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数控车床刀架维修.doc

数控车床刀架维修

张友嘤
2017-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《数控车床刀架维修doc》,可适用于工程科技领域

数控车床刀架维修数控车床刀架发信盘的故障诊断与维修摘要:需要换刀时控制系统发出刀架转位信号三相异步电机正向旋转通过蜗杆副带动螺杆正向转动与螺杆配合的上刀体逐渐抬起上刀体与下刀体之间的端面齿慢慢脱开与此同时上盖圆盘也随着螺杆正向转动(上盖圆盘通过圆柱销与螺杆联接)当转过约时上盖圆盘直槽的另一端转到圆柱销的正上方由于弹簧的作用圆柱销落入直槽内于是上盖圆盘就通过圆柱销使得上刀体转动起来(此时端面齿已完全脱开)。上盖圆盘、圆柱销以及上刀体在转动过程中反靠销能够从反靠圆盘中十字槽的左侧斜坡滑出而不影响上刀体寻找刀位时的正向转动。上刀体带动磁铁转到需要的刀位时发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号控制系统收到后立即控制刀架电动机反转上盖圆盘通过圆柱销带动上刀体开始反转反靠销马上就会落入反靠圆盘的十字槽内至此完成粗定位。此时反靠销从反靠圆盘的十字槽内爬不上来于是上刀体停止转动开始下降而上盖圆盘继续反转其直槽的左侧斜坡将圆柱销的头部压入上刀体的销孔内之后上盖圆盘的下表面开始与圆柱销的头部滑动。在此期间上、下刀体的端面齿逐渐啮合实现精定位经过设定的延时时间后刀架电动机停转整个换刀过程结束。由于蜗杆副具有自锁功能所以刀架可稳定地工作。四方刀架:四工位电动刀架正常情况下可以装把刀它是以脉冲电波的形式接受指令的刀架内部有一端带涡轮的蜗杆刀架和底座接触面上各有一个端面齿轮和两个限位块正常情况下两个端面齿轮时咬合的底座上面装有马达并有连轴蜗杆当接收到换刀指令时马达正传蜗杆带动涡轮同时刀架蜗杆转动使刀架上升端面齿轮分离当刀架升高到一定程度时刀架连同刀架蜗杆一起旋转旋转度后遇到限位块阻挡由于马达受阻力量达到一定时开始反转自然刀架下降于底座端面齿轮咬合限位块锁死完成换刀。松开:刀架电动机与刀架内一蜗杆相连刀架电动机转动时与蜗杆配套的涡轮转动此涡轮与一条丝杠为一体的(称为“涡轮丝杠”)当丝杠转动时会上升(与丝杠旋合的螺母与刀架是一体的当松开时刀架不动作所以丝杠会上升)丝杠上升后使位于丝杠上端的压板上升即松开刀架换刀:刀架松开后丝杠继续转动刀架在摩擦力的作用下与丝杠一起转动即换刀定位:在刀架的每一个刀位上有一个用永磁铁做的感应器当转到系统所需的刀位时磁感应器发出信号刀架电动机开始反转:、锁紧:刀架是用类似于棘轮的机构装的只能沿一个方向旋转当丝杠反转时刀架不能动作丝杠就带着压板向下运动将刀架锁紧换刀完成(电动机的反转时间是系统参数设定的不能过长不能太短太短刀架不能锁紧太长电动机容易烧坏……)数控车床电动刀架故障分析电动刀架作为数控车床的重要配置在机床运行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。电动刀架一般有四工位或六工位由电动机、机械换刀机构、发信盘等组成当系统发出换刀信号刀架电机正转通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置离合盘起作用带动上刀体旋转到所选择刀位发信盘发出刀位到位信号刀架电机反转完成初定位后上刀体下降齿牙盘啮合完成精确定位并通过升降机构锁紧刀架。刀架出现故障时就会出现下列现象:刀架不换刀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。换刀时用手触摸电机看有无振动及测量电机电压来判断是否为电机故障。如电机正常那么就是机械问题一般都为刀架内部机械卡死。把刀架拆下洗干净重新装上即可。但有时候也可能是内部机械损坏。刀架锁不紧这种故障有可能是机床参数中的刀架反锁时间设置的太短也有可能是刀架内部锁刀螺母太松以及发信盘的霍尔元件位置与磁钢没对准。找不到刀位表现为刀架不停的转。这种问题可能存在于刀架发信盘出现问题CNC系统的刀位信号接收电路的问题通信线路故障的问题等。找不到某一号刀表现为找不到某一号刀而其他刀位可以正常换这种问题有可能是刀架发信盘霍尔元件产生偏移或这一号刀的霍尔元件损坏或该刀位的信号线断路。前两种故障通常是:机械原因导致的比较容易判断和维修而后两种故障是电气原因导致的。在实际生产过程中由于刀架发信盘的原因导致数控车床刀架故障的情况较多下面着重分析刀架发信盘的工作原理和诊断、维修。电动刀架发信盘的工作原理电动刀架发信盘是固定在刀架内部中心固定轴上由尼龙材料作为封装的圆盘部件。发信盘的内部根据刀架工位数设有四个或六个霍尔元件并与固定在刀架上的磁钢共同作用来检测刀具的位置如图所示。图四工位电动刀架发信盘在电动刀架的位置发信盘内部结构和工作原理四工位发信盘共有六个接线端子两个端子为直流电源端其余四个端子按顺序分别接四个刀位所对应的霍尔元件的控制端根据霍尔传感器的输出信号来识别和感知刀具的位置状态。当程序指令刀架更换号刀具时刀架电机驱动刀架旋转当在刀架上的磁钢到达发信盘的号位置时霍尔元件就会发出开关信号给CNC系统刀架位置控制接口确定刀具已到达确定位置并锁住刀架。电路原理如图所示。从原理图可知发信盘的主要器件构成是霍尔器件。图电动刀架发信盘电路原理图霍尔器件结构和检测刀架发信盘内部核心元件是霍尔器件(Halleffectdevices)它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级集成的磁敏传感电路其输入为磁感应强度输出是一个数字电压信号。它是一种单磁极工作的磁敏电路适合于在矩形或者柱形磁体下工作。数控车床电动刀架的发信盘通常采用型霍尔开关器件采用TOT封装标识面为磁极工作面。图所示为霍尔器件内部功能框图。图霍尔器件内部功能框图霍尔开关器件具有电源电压范围宽(V~VDC)、开关速度快没有瞬间抖动、工作频率宽(DC~kHz)、能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口、对环境要求不苛刻等优点。检测霍尔开关器件时将器件的、引脚分别接到直流稳压电源(可选V)的正负极指针式万用表在电阻档(×)上黑表笔接引脚红表笔接引脚此时万用表的指针没有明显偏转。当用一磁铁贴近霍尔器件标志面时指针有明显的偏转(若无偏转可将磁铁调换一面再试)磁铁离开指针又恢复原来位置表明该器件完好否则该器件已坏。刀架发信盘的故障维修当数控车床电动刀架出现不停转时首先排除程序错误再观察刀架上的磁钢位置是否正确然后检查通往发信盘的电源和通信线路是否正常以排除刀架控制线路故障。若上述基本检查没发现问题时那就用替换法更换好的发信盘看是否能恢复正常这样就可以很快确定故障范围。当电动刀架找不到某一刀位时先检查与该刀位相对应的通信线路是否正常然后采用换接线方法即将故障刀位的接线连到正常刀位的接线柱上进行测试以判断是线路问题还是发信盘的问题。发信盘出现故障的概率较高虽然其拆装并不复杂但其配件在有些地区并不方便购买并且配件价格相对较高。由于发信盘的内部结构并不复杂(图)其电路原理见图因此根据发信盘的故障情况可以自行维修关键问题是找出发信盘中的故障点和如何更换元件。图发信盘内部器件结构首先确定发信盘是断路故障还是短路故障将发信盘接入小于V的直流稳压电流源用指针式万用表的电阻档用红表笔接发信盘的负极(标志位“,”)黑表笔接发信盘的四个霍尔器件输出接线柱上的任意一个点将磁铁贴近该霍尔传感器外侧观察指针偏转情况(注意磁铁的极性)若哪个不偏转就可判断该霍尔器件断路损坏若测四个位置都不偏转可能是短路故障或者是电路中电阻、稳压二极管出现故障。对于断路故障只要更换霍尔器件就可以了对于发信盘短路故障可以检查电阻和稳压二极管是否损坏以确定是否有维修价值。确定故障后将发信盘的上封盖揭开用小台钻(或手钻钻头直径可选mm~mm)小心地把故障点上的密封树脂钻掉(注意不要损坏器件引脚)。用偏口钳将损坏的霍尔器件的实体部分剪碎(注意不要剪断器件的引脚)并将引脚理直将新霍尔器件的引脚比照发信盘上留下的引脚成型为U形(注意霍尔器件的标志方向)如图所示确定好位置后分别将对应引脚焊好再按上述检测方法检测正常后剪去多余引脚用热熔胶回复密封并盖好上封盖发信盘维修完毕。其它故障可参照此法关键是不要剪断坏元件的引脚就可以了。图引脚焊接示意图结束语在实际维修过程中修复的发信盘能够可靠的正常工作。由于霍尔元件应用较广泛一般电子商店就可购得价格低廉并且维修过程并不复杂所以修复成本和周期比购买配件有很多优越性。

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