论数控车床刀架的故障维修 - 广东水利电力职业技术学院

论数控车床刀架的故障维修 - 广东水利电力职业技术学院 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 学习情景一:刀架类故障维修 能力目标 一、掌握刀架的结构及换刀控制过程; 二、掌握设置主要参数 ; 三、掌握对刀架控制过程的调整熟练分析处理换刀故障。 刀架的认知 国内数控车床刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。许多刀架还直接参与切削工作，如卧式车床上的四方刀架，转塔车床的转塔刀架，回轮式转塔车床的回轮刀架，自动车床的转塔刀架和天平刀架等。 数控车床上的刀架(图1-1)是安放刀具的重要部件，它既安放刀具，还直接参与切削，承受极大的切削力作用，所以它往往成为 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 系统中的较薄弱环节。刀架必须具有良好的强度和刚度以承受粗加工的切削力，还要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。国内中低端数控车床最常见的多为四工位电动刀架，如常州宏达、常州新墅、沈阳精诚等，这类刀架结构简单，易于维修，其自身精度能满足多数卧式车床的加工件精度要求。 图1-1 四工位电动刀架 任务一:“刀架不能转动”故障分析与维修 一、案例:一台数控车床配置广州数控980T及DY3E，现出现故障现象为“刀架(LD4B)不转” , 修前调查:机床厂人员说之前直流继电器烧坏过，换了个新的就不能换刀了 , 修前准备:首先我们要对四工位电动刀架的电气控制原理及控制过程进行了解，其次对 刀架控制原理图读图， , 据理析象 :按面板上的换刀键，系统的刀位号和偏置都不会变。未换刀时，用万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 第 1 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 测量刀架正转信号TL+与24V之间的电压，有4伏(见图1-2)，这显然是不正常。拆开系 统，测2803，是正常的;重装系统后直接量系统后面的刀架第1针(刀架正转信号TL+) 和第2针(24V)，没换刀时是0V，有换刀是24V——正常。确定系统没问题了。 , 罗列成因:刀架不转有几个原因，刀架电机三相反相或缺相、系统的正转控制信号TL+ 无输出、刀架电机无电源供给、机械卡死、反锁时间过长造成的机械卡死等。 , 确定步骤:用万用表测量发现直流继电器的底座坏了，导致24V电源被拉低。 , 故障点测试:根据刀架工作的原理，检查直流继电器，发现底座击穿短路 , 排查故障:直接换个直流继电器底座，然后上电，一试，刀架功能正常。 图1-2 二、刀架结构及控制原理 1、四工位电动刀架的电气控制原理及控制过程(见图1-3)如下: 第 2 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 图1-3 四工位电动刀架电气控制原理 LD4B型立式电动刀架采用蜗轮蜗杆传动、三齿盘啮合螺杆锁紧的工作原理。具体工作程序为:当主机系统发出转位信号后，刀架电机转动，电机带动蜗杆19转动，蜗杆带动蜗轮2转动，蜗轮2与螺杆9用键连接，螺杆9的转动把夹紧轮14往上抬，从而使得三齿圈(内齿圈、外齿圈和夹紧齿圈)都松开。这时，离合销进入离合盘16的槽内，反靠销26同时脱离反靠盘10的槽子，上刀体15开始转动，当上刀体15转到对应的刀位时，磁钢22与发讯盘24上的霍尔元件相对应，发出到位信号。系统收到信号后发出电机反转延时信号，电机反转，上刀体15稍有反转，反靠销26进入反靠盘10的槽子实行初定位，离合销25脱离离合盘16 第 3 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 的槽子，夹紧轮14往下压紧内外齿圈直至锁紧，延时结束。主机系统指令下一道工序。 2、刀架控制原理图读图(见图1-4): 第 4 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 图1-4 刀架控制原理图 刀架共有4条主电源线(U2、V2、W2、PE)、2条控制电源线(+24V、0V，此电源由系统供给)、6条信号线(T1、T2、T3、T4、TL+、TL-); 第 5 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 QF3为主电路空气开关;RC3为主电路灭弧器，作用是抑制接触器触点在通断瞬间产生的浪涌电流;KA6、KA7旁边的续流二极管作用是吸收KA6、KA7继电器线圈断电瞬间的反电势，以免强电势进入系统烧坏内部器件;RC26、RC27为单相灭弧器，作用为抑制接触器线圈的浪涌与谐波; 霍尔元件(亦叫磁敏三极管)1脚接24V电源，在磁场作用下2、3脚导通，从而决定外部0V低电平信号是否进入系统输入端口; 上拉电阻的作用是让4个刀位信号端能保持高电平状态，在刀位低电平信号到达时系统能进行明确的识别。 3、刀架控制原理分析(见图4，以当前停留位置1号刀，系统指令选择3号刀为例): (1)当前停留1号刀，则1号霍尔元件之2、3脚导通，低电平信号由XS40插座第6脚进入系统，系统确认当前刀号; (2)系统执行T0303指令，要求选择3号刀。系统发出刀架正转TL+低电平信号，控制电路KA6继电器导通，然后KM6接触器吸合，刀架电机主电路导通，电机正转; (3)在蜗轮蜗杆的传动作用下，刀架放松，刀台开始转位。转到2号刀位时，2号霍尔元件之2、3脚导通，低电平刀位信号由XS40插座第5脚进入系统，但由于信号刀位号(2号)与指令刀位号(3号)不一致，故系统不予理会，刀架继续转动; (4)转到3号刀位时，3号霍尔元件之2、3脚导通，低电平刀位信号由XS40插座第4脚进入系统，此时信号刀位号(3号)与指令刀位号(3号)核对吻合，系统停止输出TL+低电平信号，KA6断开——KM6断开——刀架电机失电停转，刀台停留在当前刀号位置;与此同时，系统输出反转TL-低电平信号，KA7继电器接通——KM7接触器吸合——刀架电机主电路导通，电机反转; (5)在蜗轮蜗杆的传动作用下，刀台下移，分别经过刀架内部键槽粗定位和底盘精定位，最后锁紧刀台，完成整个换刀过程。刀架反转信号TL-的持续时间由系统参数设定，持续时间结束，TL-信号停止输出。也有一种情况是在刀架某一位置安装刀架锁紧到位开关，刀架锁紧到位后该开关闭合，发送低电平信号给系统，系统接到信号后才停止TL-信号输出，这种情况下不需设定反转时间参数。 按面板上的换刀键，系统的刀位号和偏置都不会变。 三、“刀架不转”的故障原因及处理方法 通过以上案例，我们将这一类的故障原因及解决方法列表如下:(表1-1) 表1-1“刀架不转”的故障原因及处理方法 故障原因 处理方法 刀架电机三相反相或缺相 将刀架电机线中两条互调或检查外部供电是否正常 用万用表量系统出线端，量+24V和TL+两触点，同时手动 系统的正转控制信号TL+无输出 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，需送厂维修或更换相关IC元器件 系统的正转控制信号TL +输出正常， 检查正转控制信号线是否断路，检查这一回路各触点接触 但控制信号这一回路存在断路或元 是否良好;检查直流继电器或交流接触器是否损坏 器件损坏 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 第 6 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 触良好，强电电气元器件是否有损坏;检查熔断器是否熔断开 将刀位输入信号接上上拉电阻，若不接此电阻，刀架在宏 上拉电阻未接入 观上表现为不转，实际上的动作为先进行正转后立即反转，使 刀架看似不动 通过手摇使刀架转动，通过松紧程度判断是否卡死，若是, 机械卡死 则需拆开刀架，调整机械，加入润滑液 反锁时间过长造成的机械卡死 在机械上放松刀架，然后通过系统参数调节刀架反锁时间 拆开刀架电机，转动刀架，看电机是否转动，若不转动， 刀架电机损坏 再确定线路没问题时，更换刀架电机 刀架电机进水造成电机短路 烘干电机，加装防护，做好绝缘措施 任务二:“换刀时刀架转个不停”故障分析与维修 一、案例:一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A，现出现故障现象为“换刀时刀架转 个不停” , 修前调查:换刀时刀架转个不停 , 修前准备:查阅广数GSK980TD系统参数，了解梯形图及检查其控制逻辑。 , 据理析象 :维修人员首先打开诊断页面，通过诊断信息判断刀位信号应该是低电平有 ”(设定的高电平有效)，服务人员把参数11.1设为“1”效，再看参数11号Bit1为“0 后没反应，刀架仍然转个不停。经过仔细检查发信盘，刀位信号线都是好的。 , 罗列成因:刀位转动不停有几个原因，系统无 +24V;COM输出、系统有 +24V; COM输 出，但与刀架发信盘连线断路;或是+24V对COM地短路、系统有 +24V;COM输出，连线 正常，发信盘的发信电路板上 +24V和COM地回路有断路、刀位电平信号参数未设置好、 霍尔元件损坏等。 , 确定步骤:询问客户情况，确认梯图是他们自己编的，设定可能有些不同。 , 故障点测试:将梯形图调出来(见图1-5)，发现梯形图中检测刀位信号部分是这样的， 如1号刀: 0001.60200.00554.1 号刀 0200.0 图1-5 R0554.1、R0554.2„„R0554.4是梯图中存储刀位信号的中间寄存器。当刀位信号为低电平有效时，对应的寄存器值应为“0”，其它寄存器值为“1”，这才是正常的，但现在却相反。要想改变过来，最理想的方法就是改变地址F0200.0的状态，它应受某一号参数控制。维修 第 7 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 人员进行逐一检查测试，修改一个参数就看看F0200.0有没有变化，最后终于找到它受1号参数Bit0的控制，也就是这里的1.0就相当于标准参数中的11.1，它是用来选择刀位信号在何时有效。 , 排查故障:修改参数1.0，换刀正常。 二、广数GSK980TD系统参数及时序控制: 刀架调试:980TD系统最多支持32工位刀架，如该刀架是4~8工位电动刀架，刀位信号直 接输入，刀架正常运转的相关参数设定: 状态参数的No011的BIT1位(TSGN):刀架到位信号高/低电平选择，如果刀具到位信 号为低电平有效时要接上拉电阻。 数据参数No076:换刀时，移动一刀位所需的时间 数据参数No078:换刀所需要的时间上限 数据参数No082:刀架正转停止到反转锁紧开始的延时时间 数据参数No084:总刀位数选择 数据参数No085:刀架反转锁紧的时间 首次上电进行换刀时，如果刀架不转动，可能是由于刀架电机的三相电源的相序连接不 正确，可调换三相电源中的任意两相。反锁时间设置要合理，设置时间不能太长也不能 太短，反转锁紧时间过长会损坏电机，反转锁紧时间过短刀架可能锁不紧，检查刀具是 否锁紧的方法为:用百分表靠紧刀架，人为扳动刀架，百分表指针浮动不应超出0.01MM。 诊断信息可以检查刀架正反转，刀位信号输入是否有效。 1、 换刀控制 标准梯形图支持四种刀架控制逻辑;通过设定K0011参数相应的控制位来选择适配何种刀架。通过Bit0 和Bit1位组合来选择换刀方式(见图1-6)。 K0011 BIT1 BIT0 图1-6 换刀控制 K11.1=0，K11.0=0:标准换刀方式B(适配常州刀架) K11.1=0，K11.0=1:标准换刀方式A(适配精诚刀架) K11.1=1，K11.0=0:适配烟台刀架AK31系列(6、8、10、12工位) K11.1=1，K11.0=1:适配台湾六鑫液压刀架(8、10、12工位) 地址定义(见表1-2) 表1-2地址定义 BIT1 BIT0 刀架类型 对应刀架需要用到的地址 0 0 换刀方式B X1.7(T1)、X2.0(T2)、X2.1(T3)、X2.2(T4)、X0.7 (T5)、X1.0(T6)、X1.1(T7)、X1.2(T8)、X2.6(TCP)、0 1 换刀方式A Y1.6(TL+)、Y1.7(TL-) 1 0 X1.7(T1)、X2.0(T2)、X2.1(T3)、X2.2(T4)、X2.6 烟台刀架(锁紧接近开关信号)、X1.0(刀台选通信号)、X1.1(刀 AK31系列(6、台预分度接近开关)、X1.2(刀台过热检测)、Y1.6 8、10、12工位) (TL+)、Y1.7(TL-)、Y2.0(TZD刀台制动)、Y2.1(刀 台预分度电磁铁) 1 1 六鑫液压刀架X1.7(T1)、X2.0(T2)、X2.1(T3)、X2.2(T4)、X0.7 (8、10、12工(刀盘停止转动与锁紧感测器)、X1.0(刀盘松开,锁 第 8 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 位) 紧输出感测器)、Y2.0(刀盘松开输出)、Y2.1(刀盘锁 紧输出)、Y1.6(刀盘正转输出)、Y1.7(刀盘反转输出) (1)换刀方式B,A 相关信号(见表1-3) 表1-3 相关信号 信号接口 地址 地址符号 功能说明 备注 CN61.16 刀位信号 X1.7 T01 CN61.29 刀位信号 X2.0 T02 CN61.30 刀位信号 X2.1 T03 CN61.31 刀位信号 X2.2 T04 CN61.8 刀位信号 X0.7 T05 CN61.9 刀位信号 X1.0 T06 CN61.10 刀位信号 X1.1 T07 CN61.11 刀位信号 X1.2 T08 CN61.35 刀架锁紧信号 X2.6 TCP CN62.15 Y1.6 刀架正转 TL+ CN62.16 Y1.7 刀架反转 TL- 控制参数(见表1-4) 表1-4 控制参数 换刀方式选择位0:00方式B;01方式A;10烟台AK31 K0011.0 换刀方式选择位1:00方式B;01方式A;10烟台AK31 K0011.1 1/0:刀位信号低电平/高电平有效 K0011.2 1/0:检测/不检测刀架锁紧信号 K0011.3 1/0:刀架锁紧信号高/低电平有效 K0011.4 1/0:换刀结束时 检查/不检查刀位信号 K0011.5 换刀时移动最多刀位的时间上限(ms) No.78 刀架从正转停止到反转输出的延迟时间(ms) No.82 未收到刀架锁紧*TCP信号的报警时间(ms) No.83 刀架总刀位数(1-32) No.84 刀架反转锁紧时间(0-4000ms) No.85 (2)换刀方式B(K11.1=0，K11.1=0)(图1-6) ? 执行换刀操作后，系统输出刀架正转信号TL，并开始检测刀具到位信号，检测到刀具到 位信号后，关闭TL，输出，延迟数据参数?082设定的时间后输出刀架反转信号TL-。 然后检查锁紧信号TCP，当接收到此信号后，延迟数据参数?085设置的时间，关闭刀 架反转信号(TL-); ? 如K0011的Bit5设为1(换刀结束检查刀位信号)，刀架反转时间结束后确认当前的刀位 输入信号与当前刀号是否一致，若不一致，系统将产生报警; ? 换刀过程结束。 ? 当系统输出刀架反转信号后，在数据参数?083设定的时间内，如果系统没有接收到TCP 第 9 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 信号，系统将产生报警并关闭刀架反转信号。 ? 若刀架无刀架锁紧信号，可把K011的Bit3(CTCP)设定为0，此时不检测刀架锁紧信号。 或 图1-6 换刀方式B时序 图 (3)换刀方式A(K11.1=0，K11.1=1)(图1-7) ? 执行换刀操作后，系统输出刀架正转信号TL，并开始检测刀具到位信号， 在检测到刀位信号后关闭刀架正转信号(TL+)，并开始检测刀位信号是否有 跳变，若有跳变则输出刀架反转信号(TL-)。然后检查锁紧信号TCP，当接 收到此信号后，延迟数据参数?085设置的时间，关闭刀架反转信号(TL-); ? 如K0011的Bit5设为1(换刀结束检查刀位信号)，刀架反转时间结束后确 认当前的刀位输入信号与当前刀号是否一致，若不一致，系统将产生报警; ? 换刀过程结束。 ? 当系统输出刀架反转信号后，在数据参数?083设定的时间内，如果系统没 有接收到TCP信号，系统将产生报警并关闭刀架反转信号。 ? 若刀架无刀架锁紧信号，可把K011的Bit3(CTCP)设定为0，此时不检测刀 架锁紧信号。 或 图1-7 换刀方式A时序 图 2、T01,T08 刀位信号 有效电平为低。当其中的一个信号为低电平时，表示此时的刀架处于该刀号位置。连接 图1-8所示，图中8只上拉电阻外接。 第 10 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 刀架到位信号电平可通过参数号011的BIT1位设置(0为高电平有效，1为低电平有效) 图1-8 换刀时序及连接图 3、TCP:刀架锁紧信号 换刀过程中，刀架到位后系统输出刀架反转信号(TL-)，并开始检查锁紧信号TCP，当接收到该信号后，延迟诊断号?085设置的时间，关闭刀架反转信号(TL-)，T代码指令结束程序继 第 11 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 续执行下一程序段当系统输出刀架反转信号后，在诊断号?083设定的时间内，如果系统没有接收到TCP信号，系统将产生报警并关闭刀架反转信号。若刀架控制器无刀架锁紧信号输出时可把参数?011的Bit0 TCPS 设定为0，此时电脑不检查刀架锁紧信号。 (1)当前的刀号存在诊断?075中。当换刀正常结束时，系统自动修改此值在显示屏的右下角的T显示当前指令的T代码及刀补号开机时，T代码置?075作为初值.在正常换刀时，这两个值是相同的当指令T码后，由于某种原因刀架没有到位时，这两个值不相同，T显示指令的刀号，而?075保持换刀前的刀号不变。当指令的刀号与?075一致时，系统不进行换刀。所以当前刀号与?075不同时，一般需设置?075为当前的刀号。 (2) 手动换刀时，在换刀结束后，T代码及?075才修改为新的值。 (3) 图6中#076，#077等是对应诊断号设置的时间参数. (4) 当Ta?(#077，076)×此次换刀位数时。产生报警 05:换刀时间过长。 (5) 当Tb?#083时。产生报警 11:换刀时，反锁时间过长。 (6) 刀架到位信号(T8,T1) 由参数?011的Bit1 TSGN 设定高或低电平有效。 (7) TSGN 0 : 刀架到位信号高电平有效。(常开) (8) TSGN 1 : 刀架到位信号低电平有效。(常闭) (9) 刀架锁紧信号(*TCP) 由参数?011的Bit0 TCPS 设定高或低电平有效。 (10) TCPS0 : 刀架锁紧信号高电平有效。(常开) (11) TCPS1 : 刀架锁紧信号低电平有效。(常闭) 三、刀位转动不停的故障原因及解决方法(表1-5) 表1-5 刀位转动不停的故障原因及解决方法 故障原因 处理方法 用万用表量系统出线端，看这两点输出电压是否存在或 系统无 +24V;COM输出 正常，若电压不正常，则为系统故障，需更换主板或送厂维 修 系统有 +24V; COM输出，但与 用万用表检查刀架上的 +24V、COM地与系统的接线是否 刀架发信盘连线断路;或是+24V 存在断路;检查 +24V是否对COM地短路，将+24V电压拉低 对COM地短路 系统有 +24V;COM输出，连线 发信盘长期处于潮湿环境造成线路氧化断路，用焊锡或 正常，发信盘的发信电路板上 导线重新连接 +24V和COM地回路有断路 刀位上+24V电压偏低，线路上用万用表测量每个刀位上的电压是否正常，如果偏低， 的上拉电阻开路 检查上拉电阻，若是开路，则更换上拉电阻 刀位电平信号参数未设置好 检查系统参数刀位高低电平检测参数是否正常，修改参 第 12 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 数 在对应刀位无断路的情况下，若所对应的刀位线有低电 霍尔元件损坏 平输出，则霍尔元件无损坏，否则需更换刀架发信盘或其上 的霍尔元件。一般四个霍尔元件同时损坏的机率很小 磁块故障，磁块无磁性或磁性不更换磁块或增强磁性，若磁块在刀架抬起时位置太高， 强 则需调整磁块的位置，使磁块对正霍尔元件 任务三:“刀架锁不紧”故障分析与维修 一、案例:一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A，现出现故障现象为“刀架有时锁不 紧且系统出现报警，但用手摇动刀架后马上能锁紧且不报警” , 修前调查:操作工说，机床有时候刀架会锁不紧，并且系统出现“换刀未完成”报警。 更换过刀架发信盘，系统也调换过，问题依然存在。 , 修前准备:了解刀架控制原理。 , 据理析象 :维修人员在MDI模式下，换刀都十分正常。 , 罗列成因:刀架锁不紧有几个原因，发信盘位置没对正、系统反锁时间不够长、机械锁 紧机构故障等。 , 确定步骤:检查刀架发信盘及系统的信号线，没发现任何问题。又回到系统，再换刀时 切换到诊断页面，经过多次换刀，发觉诊断上的刀位信号反应有点慢。 , 故障点测试:经检查发现磁钢的磁性不是很强，于是把磁钢拆下(见图1-9)，到一些磁 性座上来回充磁，很快磁性就加强了。装上去后，信号的接受反应快了许多。经过分析， 确定问题应该是磁性不够，引起系统接收不到信号，造成换刀不成功，没有锁紧。 , 排查故障:磁钢磁性消退导致弱磁场环境下霍尔元件工作状态不稳定，信号时通时不通。 将磁性座重新充磁并装好，故障排除。 图1-9 磁钢 二、刀架锁不紧的故障原因及解决方法(表1-6) 表1-6刀架锁不紧的故障原因及解决方法 故障原因 处理方法 第 13 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 拆开刀架顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元 发信盘位置没对正 件对准磁块，使刀位停在准确位置 系统反锁时间不够长 调整系统反锁时间参数 机械锁紧机构故障 拆开刀架，调整机械，检查定位销是否折断 任务四:“某一刀号转不停，其余刀位可以转动”故障分析与维修 一、案例:一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A，现出现故障现象为“4刀号转不停， 其余刀位可以转动” , 修前调查:现场发现第1、2、3把刀可以正常换刀，唯独第4把刀找不到刀位号，一直 转个不停，直到系统报警。 , 修前准备:了解刀架控制原理。 , 据理析象 :从系统的诊断功能可以看到第4号刀号无信号反馈到系统，一直处在高电 平状态，其他刀位号正常。根据此现象和诊断功能可以判断:系统的+24V输出正常，TL-、 TL+控制信号线输出正常，刀位电平信号参数正常。 , 罗列成因:刀架锁不紧有几个原因:此位刀的霍尔元件损坏、此位刀信号线断路，造成 系统无法检测到位信号、系统的刀位信号接收电路有问题。 , 确定步骤: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也没问题的情 况下应检查系统内部线路或更换主板。 , 故障点测试:检查4号刀外围电路，发现4号刀位信号线断路，经检查外接上拉电阻烧 坏，更换上拉电阻后，再次换刀, 故障仍未排除。将主板拆下后发现4号刀的信号光耦 烧坏了。 , 排查故障:直接更换主板一块后，调整参数后，再次试机，4号刀换刀正常，故障排除。 二、某一刀号转不停，其余刀位可以转动的故障原因及解决方法(表1-7) 表1-7 某一刀号转不停，其余刀位可以转动的故障原因及解决方法 故障原因 处理方法 确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上转动该位刀，用万用此位刀的霍尔元件损坏 表量该位刀位信号触点对+24V触点是否有电压变化，若无变化， 则可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件 此位刀信号线断路，造成系统无 检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路 法检测到位信号 系统的刀位信号接收电路有问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题 也没问题的情况下应检查系统内部线路或更换主板 第 14 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 任务五:“刀架偶尔转不动”故障分析与维修 一、案例5:一台数控车床配置广州数控980TD及DA98A，现出现故障现象为“刀架偶尔转 不动” 修前调查:客户提供了机床出现故障时的信息:机床加工时4号刀不能换到1号刀，停电一会后就可以换到。 修前准备:了解刀架控制原理。 据理析象 :先检查系统的参数和各接线是不是存在问题。现场用手动方式转动刀架一点问题到没有，发现每个刀位信号准确，就叫客户加工观察，加工一会就出现了问题。当时用手动方试运转刀架，能换过来。再看看诊断，正常。自己尝试录入方式换刀也没事。再叫客户运行程序，故障再一次出现了，初步判断刀架信号不稳定。 罗列成因:刀架偶尔转不动有几个原因:刀架内部机械故障，造成的偶尔卡死、刀架的控制信号受干扰、刀架信号不稳定。 故障点测试:用万用表测量24V，24V正常。但是测到24V与0V之间存在143K电阻。现在再看下诊断，发现刀位号全部不存在，现在猜测可能是24V线磨破碰到刀架的金属。来回移动Z轴，眼睛看着诊断，刀位号有时存在有时不存在。而正常的情况下24V与0V之间没有电阻存在。 排查故障:可以判断拖板在移动过程中刀架24V和刀架金属壳有短接。故障排除。 二、刀架偶尔转不动的故障原因及解决方法(表1-8) 表1-8刀架偶尔转不动的故障原因及解决方法 故障现象 故障原因 处理方法 系统可靠接地，特别注意变频器的接地，接入抗 刀架的控制信号受干扰 干扰电容 刀架偶尔 刀架内部机械故障，造成的偶尔 转不动 维修刀架，调整机械 卡死 刀架信号不稳定 检查信号线 任务六:电动刀架故障维修实例 一、刀架找不到刀位信号，刀架转不停 故障现象:刀架找不到刀位信号，转动不停 配置: LK32S 928TE/DA98A 处理过程:到现场开机试换刀，刀架转不停。测量发信盘+24V正常，用磁铁测试发信盘各刀位， 发现发信盘工作正常。打开电柜箱测量，当刀架正转停止后反转继电器不动作。测 量反转继电器线圈有直流+24V电压，但是继电器不动。更换继电器后刀架运转正常。 第 15 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 结论:中间继电器故障，使刀位信号传递受阻。 二、机床上电后刀架自动转起来 故障现象:机床上电后刀架自动转起来 配置: CQK6136 928TA/DY3A 处理过程:检查外部线路和刀架控制器，发现控制器里的续流二极管正负方向焊反，将系统2803 烧坏，引起刀架上电转个不停。更换一个2803，再将二极管重新焊接后正常。 结论:外部线路接错击穿系统内部信号电路，使系统内TL+信号一开机即处于低电平。 三、换刀时4号刀一直转不停 故障现象:1、2、3号刀能正常换刀，4号刀换刀时一直转不停 配置: 928TE/DA98A 处理过程:1、检查是否由系统引起的，首先将发信盘接到刀架盒上的+24V，0V，1、2、3、4号 信号线松掉，然后用一根线分别短接刀架盒上的0V和1、2、3、4号，看系统诊断 页面T1、T2、T3、T4是否相应的变化。结果证明系统是正常的。 2、检查此位刀信号线是否断路，造成系统无法检测到位信号。我用万用表检查了一 下刀架盒到发信盘之间的信号线，每一根都是通的，排除线路断路引起。 3、检查此位刀的霍尔元件是否损坏。我用一根线分别短接发信盘上的0V和1、2、3、 4号刀，再观察诊断页面里面刀位号的变化，1、2、3都正常，在短接到0V和4号 刀时，冒了一下火花，诊断页面T4也没有相应的变化，应该有地方短路了。断电后 检查了一下信号线，结果发现+24V和4号信号线短路，也就是说发信盘4号霍尔元 件由于短路已经烧掉。后处理线路和发信盘问题OK。 结论:霍尔元件烧坏导致刀位到位信号无法输送到系统内部。 四、刀架有时锁不紧并报警 故障现象:刀架有时锁不紧且系统出现报警，但用手摇动刀架后马上能锁紧且不报警 配置: 980TDa/DA98A 处理过程:操作工说，机床有时候刀架会锁不紧，并且系统出现“换刀未完成”报警。更换过 刀架发信盘，系统也调换过，问题依然存在。服务人员在MDI模式下，换刀都十分 正常。检查刀架发信盘及系统的信号线，没发现任何问题。又回到系统，再换刀时 第 16 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 切换到诊断页面，经过多次换刀，发觉诊断上的刀位信号反应有点慢。后来发现磁 钢的磁性不是很强，于是把磁钢拆下，到一些磁性座上来回充磁，很快磁性就加强 了。装上去后，信号的接受反应快了许多。经过分析，确定问题应该是磁性不够， 引起系统接收不到信号，造成换刀不成功，没有锁紧。 结论:磁钢磁性消退导致弱磁场环境下霍尔元件工作状态不稳定，信号时通时不通。 五、换刀时,刀架转不停 故障现象:在手动换刀时，按一下换刀键，刀架就转不停 配置: CK6136/980TA-DA98 处理过程:在手动换刀时，按一下换刀键，刀架就转不停。在MDI方式下，输入T0100，刀架也 是转不停，输入T0200时，刀架能换到2号刀位，输入T0300时，刀架又开始转不 停，当输入T0400时，刀架也能找到4号刀位。上述现象表明问题只在1,3号刀位 上，2,4号刀是没有问题的，可能1,3号刀的刀位两条线有问题。拆下电动刀架顶盖 (发信盘不是用霍尔元件的那种)，上面24V直接接到系统，是通过短接两片铜来传 递刀位信号。看见铜片之间连接的地方生了很多铜绿，判定是由于这个原因引起接 触不良。找来锉刀把生锈的铜绿磨去，再用手动换刀，结果能正常换刀了。 结论:传递信号的线路接触不良，使刀位到位信号丢失。 六、刀架不能锁紧 故障现象:刀架偶尔不能锁紧，有时系统会出现换刀时间过长报警 配置:改造机床/980TD-DA98A 处理过程:操作工说:刀架偶尔不能锁紧，有时系统会出现换刀时间过长报警，有时系统没有 出现任何报警，稍有点不注意就会撞刀，每次换完刀就要用手推一推，才能放心加 工。检查线路没有发现问题后，叫操作工继续加工观察。快到中午下班的时候，故 障又出现了，只要用力推刀架，让刀架换到位，下次就能换刀正常。把刀架拆开清 洗时，发现刀架内的平面轴承已经坏掉。 结论:机械问题 七、换刀时，多个刀位信号同时反馈到系统 第 17 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 故障现象:换刀时，多个刀位信号同时反馈到系统 配置: 6185I/980TD-DA98A 处理过程:现场发现，换一把刀，出现多个刀位信号同时反馈到系统，并在诊断功能中同时有 变化。比如:换T2号刀，在诊断号中出现T2、T3同时出现到位信号。用户反映， 这种情况不是经常出现，有时3、4天才出现一次，有时一天出现几次故障，只要关 电几分钟后又可以了。该刀架是精诚刀架，其换刀方式是机械触点式换刀，现场将 刀位信号线与公共线脱离发信盘，直接用导线将刀位信号线与公共线相连。当短接 T2时，系统还是T2、T3同时变化，在检查外部线路时发现，Z轴工作台的侧面有一 个接线板，刀架信号线是经过这个接线板中转后才连接到电柜箱里，用户在使用切 削液时，切削液溅到这个接线板或是用户不注意机床保养导致接线板受潮，导致接 线板的刀位信号线短接，用万用表量也是导通的。将接线板的切削液吹干，再试机， 故障不再出现。 结论:外部线路出现短路。 八、刀架不转 故障现象:刀架不转 配置: 928TE配DY3E 处理过程:按面板上的换刀键，系统的刀位号和偏置都不会变。未换刀时，用万用表测量刀架 正转信号TL+与24V之间的电压，有4伏，这显然是不正常。拆开系统，测2803， 是正常的;重装系统后直接量系统后面的刀架第1针(刀架正转信号TL+)和第2 针(24V)，没换刀时是0V，有换刀是24V——正常。确定系统没问题了～顺着刀架 工作的原理顺序，检查直流继电器(机床厂人员说之前直流继电器烧坏过，换了个 新的就不能换刀了)，发现底座击穿短路，直接换个直流继电器底座，然后上电，一 试，刀架功能正常～ 故障原因:直流继电器的底座坏了，导致24V电源被拉低。 九、不能换四号刀 故障现象:不能换四号刀 配置: 928TC-DY3E 第 18 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 处理过程:用户反映他刚装的系统不能换第四号刀，其它刀都正常，换上一新刀架，也是同样 状况。维修人员来到现场观察情况属实。将磁钢靠近四个霍尔元件，打开诊断页面， 判断发信盘及刀位信号线都是正常的。服务人员认为问题还是应该在发信盘上，因 为实际换刀时磁钢的位置并非在服务人员取下来检测的位置，或许这第四号刀的检 测元件有问题，在换刀过程中不能检测到这号刀。经过观察发现发信盘的位置有些 倾斜，而且磁钢的长度挺短，这就有可能刀架上升后，霍尔元件不在磁场感应区。 服务人员就把磁钢片向下调了调，一试四号刀是可以了，但现在发生了转移，是二 号刀又不能换了，看来调磁钢的位置是有效果的。服务人员就上上下下不停的调， 边调边试，但总有一把刀或两把刀不能换，再看看磁钢，确实是太短了，导致上下 检测范围不够，服务人员把另一刀架上的磁钢片取下来加装在这刀架上，使磁钢长 度加长，再一试，所有刀更换就很正常，再也没有某号刀换不了的情况。 结论:磁钢长度不够，霍尔元件感应不到磁场。 十、不能第4号换刀 故障现象:不能第4号换刀 配置: CAK6136 980TA-DA98A 处理过程:现场发现第1、2、3把刀可以正常换刀，唯独第4把刀找不到刀位号，一直转个不 停，直到系统报警。从系统的诊断功能可以看到第4号刀号无信号反馈到系统，一 直处在高电平状态，其他刀位号正常。根据此现象和诊断功能可以判断:系统的+24V 输出正常，TL-、TL+控制信号线输出正常，刀位电平信号参数正常。检查4号刀外 围电路，发现4号刀位信号线断路，经检查外接上拉电阻烧坏，更换上拉电阻后， 再次换刀, 故障仍未排除。将主板拆下后发现4号刀的信号光耦烧坏了，直接更换 主板一块后，调整参数后，再次试机，4号刀换刀正常，故障排除。 结论:系统内部刀位电路损坏，导致系统接收不到信号。 十一、换刀时刀架转个不停 故障现象:换刀时刀架转个不停 配置:980TD-DA98A 处理过程:维修人员首先打开诊断页面，通过诊断信息判断刀位信号应该是低电平有效，再看 第 19 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 参数11号Bit1为“0”(设定的高电平有效)，服务人员把参数11.1设为“1”后没 反应，刀架仍然转个不停。经过仔细检查发信盘，刀位信号线都是好的。这时想到 沈阳机床厂的梯图是他们自己编的，设定可能有些不同，就把主板带回办事处，将 梯形图传出来，发现梯形图中检测刀位信号部分是这样的，如1号刀(见图1-5) R0554.1、R0554.2„„R0554.4是梯图中存储刀位信号的中间寄存器。当刀位信号为 低电平有效时，对应的寄存器值应为“0”，其它寄存器值为“1”，这才是正常的， 但现在却相反。要想改变过来，最理想的方法就是改变地址F0200.0的状态，它应 受某一号参数控制。现在服务人员就只好慢慢试了，修改一个参数就看看F0200.0 有没有变化，最后终于找到它受1号参数Bit0的控制，也就是这里的1.0就相当于 标准参数中的11.1，它是用来选择刀位信号在何时有效。于是把该主板拿回去，改 了改参数1.0，换刀终于正常了。 结论:对于某些自编T图的机床厂，要认真检查其控制逻辑。 十二、刀架有时不会转 故障现象:刀架有时不会转 配置: 980TA-DA98A 处理过程:先检查系统的参数和各接线是不是存在问题。客户提供了机床出现故障时的信息: 机床加工时4号刀不能换到1号刀，停电一会后就可以换到。现场用手动方式转动 刀架一点问题到没有，发现每个刀位信号准确，就叫客户加工观察，加工一会就出 现了问题。当时用手动方试运转刀架，能换过来。再看看诊断，正常。自己尝试录 入方式换刀也没事。再叫客户运行程序，故障再一次出现了，当时就用万用表测量 24V，24V正常。但是测到24V与0V之间存在143K电阻。现在再看下诊断，发现刀 位号全部不存在，现在猜测可能是24V线磨破碰到刀架的金属。来回移动Z轴，眼 睛看着诊断，刀位号有时存在有时不存在。而正常的情况下24V与0V之间没有电阻 存在。这样可以判断拖板在移动过程中刀架24V和刀架金属壳有短接。 结论:24V电源搭上设备外壳，拉低电压。 十三、刀架启动转刀后，未到位就停止不转 故障现象:刀架启动转刀后，未到位就停止不转 第 20 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 配置: 928TC-DY3A 处理过程:维修人员曾对系统进行过维修，更换了2803，可以正常工作，但工作了一段时间后， 同样的故障又再次出现。现场看到的情况是:刀架启动转刀后，未到位就停止不转， 没有反转锁紧定位。用万用表检查刀架信号线，工作电压都正常，查看参数，诊断 信号都正常，基本可排除系统故障。断电后检查刀架，虽然有少量积水和污垢，用 内六角手动转动刀架，正转很顺畅，反转也能顺利锁紧，应该也不是机械问题，打 开电柜检查刀架电路时，发现系统TL+、TL-两个信号从系统引出来后被直接接到控 制正转反转的接触器线圈上(直流24V)，在转动刀架时，正转接触器工作正常，反 转接触器吸合后很快就断开了，造成刀架无法反转锁紧(刀架反锁时间参数为15)。 检查接触器，发现由于平时缺少维护，接触器积尘严重，线圈吸合力不够，无法正 常吸合到位，造成故障，更换一个接触器，使用正常。 结论:生产厂家为了节约成本，将直流继电器取消，直接用系统电源控制接触器，由于所需功 率较大(500MA以上)造成电源盒长期临界使用，极易损坏;电器元件在使用一段时间 后，吸入灰尘，阻力增大，小功率线圈吸合力不够，刚刚吸合马上就弹开，造成故障。 十四、刀架转动不停 故障现象:当机床回机械零点时，转刀时偶尔会出现转个不停或转几圈才找到刀位 配置: CLK6130E/980T-DA98 处理过程:该机床采用接近开关控制机械零点及行程限位，接近开关直接采用系统电源盒的24V电源。用户处共有2台相同的机床，都存在同一问题:机床回机械零点时，转刀会偶尔出现转动不停或转几圈才能找到刀位。维修人员在现场发现，在X向处于机械零点时，平均每作5次换刀，就会出现1次上述故障现象。鲁南机床厂在之前作过系统更换、刀台更换，甚至还换过整个强电控制柜，均无果。故障出现时，取掉接近开关，即正常，还原接近开关，复故障。在故障出现时，接近开关电压为15V左右(正常应为24V)。由此分析，接近开关质量不好(或曰所配开关电源容量不够)，损耗电流过大导致电压被拉低，而电压被拉低到15V，亦正是刀台霍尔元件的临界工作电压，所以会出现霍尔元件偶尔不在工作状态，直接导致刀架偶尔找不到刀位。解决办法:接近开关脱离系统24V供电，由机床上的独立电源提供24V电压，如图: 第 21 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 CNC+24V*DEC信号 接近开关KA1外接交 流24V +24说明:接近开关接入直流电压2.6～测得0.7 0.6、23.9,接3KA近感应块后～测得4.1、 -2.5、23=00 结论:系统24V电源被机床外接件拉低，导致刀台霍尔元件工作电压处于临界状态，所以会产 生转刀时偶尔会出现转个不停或转几圈才找到刀位 任务七:刀塔部位故障(图1-10) 图1-10 刀塔 一、刀塔转位异常 1、刀塔抬起、落下开关信号不正常(更换开关) 第 22 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 2、转塔记数开关信号不正常(调整开关位置) 3、传动凸轮磨损(拆修转塔刀架机械，更换凸轮) 4、转塔卡紧的机械系统故障(调整转塔卡紧的机械系统) 5、松开转塔的输入信号有问题 二、刀号不对 1、刀位开关松动(调整刀位开关位置) 2、到位开关损坏(更换) 3、刀号串(调整刀号) 拓展训练任务单 课程:数控车床维修 姓名: 班级 学习情境:刀架类 日期: 维修时间: 学习子情境:电动刀架机械故障 任务1: 将不能转动的电动刀架找出原因并修复好 任务2: 通过故障实训台，试将“电动刀架锁不紧”的故障原因、处理方法给予叙述 电动刀架机械故障维修评分表 能力及素质 项目考核 分值 备注 基本功能测试 换刀控制功能实现 30 自动换刀功能是否正常 30 机械安装调试 动作过程是否符合工艺要求～结25 果是否正确 第 23 页 共 24 页 广东水利电力职业技术学院 数控车床维修 职业素养与安现场操作安全保护是否符合安全5 全意识 操作规程 工具摆放、包装物品等的处理是5 否符合职业岗位的要求 是否有分工又有合作～配合紧密 5 第 24 页 共 24 页