經濟型數控車床電動方刀架常見故障診斷
2022-8-30 來源：山東華宇工學院 作者：陳國 蘇朝輝
摘要：目的：充分發揮數控設備的應用優勢，促進經濟型數控機床研究進程全面進步。方法：實際操作中對電動方刀架操作流程具體要點予以管理，充分了解經濟型數控車床電動方刀架的結構和目前國內相關研究現狀，在明確工作原理的基礎上，完善分析和診斷機制，從而解決刀架鎖、刀體刀架等相關故障問題，落實針對性控制機制和故障解決措施。結論：全面分析數控機床在實際應用中融合的測控技術單元、可編程控制單元等，在工業生產活動中，有效發揮科技性、可操作性的優
勢作用，滿足數控車床發展的基本需求，提高應用效率和綜合經濟效益，為數控車床行業的健康可持續發展奠定基礎。
關鍵詞：經濟型數控車床；電動方刀架；原理；故障；解決措施
隨著市場經濟地不斷發展，智能化技術、自動化技術方案等技術體系的應用和研究不斷深入，將這些技術體系應用到不同行業中可在很大程度上提升工作效率和應用質量，有利于經濟效益和應用管理效益的雙贏，能夠進一步提高工業生產效率。但一旦出現故障問題，其排查、維修和后期養護等工作也將變得更加困難。為保證技術體系都能落實到位，要整合運行要點，針對故障多發的電動方刀架系統予以特別關注，明確維修規律和要點的同時，落實匹配的解決方案，保證設備處于最優運行狀態。
1、經濟型數控車床電動方刀架概述
1.1 結構
車床電動方刀架是較為常見的換刀裝置，配合自動處理單元，就能實現數控化處理。其主要分為轉塔刀架、六角刀架和四方刀架等，因為數控車床對刀架應用提出了較高要求，因此，要確保其具備承受充足切削力的水平，并維持良好的剛度和強度另外，回轉刀架在實際應用中要保證重復定位的精準性符合預期。例如，要設置端齒盤，將其作為整個結構體系的精準定位元件，并利用霍爾開關完成信號傳輸控制，從而減少機械接觸造成的不良影響，延長數控車床電動方刀架的應用時長。
本論述以LD4-I系電動方刀架具體結構為例，具體如圖1所示。
圖1 電動方刀架結構示意圖
首先，數控車床回轉刀架的基本要求是對應功能部件能滿足性能要求和可靠性要求。
其次，轉位的準確性、轉位的具體時間、重復定位的精準度以及密封性等都是結構要求，只有滿足平穩安全的基本需求才能提高整體工序的合理性和規范性。
最后，要確保各個部件夾緊剛度滿足標準，并利用重載荷切削操作完成相應的處理工序。
1.2 工作原理
在實際工作過程中，主機系統發出對應的工作數控信號，刀架的電動機隨之轉動，從而有效帶動蝸桿、蝸輪實現轉動，然后配合夾緊輪的操作，就能實現蝸桿的逐漸上抬，此時活動銷松開，離合轉盤隨之轉動，就能實現盤和銷的分離，此時，上刀體開始運動，轉動到相應的位置，霍爾元件對應磁鋼完成信號定位，實現操作處理。需要注意的是，信號符合應用要求時電動機反轉延時得以獲取，完成初步定位和精度定位，若是電機堵轉，則延時結束進入下一道工序。這一設計可視為對故
障的“自行排查”，但在實際的經濟型數控車床維護活動中，出現的電路故障、信號執行故障問題更加復雜。
1.3 研究現狀
我國數控車床研究工作中，目前應用最為廣泛的是以電動模式為主的數控刀架結構，較為常見的是立式回轉刀架和臥式轉刀架，能在發揮各自優勢的基礎上有效提升數控車床應用運行質量，滿足經濟要求，整合具體的應用方案維持數控機床的操作規范性。其一，立式回轉刀架，應用在簡易數控車床處理方面；其二，臥式回轉刀架，分為8工位、10工位以及12工位等，利用正向旋轉和逆向旋轉完成就近取刀處理，并且能應用在全功能性數控車床控制工作中。值得一提的是，臥式回轉刀架還能應用在液壓驅動刀架處理和伺服驅動刀架處理中，作為數控車床的基礎元件，電動刀架的應用和合理性選配方案非常關鍵，只有建立完整的實施控制方案，才能最大程度上提高勞動生產率，降低生產準備時間，從而最大程度上減少人為誤差對整個工序產生的影響，滿足精準性的根本需求。例如，在較為復雜的幾何形狀零件加工處理工序中，為了有效提升工藝適應性和連續穩定性，要建立控制指數的分析方案，從而確保控制系統應用的最優化。
2、經濟型數控車床電動方刀架常見故障和解決措施分析
為進一步提高經濟型數控車床電動方刀架應用的合理性和有效性，就要及時檢索和分析故障問題，從刀架鎖、刀體以及刀架等方面進行針對性的判定，并且維修人員要制定相匹配的處理措施，從而減少故障造成的不良影響。
2.1 經濟型數控車床電動方刀架常見故障
2.1.1 刀架鎖故障
在數控車床電動方刀架應用工序中，較為常見的問題就是刀架鎖緊實度不足。原因如下：
（1）整個刀架結構的控制電路存在故障隱患，導致動力供給不足、供給中斷，在車床運轉環節出現故障；
（2）刀架內部實際鎖刀位置的定位銷磨損較為嚴重，元件脫離嚴重，且齒輪匹配度不足；
（3）數控機床在應用中沒有對機床參數予以合理性設定，尤其是刀架的反鎖時間，設置數值較小，亦或是發信盤的位置校對不準確，都會影響刀架鎖的應用效率。
2.1.2 刀體故障
對于數控車床電動方刀架應用運行工作而言，刀體故障也較為常見，主要表現為無法有效換刀。一般要從機械層面和電氣層面對其故障問題予以分析。若是在換刀操作時接觸電機存在振動情況，故障可能就來源于電機，若是電力故障得以排除，則一般是刀架內部機械卡死或者是機械元件損壞。
2.1.3 刀架故障
數控車床電動方刀架中，刀架故障也較為常見。首先，若是電源電量不足或者是控制箱開關位置不對，都會使刀架無法正常運行；其次，電動機相序相反，會使運行反轉不足；最后，刀架上對應元件夾緊力較大，也會造成轉動失衡。
2.2 經濟型數控車床電動方刀架故障解決措施
在分析相應故障的基礎上，結合實際情況制定合理的解決措施，有效從機械、電氣等多個層面分析問題，提高應用效率，從而減少經濟損失。故障排查必須遵循以下原則：一次性排查到位，節約排查成本；排查技術科學合理，避免過度的維修開支；排查流程科學高效，避免對設備造成二次損害。
2.2.1 刀架鎖故障解決措施
針對刀架鎖故障問題，結合實際情況具體問題具體分析，從而保證相應的解決措施切實有效，減少其運行障礙造成的不良影響。
（1）若電路異常問題，則要對接觸器的線圈和接觸點予以檢查，確保沒有存在異常現象，及時解決隱患問題，維持電路穩定。在經濟型數控車床運轉之前，可對刀架線路進行排查，及時解決電路故障、電路中斷問題。
（2）鎖緊結構出現異常時，一般會采取卸除刀架的處理方式，對整個機床設備機械結構予以調控，并且要檢查反靠定位銷的運行效果，若出現異常及時更換。
（3）若因為整個數控機床電動方刀架機床參數時間設置不到位，就要合理調整反鎖時間，匹配實際應用要求確保參數滿足標準。
（4）若數控車床電動方刀架的發訊盤位置異常，則要卸除刀架結構的頂蓋，并且對其予以旋轉處理，維持刀位的穩定性，保證其停留在指定的位置。
例如，以Oi-TB系數控車床的LD4-I系電動方刀架為例，換刀指令下達后，車床能實現刀架的準確定位，是不能及時完成鎖緊反轉的相應操作，并且系統未見異常報警，這使機床的操作效率受到了嚴重影響。技術人員在進行故障檢修時首先對刀架上的刀體進行了反靠定位銷的檢查，盡管發現有少許磨損，但是并不會影響其正常工作，因此就對系統反鎖時間參數設置予以檢查，發現參數重新設定后依舊沒有改變現狀。維修人員就判定可能是控制電路的問題，于是對元件予以檢索，發現
KM6 線圈燒損，使反轉鎖緊操作失衡，故及時更換元件后，故障解除。
2.2.2 刀體故障解決措施
針對刀體故障，在判定故障原因后落實相匹配的處理方式即可。尤其是機械故障，一般采取更換失效零部件。另外，若設備在執行換刀指令的過程中存在電動機過載報警信號，亦或是機床無法有效控制選刀操作效果，就可能是電源相序以及電路中繼器等設備的問題，需要維護人員進行對應位置的調整和修復，保證故障及時排除的同時，優化其操作效率。
例如，以 SAG210/2NC 系數控車床為例，在換刀指令下達并順利接收后，出現刀架不轉動的問題，影響其整體操作的合理性和應用效果。為此，維護人員依據刀架的工作原理對機械應用過程中的元件進行了質量檢查，將問題定位在粗定位銷方面，由于其在錐孔中出現卡死和斷裂，使整個操作流程無法有效運行。基于此，維護人員集中拆卸電機架結構，并及時更換受損定位銷，以保證操作流程的有序性。更換結束后，電動刀架恢復正常運行。
2.2.3 刀架故障解決措施
對刀架故障要秉持精細化處理原則，針對具體問題落實相應的處理方案。
（1）電源問題，要及時檢查電動機的運行情況，若有異常及時更換。對于已經確定出現故障的電動機，必須及時進行更換。作為精密元件，數控機床電動機部件的使用必須遵循定量、定時的基本原則，不得長時間、超負荷運轉，避免產生設備損傷，保障元件的壽命。
（2）電動機相序參數問題，重新設置匹配參數，保證電動機反轉順暢。相序參數的設置必須由專業的技術人員完成，在設置匹配參數之前，應根據車床未來的加工要求調整參數范圍，確保參數設置的合理性。
（3）夾緊力，要利用6 mm的6角扳手對蝸桿端部予以旋轉處理，結合實際情況調控夾緊電流參數。若用力可轉動，就要適當降低電流；若用力無法轉動，則觀察定位銷是否在指定位置，利用對應的修正措施保證螺母處于正常影響狀態。
（4）及時檢查刀架結構中各個元件位置潤滑油的情況，及時涂潤滑油或者是拆開分析。部分技術人員認為添加大量的潤滑油能夠保障器械的長時間運轉，降低加油頻率，節約人力開支。但結合現實的加工活動來看，大量添加潤滑油會導致油料浪費，且沒有被使用的潤滑油會在車床內部流動，造成嚴重的內部污染問題，不便于清理，增加安全隱患。
3、結束語
總而言之，對于經濟型數控車床而言，電動方刀架具有重要的作用，因此要集中分析故障問題，減少設備故障造成的不良影響，按照標準化流程一一排查，從而提高故障診斷和分析的實效性，提升故障處理效率，滿足經濟型數控車床方刀架設備應用規范。
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