基于CAK6150P数控车床故障排除实例分析

孙志平 郁建英

（①河北机电职业技术学院，河北邢台 054048;②中钢集团邢台轧辊有限公司，河北邢台 054000）

基于CAK6150P数控车床故障排除实例分析

孙志平①郁建英②

（①河北机电职业技术学院，河北邢台 054048;②中钢集团邢台轧辊有限公司，河北邢台 054000）

结合实践中数控车床出现的部分无法换刀现象，将数控机床的故障诊断和排除进行分析与探讨，为出现同类实际问题的解决提供借鉴。

数控车床 故障诊断 转塔刀架 霍尔元件

数控机床综合应用了计算机、自动控制、精密测量、现代机械制造和数据通信等多种技术，是机械加工领域中典型的机电一体化设备。我院建设有国家级数控实习实训中心，其中数控车床是主要的实训设备，配置有FANUC 0i系统、大森Ⅲ型系统和华中系统。在实训过程中发现一台CAK6150P型数控车床在各种方式下4、5、6号刀不换刀，并且系统无报警，排除了人为等因素后，故障仍然存在。本文以此数控车床的故障及排除实例进行分析。

1 CAK6150P型数控车床构成概述

该数控车床是由沈阳第一机床厂生产的，是新一代普及型数控车床。该车床采用卧式平床身布局;主轴传动采用双速电动机及电磁离合器变速;刀架采用六工位AK30系列数控转塔刀架;数控系统采用日本大森Ⅲ型系统;纵、横两轴由交流伺服电动机带动滚珠丝杠完成移动，可对各种轴类及盘类工件自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能车削公制及英制螺纹、端面螺纹、锥螺纹、多头螺纹及变螺距螺纹等。

2 故障现象与剖析

故障现象：手动换刀、MDI方式和自动加工方式时，换4、5、6号刀时不换刀，并且数控系统无报警，按“RST”键后，再执行换刀时，4、5、6号刀只能执行一次换刀动作。

数控机床的故障按有无诊断显示可分为有诊断显示故障和无诊断显示故障，以上故障现象属无诊断显示故障。无诊断显示故障往往表现为指令正常，而执行时却不能动作，手动操作也无法执行动作，因此这类故障的排除相对于有诊断显示故障的排除难度更大。

根据故障现象去确定最终故障点时，先后做了以下几方面的推断，即：

2.1 查找系统的故障

该车床数控系统采用日本大森Ⅲ型系统，其换刀程序步骤如图1。

从换刀步骤中分析，首先核对了换刀前系统参数，经校对后参数无误。然后按换刀步骤核对换刀过程中各参数的变化，以1号刀和4号刀进行对比，对比结果1号刀完全按上述步骤换刀中的参数变化，而4号刀在①～⑤步骤时是正确的，到第⑥步时参数1 305.1不变“1”。因此系统认为换刀不能结束，也就无法结束换刀，系统也就不能继续向下执行。因此通过换刀的对比可以断定系统PLC程序正常，即可以排除是系统的故障。

2.2 查找信号联络线的故障

从刀架到系统的联机方式是将转塔刀架的位置信号与机床数控装置的PLC的输入接口直接相连，如图2所示。

既然排除了系统的故障，就怀疑联络线是否有断路、虚接现象。所以就将3、4号刀的联络线互换，结果3号刀换刀仍然正常，4号刀故障也仍然存在。为了排除偶然性，又将1、2号刀分别与4、5、6号刀的联络线互换，结果与上相同。由此可以判断联络线没有问题，从而将故障点锁定到刀架上。

2.3 刀架故障的判断

转塔刀架主要由机械和电气两部分组成，因为只有4、5、6号刀不能换，所以刀架机械故障的可能性不大。刀架的电气部分是由微动开关（即换刀后刀架锁紧正位信号开关）和覆铜板（上面有6个开关型霍尔元件）组成，覆铜板的引线图如图3所示。

通过故障现象可以看出4、5、6号刀与1、2、3号刀的刀位信号在覆铜板上的检测元件（霍尔元件）正好处于对称位置，因此故障原因初步判断为霍尔元件的损坏或覆铜板的位置错位。

3 故障排除

经过以上的推断，还需进一步排除故障。首先要排除是否是霍尔元件损坏。因为霍尔元件是磁性开关，所以用一块永久磁铁，逐一靠近每个霍尔元件来执行一次换刀命令，结果每次换刀都是正常的，所以霍尔元件损坏的因素排除。

其次将覆铜板的安装位置转过180°再安装后进行换刀，结果正好相反，4、5、6 号刀换刀正常，1、2、3 号刀不能换刀，因此可以断定是安装位置错位的问题。从新将覆铜板在原安装位置上进行调整，经过几次调整后，故障最终得以排除。

4 总结

分析此故障产生的原因是由于数控车床在切削加工过程中产生的振动使覆铜板离开原位置，由于霍尔元件的检测范围有限，所以导致换有些刀时，得不到该刀的应答信号，以至于造成换刀无法结束的现象。

通过对此故障的排除，发现覆铜板应该有两个固定螺钉，但实际上只有一个螺钉固定，所以是造成此故障的隐患，因此对数控机床要进行定期的维护从而减少甚至消除故障隐患。

作者：孙志平，女，1971年生，工学硕士，主要研究方向是机械电子工程。

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Elimination Example Analysis on Faults of CAK6150P CNC Lathe

SUN Zhiping①，YU Jianying②
（①Hebei Institue of Mechanical Technology，Xingtai 054048，CHN;②Sinosteel Xingtai Machinery ＆ Mill Roll Co.，Ltd.，Xingtai 054000，CHN）

Combined with the phenomenon of tool can’t be changed in CNC lathe，the numerical control machine tool faults diagnosis and rule out are analyzed and discussed，for the recurrence of similar reference for solving practical problems.

Lathe;Faults Diagnosis;Revolving Tool Box Saddle;Hall Element

（编辑 李 静）（

2009―10―27）

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