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數控車床電動刀架的工作原理（lǐ）及故障診斷

2018-5-28 來源：福建信息職業技術學院作者：陳懷麗

摘要:隨著工業快速發展,數控車床的應用越來越廣泛。但是從應用實況來看數控（kòng）車床中電動刀架發生故障的幾率較高,影響數控機床的正常使用。因此,研（yán）究電動刀（dāo）架出現的故障（zhàng）具（jù）有現實意義。本文闡（chǎn）述了電動刀架的工作原理,在此基（jī）礎上探究刀架故障的診斷方法。

關鍵詞:數控車床;電動（dòng）刀架;工作原（yuán）理（lǐ）;故障診斷;電機;軸承

電動刀架能否正常運轉直接影響著數控機床的加工效率與穩（wěn）定性。對（duì）數控車床而言（yán）,一旦電動刀架出現了故障（zhàng）可（kě）能中斷工件加工,嚴重時還可能產生（shēng）廢（fèi）品或者發生碰（pèng）撞等各種破壞性的事故。因（yīn）此分析如何診斷（duàn）刀架故障具有現（xiàn）實意義。

1、電動刀（dāo）架（jià）的工作原理

要探究如何診斷電動刀架發生的故障,就必須（xū）了（le）解刀（dāo）架的工作原理。電動刀（dāo）架是由控製過程、一體化動作過程等兩部分共同組成。

1.1 控製過程

數控係統將選刀T代碼傳輸出去,按照CW信號傳送出去,通過交（jiāo）流接觸器與中間繼（jì）電器之後,促使電動機帶動刀架正常運轉。當檢查到刀位信號後（hòu）,電（diàn）動（dòng）機就自動停止運轉。如果（guǒ）接受到CCW信（xìn）號,帶動刀架的電（diàn）動機就會反轉,鎖（suǒ）緊刀架後就能夠實現（xiàn）整體控（kòng）製過程。一（yī）旦數控係統發生了異常,就斷開（kāi）電動機和刀架體的連接來診斷是電氣故障還是（shì）機械故障。同時還（hái）能夠利（lì）用數（shù）控係統（tǒng）中動態（tài）顯示來（lái）對電動（dòng）機的正反轉輸出進行（háng）檢測;通（tōng）過數控係（xì）統中（zhōng）自我（wǒ）診斷功能對發信盤信號（hào）狀（zhuàng）況進行判別。

1.2 機電一體化動作過程

一旦換（huàn）刀信號傳輸到後,刀架電動（dòng）機就會開始正轉,通過升降機（jī）構與減（jiǎn）速機構將上刀體動（dòng）作（zuò）到製定（dìng）位置,離合盤就開始（shǐ）動作。等到上刀體運動到預定（dìng）位置後,發信盤就會將相（xiàng）關信息傳輸出去（qù）,刀架電動機收到信息開始反向運（yùn）轉。一旦初定位完成後,上刀體即下落,端齒盤進行齧合,就實現了精定位,通過升降機構鎖緊刀架。

2、電動刀架故障的診斷

2.1 刀架換刀時無法停止運轉

（1）霍爾元件損壞。如果刀位連接正常（cháng）,對應刀位先無法輸出高電平,可以診斷為霍爾元件損（sǔn）壞,就要及時換刀架的發（fā）信盤或者發信盤上的霍爾元件。一般而言,霍爾元件不可能整（zhěng）體發生損壞。

（2）磁鋼問題。磁鋼（gāng）問題包含了霍爾元件和磁鋼高度位置不精（jīng）確、磁極裝反、磁（cí）性比較低等問題;一旦刀架上升時磁鋼位置過高,就應該（gāi）控製磁鋼的位置,對正霍（huò）爾元件;假（jiǎ）如（rú）磁極裝反了,對（duì）磁極方向重新調（diào）整即可;如（rú）果磁極較低,增強了磁性之後依然（rán）無法滿足要求,就必須要更換新磁鋼。

（3）發信盤電源故障。一旦發信盤霍爾元件（jiàn）發生電源（yuán）短路,更無法傳輸刀位到位的信號,就要（yào）檢查發（fā）信盤的電源。診斷方法是:使用萬用表檢測係（xì）統2V4的（de）出（chū）線端電（diàn）壓,觀察輸出電源是否（fǒu）正常。假如（rú）電（diàn）壓消失,可（kě）以診斷出係統電源故障（zhàng）,就要維修電源;假如電源正常,就要（yào）檢查刀架和係統的接線位置是否有斷路（lù）。檢查刀架（jià）電（diàn）源0一2V4電壓是否存在斷路,或者因短（duǎn）路降低了24V電壓（yā）,因發信盤常常處（chù）於濕度較高（gāo）的環境下工作,線（xiàn）路極易老化斷線,自（zì）然影響回路正（zhèng）常工作。

2.2 換刀時電動刀架不動作

當換刀時,電動刀架不動作可能是電動機（jī）損壞,或者電源的（de）相序混亂所致,其分析過程如（rú）下。

（1）電動機損壞。接通電源後,在空載時電動機（jī）依（yī）然（rán）無法運（yùn）轉,說明電動機損壞。事實上,造成電動機損壞的原因比較多,比如（rú）繞組接地故障、缺相、過載運行、匝間短路故障等等（děng）,如果是繞組（zǔ）短路故障,就采用萬用表檢測不同（tóng）相間絕緣電阻,檢測時必須要把電動機上所（suǒ）有（yǒu）引線拆分開。假如絕緣電阻值低於（yú）0.2MQ,可以診斷為相間短路。分開檢測三相繞組（zǔ）電流,某相電流遠遠超過其他兩相可診斷為短路相;就要（yào）采（cǎi）用短路探測器（qì）檢測繞組件的短路（lù）;如果采用電橋檢測三相繞組電阻,短路相（xiàng）上電阻（zǔ）遠遠低於其他兩（liǎng）相。而接地故障,采用搖表探測電動機繞組對地絕緣電阻,假如絕緣電阻值低於（yú）0.2MQ,說明電動（dòng）機嚴重受潮! 采（cǎi）用萬用表（biǎo）電阻檔或者校驗燈進行分段檢查,校驗燈電阻過低或者顯（xiǎn）示過暗,說明繞組嚴（yán）重受（shòu）潮,就必須要烘幹維護;假如電阻顯示（shì）0或者校驗（yàn）燈的正常發亮,說明（míng）繞組出現了接地。繞組接地常常有幾種可能,即為繞組（zǔ）凸出槽口處、電動機出線孔處、電源線進線孔處。如果（guǒ）是繞組凸出槽口的位置接地可以采用絕（jué）緣（yuán）紙或者竹片把繞組和鐵心隔開,當檢查完接（jiē）地時（shí）之後還要塗（tú）上一層絕（jué）緣漆。

（2）刀（dāo）架電源出現相序混亂或者缺相。一旦電動機相序混亂必然影（yǐng）響電動刀架正常工（gōng）作,這種現象常常在新裝刀架或者機床維修之後可能發生。進行處理時一定（dìng）要斷開電（diàn）源,要對（duì）電動機的相序進行調整。電動機無法（fǎ）動作卻有（yǒu）異常聲響,可能是一相發生斷路（lù）,因（yīn）此就必須要重點檢查（chá）接觸器或者開關上動靜觸頭,維修（xiū）後可恢複正（zhèng）常。

2.3 刀架鎖不緊

如果刀架（jià）鎖不緊必定影響正常（cháng）運行,對這種（zhǒng）故障的診斷如下方法如下:l)刀架機械鎖結構發（fā）生異常,就（jiù）把刀架拆分開,對機械構件進行檢（jiǎn）查,尤其要檢修定（dìng）位鎖的位置（zhì）是否磨損破壞;2)刀架反（fǎn）轉,按照刀（dāo）架不動作的檢查方式,檢查電動機的（de）反轉控製回路!3〕;3)電動機反轉的時間不夠,對係統的（de）反鎖周期參數進行檢查,一般是把時間設定到1.25左右。

2.4 電動機的軸承故障

如果刀架電動機平時沒有及（jí）時進行維護（hù）保養,特別是風槍除（chú）鐵屑或者（zhě）采用乳（rǔ）化液（yè）冷卻,那麽軸承（chéng）就可能因為進水而影響軸承的潤滑環境,極易造成軸承發生損壞、卡殼與生鏽等（děng）等（děng）。處理故障時就要全麵檢查軸承,如果損壞的程度不大,隻需要進行潤滑處理與保養維護,但（dàn）是軸承的損壞比較嚴重,就必須要更換新軸承。

3、結束語

數控電動刀架在生產過程中存在各（gè）種（zhǒng）刀架故障,影響著數控（kòng）車（chē）床的正常運轉。因此筆者依據自己經驗分（fèn）析（xī）了幾種故障產生的原因（yīn）,同時提出解決方案建議,縮短了排查刀架故障的時間,提高了維修效率。

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