經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架常見故障診斷
2022-8-30 來源：山東華宇工學(xué)院 作者：陳國 蘇朝輝
摘要：目的：充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢，促進經(jīng)濟型數(shù)控機床研究進程全面進步。方法：實際操作中對電動方刀架操作流程具體要點予以管理，充分了解經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架的結(jié)構(gòu)和目前國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀，在明確工作原理的基礎(chǔ)上，完善分析和診斷機制，從而解決刀架鎖、刀體刀架等相關(guān)故障問題，落實針對性控制機制和故障解決措施。結(jié)論：全面分析數(shù)控機床在實際應(yīng)用中融合的測控技術(shù)單元、可編程控制單元等，在工業(yè)生產(chǎn)活動中，有效發(fā)揮科技性、可操作性的優(yōu)
勢作用，滿足數(shù)控車床發(fā)展的基本需求，提高應(yīng)用效率和綜合經(jīng)濟效益，為數(shù)控車床行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：經(jīng)濟型數(shù)控車床；電動方刀架；原理；故障；解決措施
隨著市場經(jīng)濟地不斷發(fā)展，智能化技術(shù)、自動化技術(shù)方案等技術(shù)體系的應(yīng)用和研究不斷深入，將這些技術(shù)體系應(yīng)用到不同行業(yè)中可在很大程度上提升工作效率和應(yīng)用質(zhì)量，有利于經(jīng)濟效益和應(yīng)用管理效益的雙贏，能夠進一步提高工業(yè)生產(chǎn)效率。但一旦出現(xiàn)故障問題，其排查、維修和后期養(yǎng)護等工作也將變得更加困難。為保證技術(shù)體系都能落實到位，要整合運行要點，針對故障多發(fā)的電動方刀架系統(tǒng)予以特別關(guān)注，明確維修規(guī)律和要點的同時，落實匹配的解決方案，保證設(shè)備處于最優(yōu)運行狀態(tài)。
1、經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架概述
1.1 結(jié)構(gòu)
車床電動方刀架是較為常見的換刀裝置，配合自動處理單元，就能實現(xiàn)數(shù)控化處理。其主要分為轉(zhuǎn)塔刀架、六角刀架和四方刀架等，因為數(shù)控車床對刀架應(yīng)用提出了較高要求，因此，要確保其具備承受充足切削力的水平，并維持良好的剛度和強度另外，回轉(zhuǎn)刀架在實際應(yīng)用中要保證重復(fù)定位的精準性符合預(yù)期。例如，要設(shè)置端齒盤，將其作為整個結(jié)構(gòu)體系的精準定位元件，并利用霍爾開關(guān)完成信號傳輸控制，從而減少機械接觸造成的不良影響，延長數(shù)控車床電動方刀架的應(yīng)用時長。
本論述以LD4-I系電動方刀架具體結(jié)構(gòu)為例，具體如圖1所示。
圖1 電動方刀架結(jié)構(gòu)示意圖
首先，數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的基本要求是對應(yīng)功能部件能滿足性能要求和可靠性要求。
其次，轉(zhuǎn)位的準確性、轉(zhuǎn)位的具體時間、重復(fù)定位的精準度以及密封性等都是結(jié)構(gòu)要求，只有滿足平穩(wěn)安全的基本需求才能提高整體工序的合理性和規(guī)范性。
最后，要確保各個部件夾緊剛度滿足標準，并利用重載荷切削操作完成相應(yīng)的處理工序。
1.2 工作原理
在實際工作過程中，主機系統(tǒng)發(fā)出對應(yīng)的工作數(shù)控信號，刀架的電動機隨之轉(zhuǎn)動，從而有效帶動蝸桿、蝸輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，然后配合夾緊輪的操作，就能實現(xiàn)蝸桿的逐漸上抬，此時活動銷松開，離合轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動，就能實現(xiàn)盤和銷的分離，此時，上刀體開始運動，轉(zhuǎn)動到相應(yīng)的位置，霍爾元件對應(yīng)磁鋼完成信號定位，實現(xiàn)操作處理。需要注意的是，信號符合應(yīng)用要求時電動機反轉(zhuǎn)延時得以獲取，完成初步定位和精度定位，若是電機堵轉(zhuǎn)，則延時結(jié)束進入下一道工序。這一設(shè)計可視為對故
障的“自行排查”，但在實際的經(jīng)濟型數(shù)控車床維護活動中，出現(xiàn)的電路故障、信號執(zhí)行故障問題更加復(fù)雜。
1.3 研究現(xiàn)狀
我國數(shù)控車床研究工作中，目前應(yīng)用最為廣泛的是以電動模式為主的數(shù)控刀架結(jié)構(gòu)，較為常見的是立式回轉(zhuǎn)刀架和臥式轉(zhuǎn)刀架，能在發(fā)揮各自優(yōu)勢的基礎(chǔ)上有效提升數(shù)控車床應(yīng)用運行質(zhì)量，滿足經(jīng)濟要求，整合具體的應(yīng)用方案維持數(shù)控機床的操作規(guī)范性。其一，立式回轉(zhuǎn)刀架，應(yīng)用在簡易數(shù)控車床處理方面；其二，臥式回轉(zhuǎn)刀架，分為8工位、10工位以及12工位等，利用正向旋轉(zhuǎn)和逆向旋轉(zhuǎn)完成就近取刀處理，并且能應(yīng)用在全功能性數(shù)控車床控制工作中。值得一提的是，臥式回轉(zhuǎn)刀架還能應(yīng)用在液壓驅(qū)動刀架處理和伺服驅(qū)動刀架處理中，作為數(shù)控車床的基礎(chǔ)元件，電動刀架的應(yīng)用和合理性選配方案非常關(guān)鍵，只有建立完整的實施控制方案，才能最大程度上提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)準備時間，從而最大程度上減少人為誤差對整個工序產(chǎn)生的影響，滿足精準性的根本需求。例如，在較為復(fù)雜的幾何形狀零件加工處理工序中，為了有效提升工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定性，要建立控制指數(shù)的分析方案，從而確保控制系統(tǒng)應(yīng)用的最優(yōu)化。
2、經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架常見故障和解決措施分析
為進一步提高經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架應(yīng)用的合理性和有效性，就要及時檢索和分析故障問題，從刀架鎖、刀體以及刀架等方面進行針對性的判定，并且維修人員要制定相匹配的處理措施，從而減少故障造成的不良影響。
2.1 經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架常見故障
2.1.1 刀架鎖故障
在數(shù)控車床電動方刀架應(yīng)用工序中，較為常見的問題就是刀架鎖緊實度不足。原因如下：
（1）整個刀架結(jié)構(gòu)的控制電路存在故障隱患，導(dǎo)致動力供給不足、供給中斷，在車床運轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障；
（2）刀架內(nèi)部實際鎖刀位置的定位銷磨損較為嚴重，元件脫離嚴重，且齒輪匹配度不足；
（3）數(shù)控機床在應(yīng)用中沒有對機床參數(shù)予以合理性設(shè)定，尤其是刀架的反鎖時間，設(shè)置數(shù)值較小，亦或是發(fā)信盤的位置校對不準確，都會影響刀架鎖的應(yīng)用效率。
2.1.2 刀體故障
對于數(shù)控車床電動方刀架應(yīng)用運行工作而言，刀體故障也較為常見，主要表現(xiàn)為無法有效換刀。一般要從機械層面和電氣層面對其故障問題予以分析。若是在換刀操作時接觸電機存在振動情況，故障可能就來源于電機，若是電力故障得以排除，則一般是刀架內(nèi)部機械卡死或者是機械元件損壞。
2.1.3 刀架故障
數(shù)控車床電動方刀架中，刀架故障也較為常見。首先，若是電源電量不足或者是控制箱開關(guān)位置不對，都會使刀架無法正常運行；其次，電動機相序相反，會使運行反轉(zhuǎn)不足；最后，刀架上對應(yīng)元件夾緊力較大，也會造成轉(zhuǎn)動失衡。
2.2 經(jīng)濟型數(shù)控車床電動方刀架故障解決措施
在分析相應(yīng)故障的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際情況制定合理的解決措施，有效從機械、電氣等多個層面分析問題，提高應(yīng)用效率，從而減少經(jīng)濟損失。故障排查必須遵循以下原則：一次性排查到位，節(jié)約排查成本；排查技術(shù)科學(xué)合理，避免過度的維修開支；排查流程科學(xué)高效，避免對設(shè)備造成二次損害。
2.2.1 刀架鎖故障解決措施
針對刀架鎖故障問題，結(jié)合實際情況具體問題具體分析，從而保證相應(yīng)的解決措施切實有效，減少其運行障礙造成的不良影響。
（1）若電路異常問題，則要對接觸器的線圈和接觸點予以檢查，確保沒有存在異常現(xiàn)象，及時解決隱患問題，維持電路穩(wěn)定。在經(jīng)濟型數(shù)控車床運轉(zhuǎn)之前，可對刀架線路進行排查，及時解決電路故障、電路中斷問題。
（2）鎖緊結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常時，一般會采取卸除刀架的處理方式，對整個機床設(shè)備機械結(jié)構(gòu)予以調(diào)控，并且要檢查反靠定位銷的運行效果，若出現(xiàn)異常及時更換。
（3）若因為整個數(shù)控機床電動方刀架機床參數(shù)時間設(shè)置不到位，就要合理調(diào)整反鎖時間，匹配實際應(yīng)用要求確保參數(shù)滿足標準。
（4）若數(shù)控車床電動方刀架的發(fā)訊盤位置異常，則要卸除刀架結(jié)構(gòu)的頂蓋，并且對其予以旋轉(zhuǎn)處理，維持刀位的穩(wěn)定性，保證其停留在指定的位置。
例如，以O(shè)i-TB系數(shù)控車床的LD4-I系電動方刀架為例，換刀指令下達后，車床能實現(xiàn)刀架的準確定位，是不能及時完成鎖緊反轉(zhuǎn)的相應(yīng)操作，并且系統(tǒng)未見異常報警，這使機床的操作效率受到了嚴重影響。技術(shù)人員在進行故障檢修時首先對刀架上的刀體進行了反靠定位銷的檢查，盡管發(fā)現(xiàn)有少許磨損，但是并不會影響其正常工作，因此就對系統(tǒng)反鎖時間參數(shù)設(shè)置予以檢查，發(fā)現(xiàn)參數(shù)重新設(shè)定后依舊沒有改變現(xiàn)狀。維修人員就判定可能是控制電路的問題，于是對元件予以檢索，發(fā)現(xiàn)
KM6 線圈燒損，使反轉(zhuǎn)鎖緊操作失衡，故及時更換元件后，故障解除。
2.2.2 刀體故障解決措施
針對刀體故障，在判定故障原因后落實相匹配的處理方式即可。尤其是機械故障，一般采取更換失效零部件。另外，若設(shè)備在執(zhí)行換刀指令的過程中存在電動機過載報警信號，亦或是機床無法有效控制選刀操作效果，就可能是電源相序以及電路中繼器等設(shè)備的問題，需要維護人員進行對應(yīng)位置的調(diào)整和修復(fù)，保證故障及時排除的同時，優(yōu)化其操作效率。
例如，以 SAG210/2NC 系數(shù)控車床為例，在換刀指令下達并順利接收后，出現(xiàn)刀架不轉(zhuǎn)動的問題，影響其整體操作的合理性和應(yīng)用效果。為此，維護人員依據(jù)刀架的工作原理對機械應(yīng)用過程中的元件進行了質(zhì)量檢查，將問題定位在粗定位銷方面，由于其在錐孔中出現(xiàn)卡死和斷裂，使整個操作流程無法有效運行。基于此，維護人員集中拆卸電機架結(jié)構(gòu)，并及時更換受損定位銷，以保證操作流程的有序性。更換結(jié)束后，電動刀架恢復(fù)正常運行。
2.2.3 刀架故障解決措施
對刀架故障要秉持精細化處理原則，針對具體問題落實相應(yīng)的處理方案。
（1）電源問題，要及時檢查電動機的運行情況，若有異常及時更換。對于已經(jīng)確定出現(xiàn)故障的電動機，必須及時進行更換。作為精密元件，數(shù)控機床電動機部件的使用必須遵循定量、定時的基本原則，不得長時間、超負荷運轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)生設(shè)備損傷，保障元件的壽命。
（2）電動機相序參數(shù)問題，重新設(shè)置匹配參數(shù)，保證電動機反轉(zhuǎn)順暢。相序參數(shù)的設(shè)置必須由專業(yè)的技術(shù)人員完成，在設(shè)置匹配參數(shù)之前，應(yīng)根據(jù)車床未來的加工要求調(diào)整參數(shù)范圍，確保參數(shù)設(shè)置的合理性。
（3）夾緊力，要利用6 mm的6角扳手對蝸桿端部予以旋轉(zhuǎn)處理，結(jié)合實際情況調(diào)控夾緊電流參數(shù)。若用力可轉(zhuǎn)動，就要適當降低電流；若用力無法轉(zhuǎn)動，則觀察定位銷是否在指定位置，利用對應(yīng)的修正措施保證螺母處于正常影響狀態(tài)。
（4）及時檢查刀架結(jié)構(gòu)中各個元件位置潤滑油的情況，及時涂潤滑油或者是拆開分析。部分技術(shù)人員認為添加大量的潤滑油能夠保障器械的長時間運轉(zhuǎn)，降低加油頻率，節(jié)約人力開支。但結(jié)合現(xiàn)實的加工活動來看，大量添加潤滑油會導(dǎo)致油料浪費，且沒有被使用的潤滑油會在車床內(nèi)部流動，造成嚴重的內(nèi)部污染問題，不便于清理，增加安全隱患。
3、結(jié)束語
總而言之，對于經(jīng)濟型數(shù)控車床而言，電動方刀架具有重要的作用，因此要集中分析故障問題，減少設(shè)備故障造成的不良影響，按照標準化流程一一排查，從而提高故障診斷和分析的實效性，提升故障處理效率，滿足經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架設(shè)備應(yīng)用規(guī)范。
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