数控技术毕业设计（论文）数控机床刀架故障诊断.doc

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1、江苏省徐州机电工程高等职业学校 毕 业 论 文姓 名： 学 号： 系 部： 数控技术系 专 业： 数控技术与应用 论文题目： 数控机床刀架故障诊断 指导教师： 职 称： 2010 年 5 月 江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文任 务 书系部：数控技术系 专业年级：05数控高职（1）班 学生姓名 任务下达日期： 2009 年 6 月 1 日毕业论文日期： 2009年 6 月 1日 至 2010年 4月 20日毕业论文题目： 常见数控车床电动刀架结构原理与故障诊断 毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：系主任签字： 指导教师签字： 江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文指导教师评阅书指导教师评

2、语：（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语：（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日江苏徐州机电工程高等职业学校毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一

3、般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会主任签字： 年 月 日系部领导小组综合评定成绩系部领导小组负责人： 年 月 日摘 要电动刀架是数控车床实现自动换刀的机构，通过对两种典型的电动刀架的结构进行分析与比较，阐述了刀架的传动升降、刀盘的定位原理，TND360刀盘的抬起与锁紧是由凸轮机构和碟形弹簧实现的，刀盘的圆周分度是由槽轮机构实现的，LDB4电动刀架的抬起与锁紧是由丝杠螺母的系统实现的，而刀架的圆周分度是由霍尔元件定位系统实现的。本文在了解结构与原理的基础上。对LDB4电动刀架的常见的故障进行了分析，对如何排除故障进行了论述。关键词：电动刀架 ；工作原理 ；故障诊断 ；

4、数控车床目 录摘要 .1第1章 概述 .21.1引言 . 2第2章 常见数控车床刀架的结构及工作原理.32.1自动换刀装置的形式. 32.1.1转位刀架. . . . . . . . . . 32.1.2刀库. . . . . . 32.1.3机械手. . . . . . 32.2常见的换刀类型. . . 32.2.1六角回转刀架. . 32.2.2四方刀架. . . 42.2.3更换主轴头换刀. 52.2.4带刀库的自动换刀系统. 6 2.2.5刀架交换装置. 82.3 TND360刀架的结构与工作原理. . 82.4 LDB4电动刀架的结构与工作原理. 82.5两种结构的比较. . .9第

5、3章 常见故障分析与诊断. .103.1刀架、刀库及换刀常见故障. . 103.1.1普通车床刀架常见故障：换刀时刀架不转. . . .103.1.2刀架及刀库常见故障及维修. . . . . . . .113.2 LDB4刀架在换刀过程中找不到想要的刀位. . . 113.3 LDB4定位精度出现误差. 123.4 LDB4刀位无法锁紧. . . 123.5 TND刀盘无法抬起. . 12结束语. . . . . . . .13致谢.14参考文献.15附录.16第一章 概述1.1引言 数控机床是一种高投入的高效自动化机床，加工柔性好、精度高，由于其投资比普通机床高的多，因此降低数控机床故障率

6、，缩短故障修复时间提高机床利用率是十分重要的工作。但由于技术越来越先进、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验，这样才能及时排除数控机床出现的故障。自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备

7、制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。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，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，所以作为一名合格的数控机床作业人员，具备一些排除故障的技能就显得尤为重要。而常见的电动刀

8、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。第二章 常见数控车床刀架的结构及工作原理2.1自动换刀装置的形式2.1.1 转位刀架数控车床上用的最多的就是电动回转刀架，可以同时安装4、6、8、12把刀具不等。主要用于数控车床，是数控车床中的一种专用的自动化机械。它不但可以储存刀具，而且在切削时要连同刀具一起承受切削力，在加工过程中完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。在卸装过程中要认真分析它的转位定位和夹紧等机构的工作原理。2.1.2 刀库刀库是加工中心机床的关键部件之一，在加工中心机床中用来储存和运送刀具，它的结构形式很多主要有盘式和链式两

9、种结构形式（还有其它形式），盘式刀库存储容量较小（30把刀以下），链式刀库存储容量较大。在加工过程中进行换刀时控制系统选定刀具后，刀库必须把选定的刀具运送到特定的位置准备由机械手取刀具或机床的主轴直接取刀。有的大型的加工中心还装有特殊刀具运输装置，从刀库上取出刀具送到换刀位置。就机械运动来讲刀库的结构主要是由刀具的运送和定位机构组成，运送速度要快，定位要准。此外，刀具在刀库中装卡方法不同刀库结构也不相同，但是要求各个刀具的刀柄在刀库中安装位置必须一致，并且固定可靠又要便于新旧刀具交换（取下和装上）。2.1.3 机械手加工中心换刀机构的核心部件。换刀时机械手在机床主轴（或刀架）与刀库之间，执行新

10、旧刀具交换的任务，在一个换刀程序中要完成抓刀、拔刀、交换（新旧刀对调）装刀，复位等动作。通常有三个自由度，即抓刀与复位的是一个自由度；拔刀与装刀是一个自由度；新旧刀具位置交换是一个自由度。换刀动作在加工过程中是一个辅助动作，要求换刀时间尽量缩短，目前多数机械换刀时间为5-8秒，少数可达0.7秒。要求机械手动动作迅速平稳可靠。特别是在高速旋转中交换刀具时，刀具不能从机械手中甩出来，因此机械手必须具有相应的锁紧机构。机械手完成各个动作是靠位置控制的，一个动作结束后，必须发出一个回答信号给PLC，以便启动下一个动作。拆装时要着重分析它的锁紧机械和各行程开关的安装部位。2.2 常见的换刀类型2.2.1

11、六角回转刀架刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：(1)刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。(2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。 (3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底

12、盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。图1数

13、控车床六角回转刀架1活塞 2刀架体 3、7齿轮 4齿圈 5空套齿轮6活塞 8齿条 9固定插销 10、11推杆 12触头2.2.2 四方刀架（1）刀架抬起 当换刀指令发出后，刀架电机正转，通过蜗杆连轴器带动涡轮丝杠转动，刀架体内孔有螺纹，与涡轮丝杠旋合。涡轮丝杠内孔与刀架中心轴是动配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，涡轮丝杠环绕中心轴旋转。由于刀架底座和刀架体啮合，且涡轮丝杠轴向固定，这时刀架抬起。（2）刀架换刀 当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。转位套用销钉与涡轮丝杠连接，随涡轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套正好转过160，球头销在弹簧作用下进入转位套的槽中，带动刀架体转位。（3）刀

14、架定位 刀架体转动时带动电刷座一起转动，当转到程序指定的刀号时，定位销在弹簧作用下进入粗定位盘的槽中进行粗定位，同时电刷接触导面使电机反转，由于粗定位槽的限制，刀架体不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体和刀架底座上的端面齿啮合实现精确定位。（4）刀架锁紧 刀架电机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆继续转动，随加紧力增加，转矩不断增大，达到一定值时，在传感器的控制下，电机停止转动，刀架锁紧。2.2.3 更换主轴头换刀在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转

15、刀具。当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。图2为卧式八轴转塔头。转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴7，主轴的回转运动由齿轮12输入。当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮3与齿轮12脱离啮合，同时在中心液压缸14的上腔通压力油。由于活塞杆和活塞15固定在底座上，因此中心液压缸14带着由两个推力轴承17和16支承的转塔刀架体18抬起，离合器2和1脱离啮合。然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮4与转塔刀架体18一起回转45，将下一工序的主轴转到工作位置。转位结

16、束后，压力油进入中心液压缸14的下腔，使转塔头下降，离合器2和1重新啮合，实现了精确的定位。在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。最后，通过液压拨叉移动齿轮3，使它与新换上的主轴齿轮12相啮合。为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒5内，只要卸去螺钉10，就可以将整个部件抽出。主轴前轴承9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖6，然后拧紧螺母8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推动杆11，顶出刀具。转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔

17、上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机床，例如数控钻床等。图2卧式八轴转塔头1、2一离合器3、4、12一齿轮5一套筒6一端盖7一主轴8一螺母9、16、17一轴承10一螺钉1l一推动杆13一操纵杆14一液压缸15一活塞18一转塔

18、刀架体2.2.4带刀库的自动换刀系统带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。首先把加工过程中需要的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放到刀库中去。换刀时先在刀库中选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具后，将新刀装入主轴，把旧刀放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为单独部件安装到机床外，并由搬运装置运送刀具。与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴部件就有可能充分加强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能进行复杂

19、零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及结构对数控机床的设计有很大的影响。根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种样式。以下列出了几种。单盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置，刀具可做90翻转的圆盘刀库，采用这种结构能够简化取刀动作，刀库容量通常为1530把，因取刀方便，所以应用最为广泛。鼓轮弹仓式刀库，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的容量较大，但取刀较复杂。链式刀库，其结构有较大的灵活性，存放刀具数量也较多，选刀和取刀动

20、作十分简单。当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高了空间利用率。多盘式和格子式刀库，他们虽然也具有结构紧凑的特点，但选刀和取刀复杂，应用较少。为一龙门加工中心采用的链式刀，为一立式加工中心的圆盘式刀库。图3 常用的刀库形式图4 龙门加工中心采用的链式刀库图5 盘式刀库结构示意图2.2.5 刀具交换装置数控机床的刀具交换方式通常分为有刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换和采用机械手交换刀具两类。刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生产率和工作可靠性有直接影响。由刀库与机床主轴的相对运动实现换刀的装置，在换刀换刀时必须先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，两个动作

21、不能同时进行，因此换刀时间长。采用机械手换刀的方式应用最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性而且可以减少换刀时间。目前在加工中心上绝大多数都使用记忆式的任选换刀方式。这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应的记忆在数控系统的PLC中，不论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着它的轨迹。刀库上装有位置检测装置，可以检测出每个刀套的位置，这样刀具就可以任意取出并送回。刀库上爱设有机械原点使每次选刀时，就近选取，如对于盘式刀库来说，每次选刀运动角度都不会超过180。图6 凸轮机械手换刀2.3 TND360刀架的结构与工作原理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，

22、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，就要使刀盘的定位机构脱开后，才能进行转动，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

23、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。2.4 LDB4电动刀架的结构与工作原理属于四工位刀架，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，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

24、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。2.5 两种结构的比较两种结构的共同点：都实现了刀盘的抬起与锁紧动作，刀盘的圆周定位，实现了同样的功能。两种结构只是机械结构的不同而在电动机的正转和反转的电气控制上却是完全相同的。两者的区别：TND

25、360的刀盘的抬起与锁紧是由凸轮机构和碟形弹簧实现的，刀盘的圆周分度是由槽轮机构实现的，槽轮实现的是8工位的刀盘分度；LDB4电动刀架的抬起与锁紧是由丝杠螺母的系统实现的，而刀架的圆周分度是由霍尔元件定位系统实现的，其实现的是4工位的刀盘分度；结构上是LDB4比较简单、实用。在分度精度上TND360定位精度比较高，同时比较可靠。而且TND360存在一定的报警功能，当切削力过大或撞刀时，刀盘产生不是常规的微量转动，这个时候圆光栅就传递出对应的传感器信号，而这个信号就成为刀架的过载报警信号，这样数控系统就会停机，而这个功能LDB4是没有的。第三章 常见故障分析与诊断3.1 刀架、刀库及换刀常见故障

26、：3.1.1普通车床刀架常见故障：换刀时刀架不转电源相序接反（使电机正反转相反）或电源缺相(适用普通车床刀架)。数控系统在换刀时,换刀信号已经发出,控制刀架电机的接触器也已经闭和,如果现在刀架电机不运转,有可能是因为刀架电机电源缺相,另一个原因有可能是因为刀架电机正反转信号接反,因为普通经济型车床所使用的刀架是通过刀架电机的正反转来进行选刀,并进行锁紧等动作,一般的工作顺序是刀架首先正转进行选泽刀具,刀具选者到位后,电机再进行反转,把所选择的刀具进行琐紧.整个换刀过程才结束,如果刀架电机电源的相序接反或者是所发出的正反转信号相反,那么数控系统选择刀具时所发出的刀架电机正转信号,刀架电机此时的运

27、动状态恰好是反转锁紧,所以刀架电机就会静止不动,一直处在锁紧状态.此时将刀架电机的电源线任换两相,或者是将PLC的刀架输出信号相互调节一下,故障即可以消除.故障现象故障原因排除方法换刀时刀架不转1.电源相序接反（使电机正反转相反）或电源缺相(适用普通车床刀架)2.PLC程序出错，换刀信号没有发出。1.将电源相序调换2.重新调试PLC换刀时刀架/刀库一直旋转1.刀位信号没有到达2.I/O输入输出板出错3.检测信号的开关损坏1.检查线路是否有误2.维修或更换3.维修或更换普通刀架不能锁紧1.刀架反转信号没有输出2.刀架锁紧时间过短3.机械故障1.检查线路是否有误2.增加锁紧时间3.重新调整机械部分

28、刀库换刀动作不能够完成1.松刀感应感应开关或电磁阀损坏或失灵2.压力不足,液压系统出现问题，液压缸因液压系统压力不足或漏油而不动作，或程不到位3.PLC调试出错，换刀条件不能满足4.主轴系统出错1.更换松刀感应感应开关或电磁阀2.检查液压系统3.重新调试PLC，观察PLC的输入输出状态4.主轴驱动器是否报错自动换刀时刀链运转不到位：1.液压系统出现问题，油路不畅通或液压阀出现问题2.液压马达出现故障3.刀库负载过重，或者有阻滞的现象4.润滑不良1.检查液压系统2.检查液压马达是否正常工作3.检查刀库装刀是否合理4.检查润滑油路是否畅通，并重新润滑刀具夹紧后不能松开，主轴刀柄取不下1.松刀力不够

29、，2.气液压伐或松拉力气缸损坏3.拉杆行程不够或拉杆位置变动4.7：24锥为自锁与非自锁的临界点5.刀具松夹弹簧压合过紧6.液压缸压力和行程不够1.调整机械部分2.维修或更换3.调整机械部分4.重新调整5.调整刀具松夹弹簧6.对液压缸进行检查刀具不能夹紧主轴不能拉上刀柄1.拉杆行程不够2.松刀接近开关位置变动3.拉杆头部损坏4.阀未动作、卡死或者未上电5.拉钉未拧紧或者型号选择不正确6.蝶形弹簧位移量太小、7.刀具松夹弹簧上螺母松动1.对拉杆进行调整2.调整接近开关的位置3.更换拉杆4.检查阀是否有动作或检查是否有电输出5.检查拉钉并更换6.对蝶形弹簧调整7.紧固螺母3.1.2刀架及刀库常见故

30、障及维修刀架及刀库常见故障及排除方法见表1。表1 刀架及刀库的常见故障及排除方法序号故障现象故障原因排除方法1刀架在某个刀位不停磁钢磁极装反、磁钢与霍尔元件高度位置不准调整磁钢磁极方向、调整磁钢与霍尔元件的位置2刀库中的刀套不能卡紧刀具刀套上的调整螺母松动顺时针旋转刀套两边的调整螺母压紧弹簧，顶紧卡紧销3刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移；机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀重新操作主轴箱运动，使其回到换刀点位置，重新设定换刀点4刀库不能转动连接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动紧固联轴器上的螺钉5转动不到位电动机转动故障，传动机构误差更换电动机，调整传动机构6机械手换刀速度过快或过慢

31、气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小调整气压大小和节流阀开口3.2 LDB4刀架在换刀过程中找不到想要的刀位LDB4刀架的换刀过程是数控系统控制电动刀架的正转，在正转的过程中，一个小磁块固定不动，4个工位的霍尔元件跟随刀架旋转，当其中一个霍尔元件接近小磁块后，发出对应的高电平或低电平信号，当所需要工位的霍尔元件接近小磁块时，该信号传递回数控系统，这时数控系统停止正转控制，发出延时的反转信号，控制刀架缩紧。当对应的霍尔元件出现故障或信号回传通道出现故障的时候，对应的刀位信号无法反馈回数控系统，就出现了刀位故障。排除方法：检查霍尔元件是否出现故障、检查信号通道是否畅通。3.3 LDB4定位精

32、度出现误差LDB4的定位分为两个层次：定位霍尔元件进行电动机定位，定位卡销与刀座上的卡槽进行精确定位。如果定位精度出现误差，主要是定位霍尔元件是否出现移位或位置出现误差，或者弹簧定位卡销出现故障。排除方法：检查定位霍尔元件的位置与弹簧定位卡销系统。3.4 LDB4刀位无法锁紧LDB4刀架的锁紧是依靠螺母在丝杠上的下降来实现的，而该下降的运动是由电动机的反转来实现的，如果无法锁紧，就是螺母没有对丝杠做相对运动，首先是数控系统有无反转信号传到24V继电器、24V继电器是否工作、220V反转控制交流接触器是否工作、刀架正反转控制电动机是否损坏、丝杠螺母机械结构是否卡死。排除方法：24V继电器检查、2

33、20V交流接触器检查、电动机检查、丝杠螺母机械结构检查。3.5 TND刀盘无法抬起TND刀盘的抬起是通过电动机的正转带动凸轮旋转，而凸轮的旋转带动刀盘轴向上移动，从而抬起刀盘，而刀盘无法抬起，一者电动机系统出现故障，无法实现正转；凸轮轴系统出现卡死现象或凸轮系统出现故障。排除方法：检查电动机系统、检查凸轮系统结束语要及时快速排除数控机床的刀架故障，维修人员首先必须熟练掌握刀架的结构、工作原理和动作顺序，针对故障显现作出准确的判断；其次要熟练运用厂方提供的诊断参数或梯图，根据梯图的链锁关系，确定故障点。只要做到以上两点，一般数控的刀架故障都能及时排除。致谢：通过这次的毕业设计使我对专业知识有了更

34、进一步的了解，而且做好一门设计考虑的步骤要详细周到。感谢屈海军老师对我的指导，让我明白了在毕业设计中要考虑很多的方方面面,使我对数控车床有了更深的认识，对以后从事的相关职业有了更好的基础.同时感谢各位同学对我的关心和支持!最后我还要感谢我的母校徐州机电工程高等职业学校四年来对我的培养 。参考文献1 曹琰 数控机床应用与维修 北京：电子工业出版社，1994；2 李福生等 实用数控机床技术手册 北京：北京出版社，19933 张树森.机械工程学.辽宁；东北大学出版社，2001；4 屈海军 黄云林 数控机床操作与维护科学出版社， 20095 徐衡 数控机床维修FANUC系统实用技术丛书，20056 卢

35、斌 数控机床极其维修 机械工业出版社， 20107 熊光华数控机床机械工业出版社，2001年3月8 陈富安数控原理与系统人民邮电出版社，2006年1月9 李佳数控机床及应用北京：清华大学出版社，2001年附录1.机床故障排除方法 （1）初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。 （2）参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由

36、于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。 （3）调节，最佳化调整法：调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。 最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高

37、的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。 （4）备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。 （5）改善电源质量法：目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。 （6）维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，

38、可正确彻底地排除故障。 2.维修中应注意的事项 从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。 电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。 测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。 线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲 焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层

39、。不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。 更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。 记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。 查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意.