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進口刀塔故障的自主維修

2021-9-30 來源：四川航天烽火伺服（fú）控製技術有限（xiàn）公司作者：楊家珺，崔博峰（fēng）

摘要：針對 TS-200/12-0 刀塔頻繁出現換刀時不能到達預定刀（dāo）位的故障，分析故障原因（yīn），給出有效修複方案，成功實現進口刀塔的自主維修。

關鍵（jiàn）詞：數控車床（chuáng）；進口刀塔；換刀故障

0 引言

數控車床伺服（fú）電動刀塔（tǎ）多選用進口刀塔。進口刀塔集機械、電氣、氣動、液壓和自控於一體，結構複（fù）雜（zá）、裝配精度高、維修難（nán）度大，外修（xiū）或更換費用昂貴，始終是困擾公司設備維修（xiū）、影響生產的老大難（nán）問題。為此，依（yī）靠自己技術力量修複進口（kǒu）刀塔，勢在必行。

1、故障現象

公司多台數控車床均（jun1）出現刀塔無法正常換刀的故障（zhàng）。有（yǒu）時（shí）是在接到換刀指令（lìng）後不（bú）能到（dào）達指定刀位，有時是到達了指定刀位卻不能鎖緊，有時是既不能（néng）到達指定刀（dāo）位（wèi）又（yòu）不能鎖緊（jǐn）。這些數車刀塔都是進口，主要是巴拉法蒂、迪普馬兩種品牌。本文以迪普馬 TS-200/12-0 型刀塔（圖 1）為例，介紹進口刀塔故障維修過（guò）程。

2 、刀塔工作原理（lǐ）

係統發出換（huàn）刀指令→刀塔電機電源接通，PLC 控製轉向→電機旋轉，通（tōng）過齒輪傳動帶動刀盤轉動→刀位檢測→預分→精確定位（wèi）→刀（dāo）盤鎖緊→結束信號。

3、故障原因分析

根據刀塔結（jié）構和原理，按照先（xiān）機械、後電（diàn）氣的原則，分析故障原因如下：

（1）查看梯形圖有鎖緊信號，但（dàn）是反向無法鎖緊（jǐn），懷疑鎖緊（jǐn）的（de）機械零件（jiàn）存在故障。分析原理，刀盤是靠滾輪到達高位壓緊雙聯（lián）磁盤斜凸麵，使得動齒盤定齒盤齧合來（lái）達到（dào）鎖（suǒ）緊作用，故判斷滾輪和斜凸麵接觸不良，導致鎖緊力度不夠。

（2）刀塔有時能找到刀位，有時找不到刀（dāo）位，懷疑供電電（diàn）壓不穩定。經測量發（fā）現，多次換刀故障發生（shēng）時，24 V 電壓（yā）都不正常。

（3）根據刀塔結構，刀塔分度定位編碼（mǎ）器、接近開關、預分度電磁鐵線圈動作都和插銷有關（guān）。通（tōng）過（guò）在線監控 PLC 運行狀態，將疑點集中（zhōng）到了電磁（cí）線圈。懷疑電磁線圈密封性能損失，線圈進入冷卻（què）液後，使得線圈工作中發熱，磁力減弱（ruò）。

圖 1 迪普馬 TS-200/12-0 型刀塔

4、維修過程

4.1 更換密封圈

拆開刀盤，發現腔體密（mì）封圈有損壞，造成腔內缺油，齒輪幹磨。為此，現場測量確定密封圈（quān）尺寸，選用抗氧化、耐油、耐酸堿、耐老化和氣密性好的氯（lǜ）丁橡膠，自製密（mì）封圈進行更換。

4.2 打磨修複凸輪高點接觸麵

刀盤中的 3 個齒輪帶動滾輪讓刀塔轉（zhuǎn）動，換（huàn）刀時，滾輪（lún）在低點，到位後滾輪到達高點鎖緊（jǐn）。現在刀（dāo）塔（tǎ）鎖緊力度不夠，加工中刀盤跑位，拆卸後發現刀（dāo）盤鎖緊（jǐn）點不平衡，磨損嚴重。重新磨平凸點，但尺寸變低。為此，根據磨平的尺（chǐ）寸和（hé）刀盤的間隙，在（zài）動輪後麵加上 G20 軸承鋼片墊子，重新（xīn）安裝調試好後，刀盤鎖緊（jǐn）力度合適。

圖（tú） 2 改造前的 24 V 電（diàn）源回路

4.3 改造電磁線圈

由於線圈斷電瞬間會產生高於數倍供電電壓的反向電（diàn）壓，造成控製電路的器件（jiàn）擊穿損壞。在線圈兩端並聯反（fǎn）向（xiàng）二極管，相當於增加了一個反向電壓的泄放（fàng）回路，避免了對回路的損害（hài）。

4.4 重新設計 24 V 電源回路

拆（chāi）下線圈後發現線圈溫度過高，測量電壓隻有 10 V。設備出廠時 24 V 電源（yuán）如圖 2 所示，整流橋堆輸出的電（diàn）源為（wéi）脈動直（zhí）流電，紋波電壓高導致（zhì）電源效率降低，產生浪湧電壓或（huò）電流（liú），燒毀用電設備。為避免紋波，在整流橋堆後添加濾波（bō）電容（róng），將脈動直流電盡可能轉換為平（píng）滑直流（liú）電，提高電源工作效（xiào）率和穩定性。考慮到設備線圈等部（bù）件使用年限（xiàn）過久，線圈等元件（jiàn）發熱過（guò）載，容易引（yǐn）起電源反複損壞。為此，引入開（kāi）關電源，將市電整流後得到直流電壓，利（lì）用開關管的導通和關斷，將得到（dào）的電壓截成矩（jǔ）形波，把高能量切割成無數個低能量，傳寄給輸出端，輸出（chū）端通過輸出（chū）電壓的高低，對輸入端進行反饋（調整切割的頻率，以及占空比），達到穩定（dìng）輸出電壓（yā）的目的（de）。改造後的 24 V 電源（yuán）回路如圖 3 所示。

圖 3 改造後的 24 V 電源回路

5、結束語

經（jīng）過反複裝調，刀塔恢複了正常換刀。本（běn）次維修後（hòu），設（shè）備正常工作已近（jìn）一年，未再出現同（tóng）類（lèi）故障。通過（guò）這次維修（xiū），解決了數控車床刀塔維修難題（tí），填補了（le）公司這項維（wéi）修技術的空白。將本方（fāng）法推（tuī）廣到其他幾台數控車床刀（dāo）塔維修，效果十分顯（xiǎn）著。希望為行業內同類故障的自主維修提供借鑒。

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