1 绪论
数字控制机床用数字代码形式的信息，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六方刀架，通过学习此课题使我明白加工盘类零件加工时选用数控车床六角回转刀架，而加工轴类零件时却选用的是四方回转刀架，刀架在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而使用了分度钻的好处在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。使用刀架的最根本目的是获得好的经济效益。所以设计刀架也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。每当设计一套刀架之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的刀架获得最佳的经济效果。对设计刀架进行经济技术分析时，应从精度设计和结构设计两方面考虑。精度设计技术分析，一般来说，刀架的精度越高加工出合格的工件的可能性越大。加工工件的质量越稳定，刀架的易损件的使用寿命也越长。但从另一方面看，工件的制造精度越高，从而会急剧增加刀架的制造成本，工件的加工成本也随之增加；反之，刀架制造的精度越小，将会使刀架在夹具中易损件，需频繁地更换，维修周期短，增加维修费用，从而增加了工件的加工成本。所以刀架精度的设计准则是：应使夹具的设计精度与工件的加工精度要求相适应，不可盲目地提高刀架的精度要求。从原则上讲对加工精度要求高的工件，刀架的精度只能略高于工件要求的加工精度，这虽然会使易损件使用期限缩短，更换频繁，但仍比提高刀架的制造精度经济、合理。对加工精度要求不高的工件，刀架的设计精度要求应以夹具制造车间的平均经济精度为下限而不必过。
. 数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
1.1 项目背景
数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。近期我国在数控机床的发展方面，主要采用跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型，以普及型为主的策略，重点发展。
最近几年，我国数控机床呈现高速发展、展销两旺的态势。在今后相当长的一段时间内，受我国国民经济增长平稳，固定资产投资增长的强劲拉动，机床工具行业仍将持续、稳定增长，经济效益逐步提高。数控刀架作为数控机床必须的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床故障的高发点。
目前我国数控机床主机厂刀架资源有以下五个来源：
（1）主机厂自制；
（2）来自意大利和德国；
（3）来自烟台环球机床附件集团有限公司；
（4）来自江苏常州地区若干企业；
（5）来自台湾地区。
其中常州地区的刀架生产企业占据经济性刀架的主流市场。
1.2 项目开发的目的意义
本课题是我校在企业“华中数控股份有限公司”的相关人员协助下自行完成的。目前，我们过多的是实习操作，在操作过程中难免会有一些故障出现，对于数控机床刀架作为数控机床必需的功能部件，直接影响机床的性能和可靠性，是机床故障的高发点，因此，我们在熟悉机床运行及刀架结构后，更要深入透彻的研究刀架所会出现的故障，通过对刀架故障研究学习，既巩固了以前与刀架及机床相关知识，也知道刀架故障一般出现在机械方面，电气方面和参数方面，并通过这三方面进行故障排除，通过学习，知识面更广，也为以后进入企业打下坚固的基础，利用所学知识为企业减轻负担，提高生产效率及经济效益。
1.3 数控机床刀架目前存在的问题和解决办法
存在问题：
（1）控制粗，自诊断功能弱，故障率高，排除时间长；
（2）无锁紧状态、智能识别功能；
（3）控制通用性差；
（4）影响中高档刀架的推广。
解决办法：
首先按刀架的不同控制方式进行分类，将各种刀架的控制系统程序都集中在单片机上，通过刀架选择开关确定对不同刀架的控制。其次根据刀架发讯装置的不同，设计专用的接口电路。经过这样设计的刀架控制系统可以控制电动单向转、电动双向转、液压等各类型刀架且可兼容4工位、6工位、8工位、12工位等多种规格刀架。实现刀架控制程序的通用性。
其次独立的刀架控制系统可与CNC连接，一方面可以大大简化CNC侧刀架控制程序的编制工作，另一方面可以实现经济型数控系统对双向转刀架的控制。该刀架控制系统也可以脱离CNC单独使用，其内装的刀架自检测程序可控制刀架运行，在刀架发生故障时用以判断故障在刀架侧或在CNC侧。根据各种刀架的控制过程，将刀架运行过程中可能出现的各种故障，制作出诊断表，分配故障代码，给出故障报警，方便用户维修。
对于电动单向转刀架的锁紧控制。采用电流检测，做到控制精确，以延长刀架的使用寿命、减少故障率。
1.4 完成论文（设计）的条件
完成此论文具有充分的条件，硬件设施一应俱全，在校内拥有国家级实训基地，为我们提供了充足且多样化的数控机床，还设有相应的维修实验室，在实验室内，设备齐全，利于我们刀架故障维修实习及电工实习，还有机房以便软件学习、设计。在软件方面即理论专业知识的学习，我们学习了《电工电子》、《机床电气控制》、《机械制图》、《机械基础》、《数控机床》、《数控故障诊断与维护》等基础理论知识。
实践是检验真理的唯一途径，在学习专业知识后，进行了相应的实习，如：电工实习、钳工实习、故障维修实习，还有数控车床、铣床的实习，并取得了数控车床高级工证，铣床中级工证，对于计算机的学习，学习了CAD、UG软件，通过理论知识的学习和动手操作实践，使之互相巩固，相互促进，汲取各方面知识，更有利于提升发现问题、分析问题、解决问题的能力，实现自我价值。
1.5 项目特色和创新点
本项目采用单片机作为整个控制系统的中心控制部件，以实现刀架的智能化控制。具有以下特色：
（1）通用性好。能控制多种型号的刀架，并可兼容多种CNC系统。方便生产厂家及用户，做到通用性强，减少维修环节，减少成本。
（2）自动识别相序。能自动识别相序的排列，使现场安装简单，易于操作。避免相序接错后刀架的堵转，进而避免故障率，提高刀架的使用寿命。
（3）锁紧状态智能化识别。自动识别锁紧力的大小，做到出厂刀架的锁紧力基本相同，降低刀架制作难度，确保刀架的精度和使用寿命，增强产品的竞争力。
（4）宽电压使用。对刀架控制器的电源作相应处理，使控制系统的使用较少的受电源的波动。
（5）故障自诊断及报警。本控制系统能根据刀架产生故障时不同的现象，将其分类，并在显示窗口上显示出来，使维修人员能尽快找到故障点，减少维修时间并减少维修人员的工作量。
（6）自检测、监测功能。本功能作为刀架控制系统的一个扩展功能。可作为刀架生产厂家在刀架出厂时控制刀架做老化试验。
1.6 主要技术参数
机床一般采用四工位和六工位刀台。刀具用T1位数指令来选择刀具的功能。T1~T4（或T6）指定相应的刀台中的任意一把，刀台接受T指令后正转，通过刀台霍尔元件找到刀台位，正转停止，反转接通，刀台锁紧。目前，CNC系统还可进行刀具半径补偿、刀具长度补偿以及刀具寿命管理和自动刀具测量等。
下表2-1和2-2是CK6140数控车床刀架的主要技术参数
表格2-1技术参数
表格2-2代码
1.7 主要技术指标
(1) 可以控制电动单向转、电动双向转、液压等各类型刀架
(2) 能够自动识别相序
(3) 能够识别锁紧状态
(4) 允许电源电压波动的范围达±15%
(5) 本产品设计完成后将达到功能完善、性能优良、运行可靠、自动化程度高等特点。
2《数控机床刀架故障诊断》研究方案
2.1数控机床刀架基本概念及工作原理
经济型数控车床具有手动和自动两种，刀架有4工位、6工位、8工位、12工位等多种规格刀架，其中常用的为方刀架。方刀架是在普通车床四方刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通四方刀架一样，有四个刀位，能装夹四把不同功能的刀具，方刀架回转90°时，刀具交换一个刀位，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制。
2.1.1 数控车床刀架
(1) 数控机床方刀架（见附录）
换刀时方刀架的动作顺序是：
刀架抬起——刀架转位——刀架定位——夹紧刀架。
(2) 数控机床六角回转刀架（见附录）
(3) 盘形自动回转刀架
(4) 车削中心用动力刀架
2.1.2 加工中心自动换刀装置
(1) 转塔式自动换刀装置
(2) 180°回转式换刀装置
(3) 回转插入式换刀装置
(4) 二轴转动式换刀装置
(5) 无机械手交换刀具方式
(6) 机械手换刀
为完成上述动作要求，要有相应的辅助机构来实现，下面就介绍一下常见数控车床刀架的工作顺序的完成步骤。这样才会达到功能完善、性能优良、运行可靠、自动化程度高等特点。
刀架动作顺序如图所示：
具体工作顺序为：
当主机系统发出转位信号后，刀架电动机转动，电机带动蜗轮转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮与螺杆用键连接，螺杆转动把夹紧轮往上抬，从而使三齿圈（内齿圈、外齿圈、夹紧圈）都松开。这时，离合销进入离合盘槽内，反靠销同时脱离反靠盘槽子，上刀体开始转动，当上刀体转到对应的刀位时，磁钢与发讯盘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，上刀体稍有反转，反靠销进入反靠盘槽子实行初定位，离合销脱离离合盘槽子，夹紧轮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。
2.2 数控机床刀架故障诊断机械方面
数控机床刀架机械结构装配图及零件拆分图并加以标注说明
（机械结构图及零件拆分图见附录）
2.3 数控机床刀架故障诊断电气方面
强电控制电机正、反转电路图
弱电控制电路刀位信号线
（电路图及明细表见附录）
2.4数控机床刀架故障实例分析与故障排除
2.4.1 常见故障及排故分析：
一、在数控车床的使用过程中，自动回转刀架常常会发生故障。现在简单介绍一下常用车床回转刀架中常见的故障及排除措施。
故障1：刀架不转位（一般系统会提示刀架位置信号错误）。
原因分析：刀架继电器过载后断开。刀架电动机380V相位错误。由于刀架只能顺时针转动（刀架内部有方向定位机械机构），若三相位接错，刀架电动机一通电就反转，则刀架不能转动。刀架电动机三相电缺相。刀架位置信号所用的24V电源故障。刀架内中心轴上的推力球轴承被轴向定位盘压死，轴承不能转动，使得刀架电动机不能带动刀架转动。拆下零件检查原因，发现由于刀架转位带来的震动，使得螺钉松动，定位键长时间承受正反方向的切向力，会使得定位键损坏，螺母和定位盘向下移动，给轴承施加较大轴向力，使其转动不得。控制系统内的“系统位置板”故障，刀架到位后，“系统位置板”应能检测到刀架位置信号。
排除措施：检查机床强电线路，拆开刀架，调整推力球轴承向间隙，更换损坏零件，检查24V电源，更换“系统位置板”。
故障2：刀架转位，但刀架锁不紧或不到位，用手扳动时，刀架可左右晃动。
原因分析：刀架电动机反转电路故障，电动机不反转，因为当刀具转动到位后，电动机应即刻反转，将刀架落下，定位并锁定于刀架底座定位槽中。如果电动机不反转，则不能完成动作，必将造成刀架松动。刀架转动时，用于提升刀架的螺杆初始位置不对，使回复位置也不对。在刀架内部定位中心轴上，装有一个用于提升和落下刀架的螺杆，其底部的凸台应与刀架蜗轮上的凹槽相配合，初始位置应使凸台与凹槽镶入适当深度，使刀架提升和落下高度一样，此时，刀架才能处于锁紧位置。
排除措施：检查电动机反转控制电路，拆开刀架体，调整螺栓杆凸台和觇轮上凹槽的初始位置。
故障3：刀架转位，但刀架转过多个刀位，并且不能固定于任意刀位处。
原因分析：检测刀架位置的霍尔元件故障。控制系统中CPU板故障或位置信号板故障。
排除措施：检测霍尔元件静态参数和动态参数，若参数不正常则更换元件。现换CPU 板和位置倍板。
二、刀架作为数控车床的重要配置，在机床运行工作中起着至关重要的作用，一旦出现故障很可能造成工件报废，甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。因此，在查找故障原因时要综合机械与电气两方面同时查找。
故障1：刀架换刀不到位或刀架不能锁紧的故障现象及原因。
某车床在加工工件外圆时，外圆刀突然出现“扎刀”，待操作人员按“复位”按钮退回参考点后，仔细检查：首先检查刀具是否松动或破损，检查后刀具完好；其次检查工件毛坯余量是否过大，经测量符合要求；由于是中途出现这一现象，可以肯定加工程序不会有问题；于是操作人员又怀疑可能是“刀具补偿值”改错了，经重新对刀后，“刀具补偿值”与原来的一样；故障原因一时难以查出。
原因分析：操作人员将机床系统复位后重新装夹另一个工件试车，结果运行正常。就在连续加工几个工件后，突然又出现同样的故障，再次经过上述一系列的检查，故障原因仍然没有查出，最后找来了专业维修人员，经过与操作人员沟通后，维修人员首先测量机床系统输入电压和电流，结果均正常，怀疑可能是机械故障。
于是手动试车，移动纵横向拖板、启动主轴、转动刀架，就在连续手动转动刀架时，突然发现刀架有些松动，在机床运行过程中并未自动锁紧，判断是刀架系统故障，可是在加工过程中出现故障后并未显示“报警号”，于是肯定是刀架机械故障。
维修人员将刀架拆卸后发现里边的1个弹簧定位反靠销断裂（数控电动四工位方刀架里边配有4个弹簧定位反靠销），在加工工件过程中，当毛坯余量稍大或硬度过高时，刀架转动到某一工位，未断裂的弹簧定位反靠销受力时，刀架可以自动锁紧，刀具车削正常，当刀架转动到某一工位，断裂的弹簧定位销受力过大时，刀架便不能自动锁紧，刀具车削时便出现此故障。
排除措施：经过全面检查，刀架电器控制部分正常，属机械故障，经过更换掉断裂的弹簧定位反靠销后，安装好刀架重新试车，故障得到排除。
故障2：刀架连续运转或某刀位不停的故障现象及原因。
某车床在自动运行过程中，偶尔出现刀架连续运转或某刀位不停的现象，有时连续运转2~3个刀位后又停转锁紧了。当连续运转或某刀位不停时显示屏上出现报警（刀架故障），机床自动运行停止，当连续运转2~3个刀位停转锁紧后并未显示报警号，机床自动运行正常。
原因分析：由于该故障是随机性的没有规律，所以不便于查找，维修人员检查后，判定属于电器控制故障。经过对刀架控制系统输出电压测量，结果正常，检测刀架控制系统继电器也正常。最后拆开刀架顶端的防护罩，逐根测量霍尔元件信号线输入电压，结果发现信号线中间铜芯断裂，暂时由电线保护橡胶皮连接，当刀架转到某一位置时，电线保护橡胶皮受力拉紧，铜芯线两端无法正常接通，程序控制系统无法找到相应的刀号便出现报警。当机床复位后，手动方式将刀架转动到一定位置时，电线保护橡胶皮放松，铜芯线两端接通，刀架转动正常，不再出现报警号。
排除措施：经过维修人员将霍尔元件连接信号线重新更换后试车，故障得到排除，机床运行正常。
综合分析以上两例故障的查找及排除过程，我们可以明确，数控机床故障不仅仅发生在电气部分，也可能出现在机械部分或参数部分。对于配备以上两种系统的数控车床，均属于半闭环控制系统，其次还有开环系统和闭环系统。其中半闭环系统不具备机械故障反馈功能，在操作使用时，要加强日常维护和保养，出现故障后若未显示“报警号”很可能属于机械故障，维修时要重点检查机械部分，这对于维修人员来说，会更准确更及时地排除故障。
三、在日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应地解决方法。以广州数控设备有限公司所生产的GSK系列车床数控系统为例说明。
故障现象：电动刀架锁不紧
故障原因及处理方法：
①发信盘位置没对正 :拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置；
②系统反锁时间不够:调整系统反锁时间数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１.2ｓ即可）；
③锁紧机构故障 :拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。
2.4.2经济型数控车床自动回转刀架的故障分析及排除
经济型数控车床一般都配有四工位自动回转刀架，它是根据微机数控系统改造传统机床设备的需要，同时兼顾刀架在机床上能够独立控制的需要而设计的。现有自动回转刀架，其结构主要有插销式和端齿盘式。由于刀架生产厂家无统一标准，因此，其结构、尺寸各异。而无论是哪一类刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也可能是电气、控制系统方面的原因。因此，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。
现以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架可能出现的各种故障现象加以分析，确定其排除方法。其它类型的刀架，虽其结构、尺寸、元器件类型号各有差异，但故障原因大多雷同。
1、刀架不能启动
（1）机械方面的原因
1)刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。
2) 刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。
（2）电器方面的原因
1)电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。
2)电源通，电机反转，可确定为电机相序接反。通过检查线路，变换相序排除之。
3)手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查微机与刀架控制器引线、微机I/O接口及刀架到位回答信号。
2、刀架不能正常夹紧
出现该故障时，首先检查夹紧开关位置是否固定不当，并调整至正常位置；其次，用万用表检查其相应线路继电器是否能正常工作，触点接触是否可靠。若仍不能排除，则应考虑刀架内部机械配合是否松动。有时会出现由于内齿盘上有碎屑造成夹紧不牢而使定位不准，此时，应调整其机械装配并清洁内齿盘。
3、其它故障现象
除以上故障外，有时还出现：无法机控选刀、夹紧后无回答信号、启动或松开手控按
YF-ED-J1252 可按资料类型定义编号 数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修实用版 提示：该操作规程文档适合使用于工作中为保证本部门的工作或生产能够有效、安全、稳定地运转而制定的，相关人员在办理业务或操作设备时必须遵循的程序或步骤。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 本文通过对数控车床电动四工位刀架的结 构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些 典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械 和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方 案。 本人单位近年来购入多台数控车床供教学 使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工 位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正 常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象， 给教学带来较大影响。本文通过对该类故障的
典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。 数控车床电动四工位刀架的工作原理 在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。 电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成
刀架原理简介 该装配图为螺旋升降式四方回转刀架，其工作原理见图： 图2-1 数控车床四工位刀架结构 1-直流伺服电动机；2-联轴器；3-蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘；7-刀架体；8-球头销；9-转为套；10-电刷座；11-发信号；12-螺母； 13、14-电刷；15-粗定位 图2-1所示为经济型数控机床常用方刀架结构，该刀架可以安装四把不同的刀具转位信号有加工程序指定。其工作过程为：刀架抬起—刀架转位—刀架定位—夹紧刀架。 （1）刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。蜗轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。
（2）刀架转位 当刀架体抬至一定距离后，刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160°（如图所示），球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。 （3）刀架定位 刀架体7转动时带着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1翻转。由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。 （4）夹紧刀架 电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。 译码装置由发信体13.14组成，电刷13负责发信号，电刷14负责位置判断当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。 刀架故障实例分析 刀架作为数控车床的重要配置在机床运行工作中起着至关重要的作用一旦出现故障很可能造成工件报废甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。在数控机床的故障维修中电气控制部分线路复杂故障现象多变有些故障现象不太明显查找难度比较大而机械部分与普通机床比较类似故障相对容易排除。在查找故障原因时要综合机械与电气两方面同时查找。 1）刀架换刀不到位或刀架不能锁紧的故障现象及原因 下面以配备GSK980TD系统(广州数控系统)的车床为例进行说明： 该车床在加工工件外圆时外圆刀突然出现“扎刀”待操作人员按“复位”按钮退回参考点后仔细检查：首先检查刀具是否松动或破损检查后刀具完好；其次检查工件毛坯余量是否过大经测量符合要求；由于是中途出现这一现象可以肯定加工程序不会有问题；于是操作人员又怀疑可能是“刀具补偿值”改错了经重新对刀后“刀具补偿值”与原来的一样；故障原因一时难以查出。 操作人员将机床系统复位后重新装夹另一个工件试车结果运行正常。就在连续加工几个工件后突然又出现同样的故障再次经过上述一系列的检查故障原因仍然没有查出最后找来了专业维修人员经过与操作人员沟通后维修人员首先测量机床系统输入电压和电流结果均正常怀疑可能是机械故障。 于是手动试车移动纵横向拖板、启动主轴、转动刀架就在连续手动转动刀架时突然发现刀架有些松动在机床运行过程中并未自动锁紧判断是刀架系统故障可是在加工过程中出现故障后并未显示“报警号”于是肯定是刀架机械故障。 维修人员将刀架拆卸后发现里边的1个弹簧定位反靠销断裂(数控电动四工位方刀架里边配有4个弹簧定位反靠销)在加工工件过程中当毛坯余量稍大或硬度过高时刀架转动到某一工位未断裂的弹簧定位反靠销受力时刀架可以自动锁紧刀具车削正常当刀架转动到某一工位断裂的弹簧定位销受力过大时刀架便不能自动锁紧刀具车削时便出现上述的故障。 故障处理 机床维修人员全面检查后该刀架电器控制部分正常属机械故障经过更换掉断裂的弹簧定位反靠销后安装好刀架重新试车故障得到排除。 2)沈阳SK630数控车床刀架故障的维护。 故障现象：换刀时，刀架转几周后才能换到所需的刀号位置。加工时刀架一边换刀，一边按程序编的轨迹运动。
数控车床刀架的设计 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
摘要 数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。 本设计通过对数控车床六工位自动控制刀架工作原理的分析，综合考虑刀架工作过程的优缺点，确定了设计方案，得到了最终设计的结果,也达到了预先设定的目的。本设计主要包括了数控车床刀架机构的主要部件，其中包括转位机构，刀架的定位机构，驱动伺服电机的选择，蜗轮蜗杆的设计，刀架主轴的结构设计等。最终得到常用的数控车床六工位刀架应满足的要求。 关键词:六工位；电动刀架 ABSTRACT With its high working accuracy and productivity, the numerical con trol processing can reduce the operators’ labor intensity, improve labor condition, and is thus advantageous in the modernization of manufacturing management as well as improvement of economic benefit. Hence, the development and the utilization the numerical control processing play a role and become the development direction in the advancement of manufacturing industry.
数控机床故障分析与维修实训指导书
工学部自动化及机电控制工程系 2015年12月 资料Word 一、实训性质和任务 《数控机床故障分析与维修实训》是机床数控技术专业必修的实训环节。本实训的任务是配合《数控机床故障分析与维修》课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。 二、实训要求 本实训中要求学生： 1．养成认真、注意安全、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。 2. 确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。 3．学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。 4. 学会应用数控机床自诊断。初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。初步能进行 故障定位。学会建立故障档案。 5. 实训报告容：阐述每个实训项目的要求和容；按指导书的要求回答有关问题、填写实训中得到或求出的数据、画出要求的图纸等；做完每个项目后的体会、取得的经验和教训；对本实训项目的改进和提高提出自己的建议。 6．按实训环节递交报告，最后递交数控机床故障诊断与维修的总结报告。 7．以所有的实训报告与答辩的成绩综合评定，作为实训的考核结果。 三、实训容与学时安排 总学时为120（90）学时。 实训一数控机床综合实训系统2～3天 2～实训二数控车床机械故障诊断 3 天 2～3实训三计算机模拟故障分析天 实训四机床电器故障分析自诊断2～3天 实训五数控机床精度检测2～3天 实训六NCP400L数控车床故障综合分析2～3天 四、本实训与其它课程关系相关前修课程：数控机床、典型数控系统、可编程控制器、数控机床编程、数控机床伺服系统、数控机床电器、微机原理及其应用。五、教材及参考书教材：数控机床故障分析与维修实训指导书MNC863T《、《参考书：《数控机床故障诊断与维修》、
数控车床刀架的设计
摘要 数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。 本设计通过对数控车床六工位自动控制刀架工作原理的分析，综合考虑刀架工作过程的优缺点，确定了设计方案，得到了最终设计的结果,也达到了预先设定的目的。本设计主要包括了数控车床刀架机构的主要部件，其中包括转位机构，刀架的定位机构，驱动伺服电机的选择，蜗轮蜗杆的设计，刀架主轴的结构设计等。最终得到常用的数控车床六工位刀架应满足的要求。 关键词:六工位；电动刀架
ABSTRACT With its high working accuracy and productivity, the numerical control processing can reduce the operators’ labor intensity, improve labor condition, and is thus advantageous in the modernization of manufacturing management as well as improvement of economic benefit. Hence, the development and the utilization the numerical control processing play a role and become the development direction in the advancement of manufacturing industry. Based on the analysis of operating principle and process of six-station automatic control knife rest of numerically controlled lathe, this paper determines its solution approach and conclusion. The paper first discusses how to choose such critical pieces of the knife rest of numerically controlled lathe as indexing mechanism, positioning mechanism, drive servo motors, and then discusses the design of worm gear, worm drive, and the structure of principle axis of the knife rest, etc.. The paper then concludes the requirements of common six-station automatic control cutter of numerically controlled lathe. Key words: six-location; electronic knife rest
数控车床刀架常见故障维修 数控技术及数控机床的应用，成功地解决了某些形状复杂，一致性要求高的中、小批零件的自动化问题，这不仅大大提高了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产准备周期。但是，在数控车床使用过程中，数控车床难免会出现各种故障，所以故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。一方面销售公司售后服务不能得到及时保证，另一方面掌握一些维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起来。在日常故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。在这里，分类介绍一下日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应地解决方法，希望能给大家提供一些有益的借鉴。所用数控系统是广州数控设备有限公司所生产的gsk系列车床数控系统。中国国际模具网 故障现象一：电动刀架锁不紧中国国际模具网 故障原因处理方法中国国际模具网 ①发信盘位置没对正 :拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。中国国际模具网 ②系统反锁时间不够长:调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１.2ｓ即可）。中国国际模具网 ③机械锁紧机构故障 :拆开刀架，调整机械，并检查定位销是否折断。中国国际模具网 故障现象二：电动刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动中国国际模具网 故障原因处理方法中国国际模具网 ①此位刀的霍尔元件损坏:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24v触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏，更换发信盘或霍尔元件。中国国际模具网 ②此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号:检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。中国国际模具网 ③系统的刀位信号接收电路有问题:当确定该刀位霍尔元件没问题，以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情况下更换主板。 数控技术及数控机床的应用越来越广泛,其加工柔性好,精度高,生产效率高,还减轻了工人的劳动强度,缩短了生产准备周期,具有很多的优点,但由于技术越来越先进、复杂,而数控车床使用过程中,难免会出现各种故障,故障及时排除就成了数控车床正常使用的保证。我校有十几台数控设备,数控系统有FANUC-OI、广数、华中等多种类 在数控机床维修中,经常会遇见一些刀架系统故障,给生产带来较大影响。如何快速判断故障所在,缩短维修时间,让设备尽快运转起来,显得尤为重要。本文针对四工位立式数控刀架系统在实践中所遇到的故障现象进行了研究和分析,找出了导致故障的原因,并对故障处理的关键技术也给出了相应地说明,能够较好地解决数控车床刀架故障的维修问题。 在数控车床使用过程中,难免会出现各种故障,在这些故障中,我们经常遇见的是刀架类、主轴类、系统显示类、驱动类、通信类等故障,而刀架系统故障在其中占有很大比例。下文将从刀架结构特点、电气部分接线原理、报警提示信息含义、PMC程序和系统参数的内涵等几
《数控机床常见故障诊断与排除》——特色教材 数控车床操作面板无显示故障诊断与排除 一、项目要求 华中世纪星系统数控车床开机后面板无显示，现对数控机床面板无显示故障进行诊断与维修，使其开机后能够正常显示。 1．时间要求：6学时 2．质量要求：能够准确无误地诊断与排除故障 3．安全要求：严格按照安全操作规程进行项目作业 4．文明要求：自觉按照文明生产规则进行项目作业 5．环保要求：努力按照环境保护要求进行项目作业 二、项目分析 数据系统不能正常显示的原因很多，当电源故障、系统CPU故障时，均可能导致系统不能正常显示；系统的软件出错，在多数情况下可能会导致显示混乱、显示不正常或系统无显示；当然，显示系统本身的故障是造成系统显示不正常的直接原因。因此，系统不能正常显示时，首先要分清造成系统不能正常显示故障的原因，抓住主要矛盾，不可以简单地认为只要系统无显示就是显示系统的故障。当由于系统电源、系统出错等原因造成系统不能正常显示时，应首先对其它相关部分进行维修处理。 项目链接 一、数控机床维修的基本要求 数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密侧量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵，因此它对维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求这些要求主要包括以下几个方面。 1．人员素质的要求 维修人员的素质直接决定了维修效率和效果为了迅速、准确判断故障原因，并进行及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度作为数控机床的维修人员应具备以下方面的基本条件。 ⑴具有较广的知识面 由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点即是维修人员必须具备的素质，但同时又对维修人员提出了很高的要求，它要求数控机床维修人员不仅仅要掌握机械、电气两个专业的基础知识
山东广播电视大学 毕业论文（设计）评审表题目___数控机床的故障分析及消除措施 姓名孙中波教育层次专科 学号省级电大山东广播电视大学专业市级电大泰安广播电视大学指导教师于婷教学点宁阳
目录 摘要与关键词 (3) 1、引言 (3) 2、数控机床故障诊断分析 (3) 2.1数控机床的故障规律 (3) 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (4) 2.3数控机床的常用检修方法 (5) 3、数控机床常见故障诊断与维修 (6) 3.1数控机床机械结构故障诊断与维修 (6) 3.2常见伺服系统故障及诊断 (11) 3.3数控机床P L C故障诊断方法 (13) 4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献 (17)
题目：数控机床的故障分析及消除措施 【摘要】本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。 【关键词】数控机床、故障、诊断、维修 1 引言 数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将涉及数控机床简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的成因的分析和论证、故障诊断过程及消除故障的措施等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。 2 数控机床故障诊断分析 数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。 2.1数控机床的故障规律： 在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为 3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加
哈尔滨理工大学课程设计说明书 设计题目：数控车床自动回转刀架结构 设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期： 设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述，并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。 本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移，部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除方法，供大家参考。 数控车床电动四工位刀架的工作原理 在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的结构和工作原理。 电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定
位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。 数控车床电动四工位刀架故障维修实例 维修实例1：刀架运转生涩、噪音较大。 故障分析与处理：由于刀架内部为不连续的润滑，长时间工作后润滑脂变脏失效，导致刀架运转生涩，产生噪音。此时应该使用用柴油清洗刀架内部机械部分，并涂上新的润滑脂，相应故障消失。 维修实例2：刀架运转卡顿、卡死。 故障分析与处理：当刀架卡死时，刀架顺时针无法转动，首先要检查主轴螺母是否锁死，需重新调整。其次检查夹紧装置的定位销是否在棘轮槽内，若在的话，要将棘轮和连接销孔回转一个角度重新连接，即可解决故障。 维修实例3：刀架连续运转、到刀位不停。 故障分析与处理：对于这种故障，首先判断是刀架内部机械问题还是刀架电机故障，但由于刀架能够连续运转，可以判断出现并非机械故障，
模拟考试试卷A 2、数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面的内容。其实用诊断方法有看、问、听、嗅触等。 3、点检就是按有关文件的规定，对数控机床进行定点、定时 、的检查和维护。 1、数控机床最适用于复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量的机械零件的加工。（） 2．在工件或刀具自动松夹机构中，刀杆通常采用7：24的大锥度锥柄。（） 3．凡是包含测量装置的数控机床都是闭环数控机床。（） 4．数控机床中内置PLC的CPU与数控系统的CPU是同一CPU。（） 5．数控机床电控系统包括交流主电路、机床辅助功能控制电路和电子控制电路，一般将前者称为“弱电”，后者称为“强电”。（） 6．对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成，不允许检测一项调整一项，分别进行。（） 7．用户参数在调机或使用、维修时是不可以更改的，这些参数改好后，应将参数封锁住。（） 8．数控机床中，所有的控制信号都是从数控系统发出的。（） 9．数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。（） 10．常用的间接测量元件有光电编码器和旋转变压器。（） 1.数控机床是在诞生的。 ( )。 A．日本 B. 美国 C. 英国 D. 中国 2．数控机床主轴驱动应满足： ( )。 A．高、低速恒转矩 B．高、低速恒功率 C．低速恒功率高速恒转矩 D．低速恒转矩高速恒功率 3．故障维修的一般原则是： ( )。 A．先动后静 B．先内部后外部 C．先机械后电气 D．先特殊后一般 4．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动：（）。 A．程序停止功能 B.暂停功能 C. 紧停功能 D.应急功能 5．数控机床如长期不用时最重要的日常维护工作是：（）。 A．清洁 B. 干燥 C. 通电 D. 维修模拟考试试卷B1、数控机床最适用于复杂、
数控机床常见故障及处理方法 摘要：我公司从1995年后期开始在配件厂引进和使用数控机床，共有数控车床18台、立式加工中心两台。这些设备在公司的生产过程中发挥了极大的作用。随着时间的延续这些设备都相继进入了故障多发期，虽然在市场上有各类数控技术书籍，但一般是一些高深的理论著作，面向一般操作者、解决实际问题的不多。本文以配件厂的机床为例介绍数控机床维修中常见的故障及处理措施。 主题词：数控机床、常见故障、维修 由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。系统外部的故障主要指由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。 一、机床撞车事故 处理此类事故首先要求操作者保护好现场，分清是首件加工还是加工过程中间，故障发生当时机床处于什么状态，操作者正在进行何种操作。一般首件加工前操作者忘记返参考点或是机床返参考点动作不正确而操作者没有及时发现是最主要的原因。再就是在修改程序时输入了错误的数据造成，例如曾有一操作者在编写加工外环槽程序时误将G01输成了G00，结果刀具以快速进给的速度冲向工件发生了撞车事故，还有一操作者在加工过程中修改程序，本来应该是G00 X200 Z200；却输成了G00 X-200 Z-200；从而发生严重的撞车事故。甚至有的操作者粗心大意，把工件装反导致发生撞车事故。 二、加工件尺寸超差 引起机床尺寸超差的因素是多种多样的，（如图1）机床、机床夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。切削加工过程中，决定加工表面几何形状、尺寸和相互位置的工艺系统各环节间，任何一个或几个环节发生变化都会在工件上体现出来，这就造成了尺寸的波动。当刀具正常磨损时反映出来的是工件尺寸沿着一个方向漫漫增大或减小，其幅度通常不会太大。如果工件出现尺寸忽大忽小，而且幅度也不确定时就需要从多方面找原因。例如刀具的刀头没有锁紧或刀具在刀台上的安装不正确，数控刀台本身回位不正确等都是造成尺寸超差的原因，在这里详细向大家介绍的是数控机床X、Z方向两条驱动系统传动间隙故障引起的尺寸超差。按照先电器再机械的顺序，首先要测定X轴和Z轴的传动间隙。通常这要借助百分表及表座，按图2所示的的方法进行测试：将百分表至于X（Z）轴的运动方向的任意点（平行于各轴的运动方向），百分表调至零位，系统操作处于手脉或手动步进状态，先沿着一个方向移动X（Z）轴0.1mm，接着向相反的方向移动0.1mm，此时百分表的读数即为X（Z）轴的传动间隙。此值X 轴≤0.005mm，Z轴≤0.01mm，如果超出此值则说明X（Z）轴的传动间隙过大，引起工件尺寸超差。应该在系统中进行间隙补偿，大森Ⅱ型数控系统在N0000 N000中设置； FANUC系统在N 00N00中设定，然后必须先断电再上电设置才能生效。这样的补偿值通常不能太大不超过（0.5-0.8），否则会发生危险。如果两条轴的传动间隙过大的话，就要进行机械上的间隙调整，先调整伺服电机与滚珠丝杠间的传动间隙，由于传动方式的不同，不同的设备调整方式各不相同，可详细阅读随机的说明书。然后再调整滚珠丝杠的安装轴承间隙，调整的程度以手动盘轴灵活、全部行程上阻尼均匀为宜。在进行了这些工作后通常要重新进行间隙补偿的设定，其方法如前所述。 三、数控刀台故障 数控刀台是就数控机床上使用频率最高的部件，因其结构复杂、工作环境差，出故障的
目录 目录----------------------------------------------------------------1第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14
数控机床故障诊断与维修现状和发展趋势 数控机床故障诊断数控机床是个复杂的系统，组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障,也可以起到预防故障发生与扩大的作用。 一、数控机床故障诊断的基本方法 数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行，故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说，数控机床的故障诊断方法主要有以下几种： (一)常规诊断法 对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，通常包括:(1) 检查电源的规格(包括电压、频率、相序、容量等)是否符合要 求;(2)CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/输出信号的连接是否正确、可靠；(3)CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固，接插部位是否有松动；(4)CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确；(5)液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合机床要求;(6)电器元件、机械部件是否有明显的损坏。(二)状态诊断法 通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测,及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态,也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。(三)动作诊断法通过观察、监视机床的实际动作，判断动作不良部位，并由此来追溯故障源。 (四)系统自诊断法 这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主
数控系统课程设计 院系 专业 年级 学生学号 学生姓名
年月日 CK6150/1000数控车床故障分析与排除 目录 目录 (2) 设计目的 (3) 一、数控机床CK6150/1000的有关参数 (4) 1.1数控车床CK6150/1000主要技术指标 (4) 二、数控机床故障诊断 (6) 2.1数控机床的故障规律........................... 错误!未定义书签。 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (6) 2.3数控机床机械结构故障诊断与维修 (7) 2.4刀架、刀库、换刀装置的故障维修实例 (12) 2.5换刀装置故障 (14) 2.8常见数控机床主轴伺服系统故障及诊断 (16) 2.9在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床 (18) 2.10机床PLC初始故障的诊断 (19) 2.11数控设备检测元件故障及维修 (20) 三、数控机床的维护 (22) 3.1制订数控系统日常维护的规章制度 (22) 3.2应尽量少开数控柜和强电柜的门 (22) 3.3定时清扫数控柜的散热通风系统 (22) 3.4经常监视数控系统用的电网电压 (22) 3.5定期更换存储器用电池 (22) 3.6数控系统长期不用时的维护 (23) 四、总结与体会 (24) 五、参考文献 (25)
设计目的 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。
数控机床常见电气故障分析 1.电源故障 电源是维持数控机床正常运行的前提，同时也是常见故障之一，现在大部分的数控机床电子系统受电流电压等因素影响，电源系统在运行时，经常会出现电力供电问题。一旦生产过程中出现意外，势必会对电源运行安全性造成影响，出现电气系统死机故障，使得数据库内信息丢失，严重的甚至会造成整个机床系统瘫痪。针对此类问题，在数控机床安装时，应设置独立的配电箱，将本系统与其他电器系统区分开，部分电网供电稳定性较差的区域应设置三相交流稳压设备。电源要确保其接地良好，不会在运行过程中出现漏电或者串电等问题，如果选择用三相五线的设计方式，要将中线与接地分开设置。 2.短路故障 在系统运行时电势两点不正确直接陪碰接，或者是接通电阻非常小导体时，将不需要接通的线路接通，使得电路内电阻降低出现短路故障。一旦数控机床系统出现短路故障，会使得操作控制系统执行程序混乱，如果不能及时处理甚至会使得系统失控，必须要停车检修。诱发短路故障产生的原因比较多，如元件绝缘老化、受潮损坏以及接触器或者
继电器连锁失效等，主要表现为电源短路与电器短路两种。其中，电源短路时电流不会流经用电器，而是直接通过导线从正极流回负极，对电源运行安全存在较大隐患。而电器短路即系统内部分电路短路，将一根导线连接在电器两端位置，会造成电器设备被短路，使得电器被烧毁，针对此类故障可以通过分段断开电路的方式来进行故障检测与排除。 3.控制器故障 此类故障发生的原因主要是因为触电烧灼，影响线路接触效果，尤其是对于开关部件来说，系统所用开关要保证其负荷量满足运行需求，减少继电器使用数量。数控机床系统中继电器应用数量越多，则其诱发故障发生的概率越高，并且存在很多不易察觉的故障隐患，很容易出现电器故障。因此在系统设计安装时，必须要做好继电器的管理，确保其设计的合理性，并且在后期使用过程中需要安排专业技术人员进行全面检修养护，为机床营造一个良好的运行环境，消除存在的各类故障隐患。通过巡查发现存在的故障并及时处理。
教学设计（讲稿）
教学内容与设计 【上课思路】 1、先观察刀架换刀过程，复习“刀架抬起-刀架旋转-刀架定位-刀架夹紧”的机械结构原理。 2、再观察模拟刀架的换刀过程，认识霍尔元件以及换刀电路。 3、教师提出两个故障， （1）换刀后，刀架不停旋转， （2）换刀后，刀架电机不转 故障模拟，刀架电机不停旋转，学生分组讨论并讲解，教师点评。 故障模拟，刀架电机不转，布给学生的作业。 【引入】 数控机床使用的回转刀架是比较简单的自动换刀装置，常用的类型有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。 【本次课的任务】 一、数控车床刀架的工作原理 1、先观察刀架换刀过程，复习“刀架抬起-刀架旋转-刀架定位-刀架夹紧”的机械结构原理。 注意：实际刀架与模拟刀架可以通过钮子开关选择。 2、再观察模拟刀架的换刀过程，认识霍尔元件以及换刀电路。 （1）刀架正反转控制电路 KA5和KA6是由谁控制的？PLC的地址是多少？ 模拟刀架正反控制用的是接触器还是中间继电器？电压是多少？ （2）刀位检测——霍尔元件 ●模拟刀架上圆盘里有个磁钢，当磁钢靠近霍尔元件时有什么现象？用万 用表测量磁钢靠近的霍尔元件的输出口，输出电压是多少，没有磁钢靠近的是多少？霍尔元件的电源电压是多少？ ●磁钢在2号刀位上，如果选择6号刀位，当刀架转到6号刀位时，磁钢 分两批实验 2min 30min 通过观察，理解刀架结构 提出问题学生思考回答，教师点评 提出问题学生思考回答，教师点评
在什么位置呢？ 六个霍尔元件检测的输出信号连接到什么地址了？ 3、分析数控车床刀架的工作原理 此部分内容比较重要。要在讲清楚前面几点的基础上，进行分析。 二、刀架故障的模拟及排除 1、故障模拟 故障现象：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮以后，电动刀架转个不停。 第三组和第四组讨论，讨论完后每组上来一位同学分析故障的原因。 教师点评，指出每位同学的优点和缺点，并在点评的过程中，总结归纳出故障现象一和故障现象二所有可能的原因，并用多媒体展示出来。此部分内容是让学生对刀架电机的工作原理进一步巩固，并锻炼学生的合作意识。 三、提高 思考：刀架电机在找到刀位之后，并不是马上反转，而是还要继续转过一个角度才反转锁紧，请问可以用什么方法来实现这个功能。 【总结并布置作业】 总结：今天我们介绍了刀架电机的工作原理和一些常见的故障，通过今天的学习，大家要掌握刀架电机换刀过程，并根据换刀过程来排除一些常见的故障。刀架电机的换刀是通过PLC来实现的，如果大家感兴趣，可以试着自己编写手动换刀的梯形图，可以上机调试。 作业：故障：选择了目标刀位，按下刀位转换按钮以后，电动刀架不转。10min 提出问题学生思考回答，教师演示故障设置 3min
数控车床电动四工位刀架常见故障分析和维修本文通过对数控车床电动四工位刀架的结构与工作原理进行阐述， 并以该类刀架的一些典型故障为依据进行分析，剖析了其相应机械 和电气方面的故障原因，并提出相应的维修方案。 本人单位近年来购入多台数控车床供教学使用，随着时间的推移， 部分车床的电动四工位刀架出现不同性质的故障，导致机床无法正 常使用，甚至产生了刀具和工件相撞的现象，给教学带来较大影响。本文通过对该类故障的典型例子进行了原因分析，并提出故障排除 方法，供大家参考。 数控车床电动四工位刀架的工作原理 在进行刀架维修之前，我们先分析一下数控车床电动四工位刀架的 结构和工作原理。 电动四工位刀架工作原理如下描述：当数控系统发出信号，通过放 大线路驱动继电器使电机旋转（正转），电机驱动涡轮蜗杆机构将上刀体升起一定位置后，离合转盘起作用，带动上刀体旋转到所选刀
位，刀位发信盘向数控系统发出信号，假如刀架已旋转到正确刀位，此时刀架控制器（继电器）使电机反转，使得刀体下降，齿牙盘啮合，从而完成精定位，并通过蜗杆、锁紧蜗轮，使电动刀架锁紧，当夹 紧力达到预先调好的状态后，电机停转，完成换刀。 数控车床电动四工位刀架故障维修实例 维修实例1：刀架运转生涩、噪音较大。 故障分析与处理：由于刀架内部为不连续的润滑，长时间工作后润 滑脂变脏失效，导致刀架运转生涩，产生噪音。此时应该使用用柴 油清洗刀架内部机械部分，并涂上新的润滑脂，相应故障消失。 维修实例2：刀架运转卡顿、卡死。 故障分析与处理：当刀架卡死时，刀架顺时针无法转动，首先要检 查主轴螺母是否锁死，需重新调整。其次检查夹紧装置的定位销是 否在棘轮槽内，若在的话，要将棘轮和连接销孔回转一个角度重新 连接，即可解决故障。