数控车床电动刀架故障维修

范芳洪 湖南铁道职业技术学院车机学院

引言

刀架的换刀精度对车床加工精度有很大的影响，刀架是数控车床很重要的一个部件，经济型的数控车床配置国产刀架，高精度全功能的数控车床配置进口刀架，其中大部分是意大利的迪普玛和巴拉法蒂刀电动刀架。这两种刀架换刀稳定、可靠，换刀时间短、重复换刀精度高，故障率少，深得用户的好评。由于厂家对技术的保密，两种刀架的图纸资料较少，刀架出现故障时，维修难度较大，维修周期较长，影响了生产进度。笔者从事多年这种刀架的维修，总结出一些实用的维修方法，希望能起到抛砖引玉的作用。

1 迪普玛电动刀架的组成及动作过程

八工位BSV-N-160/8迪普玛的电动刀架能实现双向旋转就近选刀，主要由刀塔本体和换刀传动机构（刀塔核心）组成，如图1所示，

图1 : 迪普玛刀架的组成

图2 ：迪普玛刀架核心部件的零部件

刀塔的核心部件由旋转盘、传动齿轮、定位盘、预定位盘和背帽垫片等附件组成如图2所示。刀塔核心部件的装配过程如图3所示，图中的①由定位鼠牙盘和旋转牙盘组成，每个牙盘共24个齿，当刀盘转到位后，定位盘和旋转盘的齿会一一对应如图中②所示，当图中③中的预定位盘与图中②相啮合，刀架处于锁紧状态如图中④所示，图中⑤是预定位盘的另一端，有三个均匀分布的凸轮，其中的一个凸轮与旋转盘的定位健相对应，图中⑥是电机带动的传动齿轮，齿轮一端有三个滚轮与预定位盘啮合，其中一个滚轮处设计有槽，当电机旋转时，此槽带动定位健使刀塔旋转。

迪普玛刀架换刀动作过程如下：刀架在换刀之前的状态是锁紧接近开关闭合高电平，刀架电机抱闸刹车，检测刀位的编码器的选通信号为高电平，预分度接近开关断开为低电平，预分度电磁铁失电。数控系统发出换刀指令后，刀架电机上的抱闸刹车断电松开，刀架电机得电旋转，刀架电机通过齿轮带动刀架转盘中的传动齿轮转动，由于预定位盘和刀架端面的鼠牙盘相啮合，刀架转动轴不能和传动齿轮一起转动，当传动齿轮转动一定角度后，预定位盘的端面凸轮滚进传动齿轮一端的滚轮凹槽，预定位盘的端面齿和刀架端面的鼠牙盘脱离，传动齿轮带动预定位盘和刀架转动轴一起旋转实现就近选刀分度，到达目标刀位前一刀位且编码器的选通信号由高电平变成低电平时，预分度电磁铁得电将插销插入预定位盘中的凹槽中，预分度接近开关得电变成高电平，刀架电机停止旋转分度完成，延时30ms后，刀架电机反方向旋转，由于插销的作用预定位盘和刀架转轴不能旋转，电机带动传动动齿轮反向转动，当预定位盘的端面凸轮脱离传动齿轮的滚齿凹槽时，通过凸轮的最高点使预定位盘发生轴向移动，预定位盘端面齿和刀架端面鼠牙盘啮合刀架锁紧，刀架锁紧接近开关变成高电平，刀架电机断电反向旋转结束，电机抱闸得电刹车，延时200ms预分度电磁铁失电，插销在弹簧力作用下复位，预分度接近开关变成低电平，换刀结束。

图3 ：迪普玛刀架核心部件的装配

2 故障维修案例分析

故障现象：一台FANUC oi TA CK7810数控车床配意大利迪普玛电动刀架，在加工运行中，有时出现1020报警“刀架换刀失败”而停机，重新换刀后，机床又能正常运行。

故障排除分析：在手动方式下换刀没有报警，在MDI方式编写换刀程序：T0100；G04 X5；T0400；G4 X5；T0500；G4X5 ………..M99；运行一段时间没有任何报警。在加工中出现1020报警时，检查发现刀架没有锁紧用手可以转动，应该会出现1050号“刀架没有锁紧”报警。

分析该机床的梯形图，在非手动方式下，X轴或Z轴在移动中如果刀架锁紧信号X6.6或编码器选通信号X6.4为低电平时出现1020号“换刀失败（TURRET FAULT）”报警。换刀指令是单独一行，每次报警时光标停留在有轴移动的换刀指令下一行，说明换刀指令已经执行完成了，要不然不会执行下一行的轴移动指令。每次换刀刀架都能分度到位，在刀架反向锁紧过程中检测到锁紧信号为高电平“1”，从而系统完成换刀，这也是没有出现1050号“刀架没有锁紧”报警的原因。虽然换刀指令已经执行完成，但在轴移动中系统检测到刀架锁紧信号为低电平就会出现1020号报警，可能的原因是锁紧接近开关发出信号可靠性变差，在换刀过程中刀架没有锁紧时误发出高电平信号，系统检测这个信号认为已经完成换刀而执行下一行指令。拆下刀架锁紧接近开关，重新换一个型号相同的接近开关，调好接近开关感应距离固定，开机加工，没有出现1020报警，故障解除。

3 结束语

刀架是数控车床中动作比较频繁的部件，出现故障率也比较高，出现故障时，不要盲目的动手，要认真观察故障现象，根据换刀动作时序和刀架检测信号的状态，利用信号状态诊断功能和PMC梯形图，能很快的找出故障的原因，缩短故障维修时间，提高数控机床利用率。