度完成后的回复也是在碟形弹簧的作用下进行工作的。

刀盘在转动过程中，经1：1 的齿轮副将运动传递给圆光栅，由圆光栅将转位信号送可编程控制器进行刀位计数。

在加工的过程中，当端面齿盘上的定位销拔出后，切削力过大或撞刀时，刀盘会产生微量转动，这时圆光栅的转动信号就成为刀架过载报警信号，机床就会迅速停机。

圆光栅将传动转换成脉冲信号送给数控系统，正常时用于刀盘上刀具刀位的计数；撞刀时用于产生刀架报警信号。

刀盘的转动可根据最近找刀原则实现正反向转动，以达到快速找刀的目的。

2）LDB4 电动刀架的结构与工作原理它属于四工位刀架，由电动机、蜗轮和蜗杆结构、丝杠和螺母结构、霍尔元件定位系统等组成，正转时，电动机通过涡轮和蜗杆结构将驱动传给丝杠，螺母和转动的刀架是键槽联结，即螺母和转动的刀架只能做相对上下滑动，而不能相对转动，而螺母与电机底座是通过齿面啮合形成定位机构，在这对啮合齿脱开之前，螺母是不能转动的，也就是转动的刀架也是不能转动，刚刚开始，由于丝杠的顺时针旋转，螺母相对于转动的刀架向上移动，当啮合齿脱开后，通过销钉和止推槽的作用，使得丝杠转动→螺母转动→刀架转动→进行换刀，到指定的工位时，通过霍尔元件定位系统将到位信号传递给数控装置系统，从而停止转动，通过霍尔元件定位系统和辅助定位销钉进行位置的定位；数控装置控制刀架换刀电动机进行一定延时的反转信号，因为止推销钉的作用，螺母系统和刀架系统不能反转，因而螺母系统顺着丝杠向下移动，直到两对啮合齿重新啮合为止，这样完成了整个换刀的过程。

数控车床刀架常见故障维修数控技术及数控机床的应用,成功地解决了某些形状复杂，一致性要求高的中、小批零件的自动化问题,这不仅大大提高了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产准备周期.但是,在数控车床使用过程中,数控车床难免会出现各种故障,所以故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。

一方面销售公司售后服务不能得到及时保证，另一方面掌握一些维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起来。

在日常故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障.而刀架故障在其中占有很大比例.在这里，分类介绍一下日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应地解决方法，希望能给大家提供一些有益的借鉴。

所用数控系统是广州数控设备有限公司所生产的gsk系列车床数控系统。

中国国际模具网故障现象一:电动刀架锁不紧中国国际模具网故障原因处理方法中国国际模具网①发信盘位置没对正：拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。

中国国际模具网②系统反锁时间不够长:调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１。

2ｓ即可）。

中国国际模具网③机械锁紧机构故障 :拆开刀架,调整机械，并检查定位销是否折断。

中国国际模具网故障现象二：电动刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动中国国际模具网故障原因处理方法中国国际模具网①此位刀的霍尔元件损坏:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24v触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件。

中国国际模具网②此刀位信号线断路,造成系统无法检测到位信号：检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。

中国国际模具网③系统的刀位信号接收电路有问题:当确定该刀位霍尔元件没问题，以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情况下更换主板。

数控车床刀架故障分析及排除探讨前言数控车床是现代工业中的一种重要设备，其操作和维护对于生产效率和产品质量有着至关重要的作用。

刀架是数控车床中的一个重要组件，负责夹紧切削工具以进行加工。

然而，在使用数控车床过程中，刀架也会因为各种原因出现故障。

本文将对数控车床刀架故障的分析与排除探讨。

一、故障原因及现象1. 刀架松动刀架松动是常见的刀架故障之一，其主要原因是刀架固定螺栓松动或螺纹损坏。

当刀架松动时，会导致工件的精度下降，甚至会造成刀具与工件的碰撞而引起危险。

2. 刀架跳动刀架跳动是指在工件加工过程中，刀架在刀具运转时出现轻微的上下动作。

其主要原因是刀架松动、刀具不平衡、工件太长或过热等原因。

刀架跳动会导致加工面的表面质量下降，同时也会损坏刀具。

3. 刀具损坏刀具损坏是数控车床刀架故障中常见的一种。

刀具损坏的原因非常多，如切削力过大、材料质量差、使用时间过长等等。

刀具损坏不仅会影响工件加工质量，还会增加生产成本。

二、故障分析与排除方法1. 刀架松动当出现刀架松动的情况时，需要及时检查刀架固定螺栓和螺纹是否松动或损坏，如果已经损坏则需要更换。

同时，还需检查刀片是否正常安装以及是否受到损坏。

如果刀片有损坏需要及时更换，否则可能造成更严重的后果。

2. 刀架跳动在出现刀架跳动的情况时，需要仔细检查刀架、刀具和工件是否有损坏或者异常情况。

如果刀架松动，则需要紧固刀架和螺栓。

如果刀具不平衡，则需要对刀具进行平衡调整或更换。

如果工件太长或过热，则需要减小进给量或对工件进行散热处理。

3. 刀具损坏当刀具损坏时，需要先检查切削参数，是否合理或者是否需要进行调整。

同时，应该对刀具的材料、几何形状、切削角度、角度半径等方面进行分析，找出刀具损坏的根本原因，并根据不同原因进行相应的处理。

同时，需要定期对刀具进行检查和维护，确保其正常运作。

三、总结刀架故障是数控车床运行中较常见的故障之一，因此，对刀架的检查、维修和保养至关重要。

数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。

本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。

本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。

数控车床电动四工位刀架的工作原理在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。

电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。

数控车床电动四工位刀架故障维修实例维修实例1：刀架运转生涩、噪音较大。

故障分析与处理：由于刀架内部为不连续的润滑，长时间工作后润滑脂变脏失效，导致刀架运转生涩，产生噪音。

此时应该使用用柴油清洗刀架内部机械部分，并涂上新的润滑脂，相应故障消失。

维修实例2：刀架运转卡顿、卡死。

故障分析与处理：当刀架卡死时，刀架顺时针无法转动，首先要检查主轴螺母是否锁死，需重新调整。

其次检查夹紧装置的定位销是否在棘轮槽内，若在的话，要将棘轮和连接销孔回转一个角度重新连接，即可解决故障。

维修实例3：刀架连续运转、到刀位不停。

故障分析与处理：对于这种故障，首先判断是刀架内部机械问题还是刀架电机故障，但由于刀架能够连续运转，可以判断出现并非机械故障，主要从电气方面入手：检查刀架刀位信号是否发出，若没有刀位信号，则是发信盘故障。

编号：SM-ZD-68536数控车床刀架故障分析及排除探讨Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives编制：____________________审核：____________________时间：____________________本文档下载后可任意修改数控车床刀架故障分析及排除探讨简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

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刀架故障是数控车床经常出现的故障类型。

本文首先简单介绍了数控机床电动刀架的工作原理，然后具体分析了数控车床刀架的典型故障及排除措施，以期为相关技术和维修人员提供参考。

数控机床是一种具有高精度、高柔韧性、高效率、高自动化机床设备，由于其成本投入要远远大于普通机床，因而减少机床故障发生率、延长机床使用寿命是其日常管理的重要内容。

通常情况下，因为数控机床程序技术高度复杂，对于维修人员的素质和专业能力要求较高，以致其故障检测和排除相对效率较低。

作为机床故障的主要类型，刀架故障的排除就显得更为重要。

因此，加强有关数控机床刀架故障的分析和排除措施的探讨，对于提高数控机床检修质量、改善数控机床使用效率具有重要现实意义。

数控机床电动刀架工作原理数控机床电动刀架的一般工作原理为：工作人员将指令输入到机床中，在指令传输给计算机后，计算机输出换刀指令，此时控制刀架继电器开始工作；当继电器合闸后，刀架电动机开始动作，在经过涡轮、蜗杆、螺杆过程后使刀架销盘上升到固定高度，此时离合销嵌入到离合盘槽内，两者循环带动；销盘同时引起上刀架体转动，当上刀架体旋转到恰当位置时，电动机反转，此时反靠销嵌入到反靠盘中，离合销退出离合盘，以此刀架实现粗定位；销盘的下降端齿啮合，在经过精确定位后刀架便锁紧；刀架反转完成一个周期后，继电器会自动切断，电动机继而停止运行；当延时继电器开始动作后，中断电源、电动机停止动作，向计算机输入返回指令，加工过程便开始。

操作规程编号：LX-FS-A98427数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修范本In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall BehaviorCan Reach The Specified Standards编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修范本使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。

资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。

本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。

本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。

本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。

数控车床电动四工位刀架的工作原理在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。

电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。

数控车床刀架常见故障的实例分析在机械加工领域中，数控机床是集电力电子、自动控制、电机、传感器、计算机、机床、液压、气动等技术于一体的典型机电产品。

它具有加工柔性好、精度高、生产效率高等优点。

但在使用中也易出现问题，一旦出现了故障，往往比较棘手，尤其是在加工精度稳定性方面，轻则零件加工精度降低，重则导致零件报废甚至整个生产线停产。

引起加工精度不稳定的因素是多方面的，刀架定位精度不准确是主要因素。

以CK6140 数控车床为例，针对电动刀架发生定位精度不稳定现象做进一步的分析及其检修过程。

1.本厂有有10 台CK6140D 数控车床，系统配置采用SINUNER1K802D系统。

经过一个月时间使用发现其中有1 台机床加工尺寸精度不稳定（30 个零件之中有 6 个件尺寸达不到图纸要求）造成了小批量零件报废，其加工误差范围在0.03～0.08 mm之间。

经过各项检测，引起此故障的原因是由于刀架定位精度不准确。

刀架定位精度不准确的原因刀架动作顺序：换刀信号→电机正转→刀架转位→到位信号→电机反转→初定位→精定位夹紧→电机过流停转→换刀信息反馈→换刀结束弱电部分由位置传感器（霍尔元件）组成，每个霍尔元件对应电动刀架一个工位。

对刀架控制工作原理及刀架机械传动原理进行分析，得知影响刀架的重复定位精度产生误差的原因：刀盘连接部件松动；定位牙盘内有污物；霍尔元件开关位置不良，造成电器控制失效；每次刀盘到位的夹紧力不均。

2 .刀架的检修过程（1）对刀架机械传动部分进行检修。

检修时拆下箱盖板发现此刀架传动螺杆与传动轴有污物，此时需进行刀架清洗上油。

通过检修可以对刀架连接部件的松动、定位牙盘内的污物、霍尔元件开关位置的不良造成电器控制失效等故障排除。

（2）检修刀架到位后的夹紧力不均导致加工精度不稳定。

从刀架控制原理可以看出，正转由K1 继电器控制，反转由K2 控制，RC是抗干扰夹弧器，拆开刀架控制盒盖板，输入换刀指令，T2 计算机输出TL+ 正转信号，K1 继电器吸合，三相主触点闭合，电机得电正转。

任务四数控机车床电动刀架不转的故障诊断与排除（三）收集故障信息
电动刀架换刀的动作顺序是什么？
刀架转位、粗定位、刀架锁紧。

图4-1所示四工位电动刀架结构及机械机构工作原理是什么？
1、数控系统、蜗轮蜗杆、向上、啮合、旋转。

2、270
3、刀架体、销、蜗杆、槽
4、弹簧轴套、微动开关、电动机。

四工位电动刀架电气控制过程是怎样？
1、XS40/12 KA01
2、发信盘霍尔元件反
四工位立式刀架主电路是怎样控制？
380、正、反、 24、 0、 0、 24。

电动刀架是怎样进行选刀？
1、6
2、3 、TL+ 、（KA01）对应KM01
3、5 不一
4、4 、吻合、停。

5、粗、精、系统参数
四工位刀架PLC是如何进行选刀控制？
1/ 4
1、指令、F 。

2、比较、一致、反。

电动刀架不转的故障及处理方法有那些？
【计划与实施】
一、制定维修计划
2/ 4
3/ 4
二、实施维修作
本着先易后难的维修原则，你是如何对程序与刀架相关参数的检查与修改？
换刀时间
断路损坏
？
24 24 接入损坏
如何检测电动机？
有无卡死电源反
4/ 4。

经济型数控车床自动回转刀架的故障分析及排除回转刀架经济型数控车床一般都配有四工位自动回转刀架，它是根据微机数控系统改造传统机床设备的需要，同时兼顾刀架在机床上能够独立控制的需要而设计的。

现有自动回转刀架，其结构主要有插销式和端齿盘式。

由于刀架生产厂家无统一标准，因此，其结构、尺寸各异。

而无论是哪一类刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。

一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也可能是电气、控制系统方面的原因。

因此，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。

现以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架可能出现的各种故障现象加以分析，确定其排除方法。

其它类型的刀架，虽其结构、尺寸、元器件类型号各有差异，但故障原因大多雷同，也可参照此法加以排除。

1 刀架不能启动⑴. 机械方面的原因a. 刀架预紧力过大。

当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。

此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。

b. 刀架内部机械卡死。

当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。

首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。

⑵. 电器方面的原因a. 电源不通、电机不转。

检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。

当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。

除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。

b. 电源通，电机反转，可确定为电机相序接反。

1 绪论数字控制机床用数字代码形式的信息，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六方刀架，通过学习此课题使我明白加工盘类零件加工时选用数控车床六角回转刀架，而加工轴类零件时却选用的是四方回转刀架，刀架在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。

而使用了分度钻的好处在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。

使用刀架的最根本目的是获得好的经济效益。

所以设计刀架也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。

每当设计一套刀架之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的刀架获得最佳的经济效果。

对设计刀架进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。

精度设计技术分析，一般来说，刀架的精度越高加工出合格的工件的可能性越大。

加工工件的质量越稳定，刀架的易损件的使用寿命也越长。

但从另一方面看，工件的制造精度越高，从而会急剧增加刀架的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，刀架制造的精度越小，将会使刀架在夹具中易损件，需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。

所以刀架精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高刀架的精度要求。

从原则上讲对加工精度要求高的工件，刀架的精度只能略高于工件要求的加工精度，这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高刀架的制造精度经济、合理。

对加工精度要求不高的工件，刀架的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过。

. 数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。

1.1 项目背景数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。