數控車床電動刀架的工作原理及故障診斷
2018-5-28 來源：福建信息職業技術學院 作者：陳懷麗
摘要:隨著工業快速發展,數控車床的應用越來越廣泛。但是從應用實況來看數控車床中電動刀架發生故障的幾率較高,影響數控機床的正常使用。因此,研究電動刀架出現的故障具有現實意義。本文闡述了電動刀架的工作原理,在此基礎上探究刀架故障的診斷方法。
關鍵詞:數控車床;電動刀架;工作原理;故障診斷;電機;軸承
電動刀架能否正常運轉直接影響著數控機床的加工效率與穩定性。對數控車床而言,一旦電動刀架出現了故障可能中斷工件加工,嚴重時還可能產生廢品或者發生碰撞等各種破壞性的事故。因此分析如何診斷刀架故障具有現實意義。
1、電動刀架的工作原理
要探究如何診斷電動刀架發生的故障,就必須了解刀架的工作原理。電動刀架是由控制過程、一體化動作過程等兩部分共同組成。
1.1 控制過程
數控系統將選刀T代碼傳輸出去,按照CW信號傳送出去,通過交流接觸器與中間繼電器之后,促使電動機帶動刀架正常運轉。當檢查到刀位信號后,電動機就自動停止運轉。如果接受到CCW信號,帶動刀架的電動機就會反轉,鎖緊刀架后就能夠實現整體控制過程。一旦數控系統發生了異常,就斷開電動機和刀架體的連接來診斷是電氣故障還是機械故障。同時還能夠利用數控系統中動態顯示來對電動機的正反轉輸出進行檢測;通過數控系統中自我診斷功能對發信盤信號狀況進行判別。
1.2 機電一體化動作過程
一旦換刀信號傳輸到后,刀架電動機就會開始正轉,通過升降機構與減速機構將上刀體動作到制定位置,離合盤就開始動作。等到上刀體運動到預定位置后,發信盤就會將相關信息傳輸出去,刀架電動機收到信息開始反向運轉。一旦初定位完成后,上刀體即下落,端齒盤進行嚙合,就實現了精定位,通過升降機構鎖緊刀架。
2、電動刀架故障的診斷
2.1 刀架換刀時無法停止運轉
（1） 霍爾元件損壞。如果刀位連接正常,對應刀位先無法輸出高電平,可以診斷為霍爾元件損壞,就要及時換刀架的發信盤或者發信盤上的霍爾元件。一般而言,霍爾元件不可能整體發生損壞。
（2）磁鋼問題。磁鋼問題包含了霍爾元件和磁鋼高度位置不精確、磁極裝反、磁性比較低等問題;一旦刀架上升時磁鋼位置過高,就應該控制磁鋼的位置,對正霍爾元件;假如磁極裝反了,對磁極方向重新調整即可;如果磁極較低,增強了磁性之后依然無法滿足要求,就必須要更換新磁鋼。
（3）發信盤電源故障。一旦發信盤霍爾元件發生電源短路,更無法傳輸刀位到位的信號,就要檢查發信盤的電源。診斷方法是:使用萬用表檢測系統2V4的出線端電壓,觀察輸出電源是否正常。假如電壓消失,可以診斷出系統電源故障,就要維修電源;假如電源正常,就要檢查刀架和系統的接線位置是否有斷路。檢查刀架電源0一2V4電壓是否存在斷路,或者因短路降低了24V電壓,因發信盤常常處于濕度較高的環境下工作,線路極易老化斷線,自然影響回路正常工作。
2.2 換刀時電動刀架不動作
當換刀時,電動刀架不動作可能是電動機損壞,或者電源的相序混亂所致,其分析過程如下。
（1）電動機損壞。接通電源后,在空載時電動機依然無法運轉,說明電動機損壞。事實上,造成電動機損壞的原因比較多,比如繞組接地故障、缺相、過載運行、匝間短路故障等等,如果是繞組短路故障,就采用萬用表檢測不同相間絕緣電阻,檢測時必須要把電動機上所有引線拆分開。假如絕緣電阻值低于0.2MQ,可以診斷為相間短路。分開檢測三相繞組電流,某相電流遠遠超過其他兩相可診斷為短路相;就要采用短路探測器檢測繞組件的短路;如果采用電橋檢測三相繞組電阻,短路相上電阻遠遠低于其他兩相。而接地故障,采用搖表探測電動機繞組對地絕緣電阻,假如絕緣電阻值低于0.2MQ,說明電動機嚴重受潮! 采用萬用表電阻檔或者校驗燈進行分段檢查,校驗燈電阻過低或者顯示過暗,說明繞組嚴重受潮,就必須要烘干維護;假如電阻顯示0或者校驗燈的正常發亮,說明繞組出現了接地。繞組接地常常有幾種可能,即為繞組凸出槽口處、電動機出線孔處、電源線進線孔處。如果是繞組凸出槽口的位置接地可以采用絕緣紙或者竹片把繞組和鐵心隔開,當檢查完接地時之后還要涂上一層絕緣漆。
（2）刀架電源出現相序混亂或者缺相。一旦電動機相序混亂必然影響電動刀架正常工作,這種現象常常在新裝刀架或者機床維修之后可能發生。進行處理時一定要斷開電源,要對電動機的相序進行調整。電動機無法動作卻有異常聲響,可能是一相發生斷路,因此就必須要重點檢查接觸器或者開關上動靜觸頭,維修后可恢復正常。
2.3 刀架鎖不緊
如果刀架鎖不緊必定影響正常運行,對這種故障的診斷如下方法如下:l)刀架機械鎖結構發生異常,就把刀架拆分開,對機械構件進行檢查,尤其要檢修定位鎖的位置是否磨損破壞;2)刀架反轉,按照刀架不動作的檢查方式,檢查電動機的反轉控制回路!3〕;3)電動機反轉的時間不夠,對系統的反鎖周期參數進行檢查,一般是把時間設定到1.25左右。
2.4 電動機的軸承故障
如果刀架電動機平時沒有及時進行維護保養,特別是風槍除鐵屑或者采用乳化液冷卻,那么軸承就可能因為進水而影響軸承的潤滑環境,極易造成軸承發生損壞、卡殼與生銹等等。處理故障時就要全面檢查軸承,如果損壞的程度不大,只需要進行潤滑處理與保養維護,但是軸承的損壞比較嚴重,就必須要更換新軸承。
3、結束語
數控電動刀架在生產過程中存在各種刀架故障,影響著數控車床的正常運轉。因此筆者依據自己經驗分析了幾種故障產生的原因,同時提出解決方案建議,縮短了排查刀架故障的時間,提高了維修效率。
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