转塔刀架故障研究及诊断

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1、转塔刀架故障研究及诊断【摘要】转塔刀架有不同种类、不同结构、不同控制方式。本文简要介绍不同刀架运行过程中的几则实列，从刀架工作原理分析故障产生的原因，诊断问题的解决方法。故障原因有刀架自身的因素，也有应用过程中的因素，论述具有一定的代表性。【关键词】数控；转塔刀架；原理分析；故障诊断一、引言转塔刀架是数控车床的核心部件，换刀过程的好坏关系到机床加工和运行的可靠性，直接影响到数控车床的使用效率。就目前而言，转塔刀架种类繁多，更新快，从早期的液压、霍尔元件控制，发展到至今的编码器电动控制、伺服控制。控制方式虽然存在差异，但工

2、作过程大致相同，基本控制原理为：数控系统发出选刀指令一PLC逻辑分析处理一刀架松开一刀位抬起转位选刀指令与目标刀位比较-*符合到位应答一反转定位锁紧一换刀完成。二、故障的原理分析与诊断数控车床采用SIEMENS或FANUC数控系统；配置（4-8）工位德国SAUTER、意大利DUPLOMATIC或沈阳SLD170A04N转塔刀架。1.某一刀位不到位在刀架运转过程中，4工位刀架有3个刀位换刀正常，只有其中一个刀位不能正常换刀，表现为刀架在此刀位不能到位。沈阳数控转塔刀架采用霍尔元件控制，霍尔元件信号采集范围宽是导致此故障的主

3、要原因，在刀架换刀过程中数控系统发出选刀指令，PLC逻辑分析刀架锁紧信号松开，此时刀架可以运转，当刀位接近所选刀位之时锁紧信号先接通，锁紧信号接通即可切断刀架运转指令，就会导致某一刀位不到位现象出现。此情况只需将转塔刀架刀盖打开，将刀架霍尔元件电气信号电路板松开轻轻移动少许位置，让刀位信号在锁紧信号之前检测即可解决此问题。1.刀架无动作刀架无论是手动/自动状态均无动作，故障一般发生在电气或机械部分，是刀架较容易处理的故障现象之一。遇到这种情况，首先检查刀架电机及电机电源线有没有问题，由于到位锁紧开关与PLC存在互锁的逻辑

4、关系，此时也需要检查锁紧开关的输出状态是否正常。确认电气部分无误后，仍不能排除，此时可考虑机械部分原因。按使用说明书操作步骤拆开端盖试转刀盘，如果转不动那将是机械部位卡住了，找出问题原因调整也就好了。2.刀架旋转不停刀架无论是在手动/自动换刀过程中均旋转不停，故障一般为电气故障。拿德国SAUTER刀架来说，在刀架旋转过程中牵扯预分度信号、锁紧信号，在刀架开始运转时预分度电磁铁接通激活预分度信号为1,正转检测到刀位信号后，制动电磁铁置位，预分度电磁铁和信号为0,此时反转插定位销，而在刀架运转过程中如果PLC程序无误，电磁铁

5、所用直流24V电流如果缺失，则会导致刀架旋转不停。1.目标刀位位置检测故障选刀指令与目标刀位不一致产生的位置检测故障，是数控刀架常见的一种故障，其现象表现为：转塔刀架一直旋转不停且不到位或换刀后不能再次换刀。刀架的每个工位都有相关的到位检测信号，通过选刀指令与之通讯比较，如果NC或PLC没有检测到信号或接收错误的检测信号，换刀过程将失败。图一是一台典型的数控车床转塔刀架接口控制原理图，当数控系统NC发出选刀指令时，经PLC逻辑转换与编码器S1目标刀位比较，符合后编码器时序控制位Strobe(bit5)发出刀架定位启动信号

6、，见时序控制信号波形。编码器采用二进制码，N0.1-4为目标刀位输出、parity位6为同位检测，负责刀架定位完成时刀位检查，同时检测奇偶信号位，有双重确认功能。表一为1-8工位真值表。通过以上原理分析看出，影响位置检测故障，常有以下几种因素：①控制系统信号传递故障。此时NC系统常有故障报警提示，可对照制造厂家产品设计说明自定义报警或数控系统诊断手册提示，也可以通过PLC输出状态指示判断故障部位，检查各接口连接是否良好、触点是否有松动，信号线有没有断线。②编码器信号输出状态是否正常、连接有没有松动、窜位。此情况需要更换或

7、重新调整编码器。1.定位检测故障数控转塔刀架选刀结束后，刀架电机反转经定位检测锁紧，换刀完成。图二为刀架定位检测工作原理图。图中Y1为定位电磁铁，S2为接近开关。工作过程：当strobe（bit5）见图一发出定位启动信号时，经PLC逻辑控制，定位电磁铁Y1得电，定位销被推入定位孔中，接近开关S2信号为0,指示灯熄灭，同时给PLC发出定位检测到达信号。反之信号为1,指示灯亮，PLC处于等待状态（此时系统会认为定位销一直没有打入定位孔，电机不会反转）。定位检测故障往往会照成刀盘转到刀位后，刀架无法锁紧。此时也可以检查接近开关

8、S2输出状态是否正常，感应距离是否合适（一般在0.3-0.5mm之间），表面是否附着污物（接近开关无反馈信号，无论定位销打入定位孔与否，系统都因捕捉不到信号而认为定位销一直在定位孔内，从而使电机处于静止或原位振动状态）、电磁铁是否得电、编码器strobe输出状态是否正常、以及定位销是否有质量问题，如：弯曲或顶不到位，