数控车床维修毕业论文.doc

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1、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、系统类、驱动类、通信类等故障，而其中刀架故障占有很大的比例。刀架作为数控车床的重要配件，在机床运行工作中起着重要的作用，一旦出现故障很可能造成工件报废，甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。而刀架故障后机床暂时不能使用，这就在时间上的人力、物力资源上造成浪费。假如我们能对进行一些基本的维修，便可节约成本，节省时间，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刀架的其他类型的刀架故障维修。数控车床在使用过程中，常常出现的是撞刀事件。我们就以亚龙YL558型0i mate TD数控车床实训设备为例进行简单的分析刀架

2、结构原理，进行故障分析及故障处理，排除故障后装配调试来论述。通过阐述亚龙YL558型0i mate TD数控车床实训设备的电动刀架的结构，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。 第一章 亚龙558型数控车床刀架工作原理及电路控制原理数控车床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四工位和六工位刀架，回转刀架按其工作原理可分为机械螺母升降转位、十字槽转位等方式，其换刀过程一般为刀架抬起、刀架转位、刀架压紧并定位等几个步骤。回转刀架必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工的切削力。同时还要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。 在JOG方式下，进行换刀，主要是通过机床控制

3、面板上的手动换刀键来完成的，一般是在手动方式下，按下换刀键，刀位转入下一把刀。刀架在电气控制上，主要包含刀架电机正反转和霍尔传感器两部分，实现刀架正反转的是三相异步电机，通过电机的正反转来完成刀架的转位与锁紧；而刀位传感器一般是由霍尔传感器构成，四工位刀架就有四个霍尔传感器安装在一块圆盘上，但触发霍尔传感器的磁铁只有一个。第一节 刀架的机械结构及工作原理 图1-1 刀架实物图按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，并经联轴器，由滑键带动蜗杆、涡轮、轴、轴套转动。轴套的外圆上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使齿盘与下端齿盘分开，完成刀架抬起动作。刀架抬

4、起后，轴套仍在继续转动，同时带动刀架转过90（如不到位，刀架还可继续转位180、270、360)，并由微动开关发出信号给数控装置。刀架转到位后，由微动开关的信号使电动机反转，利用销使刀架定位而不再随轴套回转，于是刀架向下移动，上下端齿盘合拢压紧。蜗杆继续转动并产生轴向位移，压缩弹簧，套筒的外圆曲面压缩开关使电动机停止旋转，从而完成一次转位。 对于四工位自动回转刀架来说，它最多装有4 把刀具，微机系统控制的任务，就是选中任意一把刀具，让其回转到工作位置。现以其中任意一把刀具1#刀为例简述刀架换刀的过程。 word文档 可自由复制编辑 图1-2为1#转位到工作位置的流程图 按下换刀键或输入换刀指令

5、后，电机正转，并经联轴器，由滑键带动蜗杆、涡轮、轴、轴套转动。轴套的外圆上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使齿盘与经济型数控车床刀架式在普通车床四方位刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方位刀架一样：有四个刀位，能夹持四把不同功能的刀具，方刀架回转90度时，刀架交换一个刀位，但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧。完成上述动作要求，要有相应的机构来实现，下面就以四工位刀架为例来说明其结构与原理，如图1-3所示。 图1-3 刀架结构原理图1-电动机 2-联轴器 3-

6、涡轮轴 4-涡轮丝杠 5-刀架底座 6-粗定位盘 7-刀架体 8-球头销 9-转位套 10-电刷座 11-发信体 12-螺母 13,14-电刷 15-粗定位销 该刀架可以安装4把不同的刀具，转位信号由加工程序指定。当换刀指令发出后，小型电动机1启动正转，通过平键套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。涡轮的上部外圆柱加工有外螺纹，所以该零件称为蜗轮丝杠。刀架体7内孔加工有内螺纹，与涡轮丝杠旋合。蜗轮丝杠与刀架中心轴外圆是滑动配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠环绕中心轴旋转。当涡轮开始旋转时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在黏合状态，且涡轮丝杠轴向固定，这时刀架体7抬

7、起。当刀架体抬至一定距离后，端面齿脱开。转位套9用销钉与蜗轮丝杠4连接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开，转位套正好转过160（如图A-A所示），球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。刀架体7转动时带着电刷10转动，当转到程序指定的刀号时，定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的中进行粗定位，同时电刷13、14接触导通，使电动机1反转，由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置上垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿黏合，实现精确定位。电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴3继续转动，随着夹紧力的增加，转矩不断扩大，达到一定值时，在传感器控制下，电动机1

8、停止转动。 译码装置由发信体11、电刷13、14组成，电刷13负责发信，电刷14负责位置判断。刀架不定期会出现过位或不到位时，可松开螺母12调好发信体11与电刷14的相对位置。 这种刀架在经济型数控车床及普及车床的控制化改造中广泛运用。 通常为90 第二节刀架控制原理 亚龙558型数控车床刀架是由机床PMC来进行控制，对于四工位刀架来说，控制比较简单， 亚龙558型数控车床刀架控制原理其实就是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程其实是通过PMC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算。实现刀架的顺序控制。另外为了保证换刀能够正确进行，系统一般还要设置一些相应的系统参数来换刀过程进行调整。在

9、分析之前，我们首先了解刀架控制的电气部分。刀架电气控制部分如图1-4所示。图中的a是刀架控制的强电部分，主要是控制刀架电机的正转和反转；图b是刀架控制的交流控制回路，主要是控制两个交流接触器的导通和关闭来实现a中的强电控制；图c部分是刀架控制的继电器控制回路及PMC的输入及输出回路，整个过程的控制最终是由这个模块来完成的。 图中各器件的作用如下：1M刀架电机 2QF6过载保护电源断路器3KM3、KM4刀架电机正、反转控制接触器4KA7、KA8刀架电机正、反转控制中间继电器5S1S4刀位检测霍尔元件6SB1手动换刀启动按钮7RC3三相灭弧器8RC1、RC2单项灭弧器 刀架控制I/O信号模块如下：

10、PMC输入信号：X0.2手动换刀启动按钮信号X3.0X3.314号刀位刀位信号PMC输出信号：Y3.4刀架正转继电器控制Y3.0刀架反转继电器控制Y6.1手动选刀指示灯 接线回路图分析：假设,在程序里输入：T0100；点“启动”按钮。这时，Y3.4得到信号KA7线圈得电，接触器回路中KA7触点导通，线圈KM3得电，接触器KM3触点动作闭合强电路中刀架正转线路，刀架正转线路导通，刀架正转，当霍尔元件检测到1号刀刀位信号时，Y3.4信号消失，正转结束。此时Y3.0得到信号，KA8线圈得电，接触器回路中KA8触点导通，线圈KM4得电，接触器KM4触点动作闭合强电路中刀架反转线路，刀架反转线路导通，刀

11、架开始反转定位锁紧，（锁紧的时间是由系统设置的时间而定）电机停转，换刀结束。其他3把刀换刀方式依次类推。 word文档 可自由复制编辑 第二章 亚龙558型数控车床刀架故障与诊断第一节 刀架故障情况初步判断方法 （1）听 A.仔细听操作人员反映的现象，对产生疑问的地方，应询问清楚，以便排除人为 为因素造成的问题 B.现场听刀架运转声音，以便观察是否存在异常噪声。 （2）看 A.看刀架运转过程是否正常。 B.观察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕迹，以便判断刀架是否锁紧，重复 定位是否良好。 （3）转 A.对有故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式转动刀架。对于蜗杆端部有一个6mm内6角孔，先拆

12、除该处密封钉，便可以用内6角扳手使刀架进行转位、锁紧。第二节 查看PMC状态表 发那科系统提供PMC状态查询，我们可以按系统面板上的【SYSTEM】-【PMC】-【信号】，搜索X3查询现有地址的状态。正常状态下的刀架是有一位是低电平，三个为高电平，如果四位相同，那么就表示刀架信号异常，就会产生不能换刀的故障，这时候，就需要用检查发讯盘与线路了。发那科提供的信号状态查询功能，可以很好的进行信号状态的查询，对判断故障原因提供很大的方便。这个功能是需要我们word文档 可自由复制编辑第三节 刀架常见故障发生原因及排除方法 1、刀架刀位转不停 故障原因及处理方法故障原因处理方法系统无+24V；COM输

13、出 用万用表打系统出线端，看这两点输出电压是否正常或存在，若电压不存在，则为系统故障，需更换主板或送厂家维修。系统有+24V；COM输出，但与刀架霍尔元件连接断路；或+24V对COM地短路 用万用表检查刀架的+24V、COM地与系统的接线是否存在断路（若断路，接上就行了）；检查+24V是否对COM地短路，将+24V电压降低。系统有+24V；COM输出，连接正常，霍尔元件+24V和COM地回路断路 霍尔元件长期处于潮湿环境造成线路氧化断路，重新用导线连接即可。刀位上+24V电压偏低，线路上的上拉电阻开路 用万用表测量每个刀位上的电压是否正常，如果偏低，检查上拉电阻，若是开路，则更换1/4w2k上

14、拉电阻系统有反转控制信号输出，但与刀架电机之间的回路存在问题 检查各中间连线是否存在断路，检查KM4触点是否接触不良，KA8继电器触点是否不良，KM4接触器、KA8继电器的线圈是否烧坏。刀位电平信号参数未设置好 检查系统刀架参数高低电平参数是否正常，修改参数霍尔元件损坏 在对应刀位无断路的情况下，若所对应的刀位线有低电平输出，则霍尔元件无损坏，否则需更换刀架的霍尔元件。（一般四个霍尔元件同时坏的几率很小）磁块故障，磁块无磁性或磁性不强 更换磁块或增强磁块性，若磁块在刀架抬起时位置太高，则需调整磁块的位置，使磁块对正霍尔元件2、刀架有时不转 故障原因及处理方法刀架的控制信号受到干扰 系统可靠接地

15、，抗干扰电容是否接好刀架内部机械故障，造成的偶尔卡死 拆开刀架，看球头销是否错位造成的机械卡死，转位盘是否放在正确位置。3、 刀架不转 故障原因及处理方法刀架电机三相反接 刀架的主回路的相序是否接反，是否正转改为了反转主回路三相是否上电或缺相 将刀架电机线中两条线用万用表检查是否有380V外部电压系统的正转控制信号无输出 用万用表量系统出线端，同时手动换刀，看这两点的输出电压是否有+24V，若电压不存在，则为系统故障，需送厂家维修更换相关IC元器件系统的正转控制信号输出正常，但控制信号回路断路或元件损坏 检查正转信号是否断路，检查各触点是否接触良好，强电正转KM3接触器和控制回路KA7继电器是

16、否动作或损坏。刀架电机无电源供给 检查刀架电机电源供给回路是否存在断路，各触点是否接触良好，强电电器元器件是否损坏；检查熔断器是否熔断机械卡死 按“手动选刀”后刀架不转，一会屏幕上会出现因过载引起的报警，或可用手工方式转动刀架。对于蜗杆尾端部有一个6mm内6角孔，先拆除该处密封钉，便可以用内6角扳手使刀架进行转位、锁紧，看是否能转动。反锁时间过长造成的机械卡死 因反转参数的时间设置太长，造成反锁太紧，而不能正转，调节参数时间，同时拆开蜗杆端部有一个6mm内6角孔，先拆除该处密封钉，便可以用内6角扳手使刀架进行正转，使电机能够转动。刀架电机损坏 拆开刀架蜗杆的首端，转动刀架，看电机是否转动，若不

17、转动，在确定线路没问题时，更换刀架电机。 4、刀架锁不紧 故障原因及处理方法霍尔元件位置没对正 拆开刀架顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁块，使刀位停在准确位置。系统反锁时间不够长 调整系统反转时间参数机械锁紧机构故障 拆开刀架，调整机械，检查球头定位销是否折断。 5、刀架找不到某一把刀，其余刀位正常 故障原因及处理方法此位刀信号断路，造成系统无法检测到刀位信号检查该刀位信号与系统的连接是否存在断路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，以及该刀位与系统的信号连线没问题的情况下更换主板 6、输入刀位号能转，但直接按换刀键不转 故障原因及处理方法系统自带原因亚龙

18、558型数控车床在起动后，需要先编程刀位转动程序，否则按换刀键是失灵的。参考文献1. 亚龙数控车558型维修实训指导书2. 容维芝 数控机床的结构与维修3. 潘海丽 数控机床故障分析与维修 后 记通过对数控车床刀架的安装、调试，使我深刻的意识到它的重要性。而当今社会随着电子术 和自动化技术的高速发 展 ，数 控 技 术 的应用 越来 越广 泛 。以微 处理 器 为基础 以 大 规模 集成 电路 为标 志 的数控 设备 ， 给机 械制 造业 的 发 展创造 了条件 ， 并带 来 了很大的效益 。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

19、资比普通机床高得多 。 因此降低数控 机 床故 障率 ， 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 我们具 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 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 。要 及 时快速 排 除数 控机 床 的刀 架故 障 ，

20、维修 人 员 首先必 须训 练 掌握 刀架 的结 构 、 工 作原 理 和动 作 顺 序 ， 针 对故 障现 象 做 出准 确 的判 断 ； 其 次要 熟 练 运 用 厂方 提供 的诊 断参 数 和梯 形 图 ， 利 用数 控 系统 的状 态显示 功能监 测 P L C的运 行 状态 ， 根据 梯形 图 的逻辑关 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 。 经过几个星期的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了，想了很久，要写下这一段谢词，表示可以进行毕业答辩了，自己想想求学期间的点点滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝，三年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让我的大学生活，得以划下了完美的句点。word文档 可自由复制编辑