课程内容

本次课程内容包含：目标要求；任务介绍；相关知识；任务实施；任务总结。

一、目标要求：

专业能力：1、清楚刀架的结构；2、能诊断刀架常见故障产生的原因；3、具备顺利排除刀架常见的故障的能力；4、能进行对刀架的日常维护保养。

社会能力：1、具有良好的职业道德和敬业精神；2、具有团结协作精神；3、具有良好沟通能力。

方法能力：1、具有通过PPT、网络、参考书等学习知识的能力；2、具有通过操作实践进行技术归纳提炼的能力。

二、任务介绍

刀架类型：CK6136数控车床使用的立式四工位LDB4电动刀架。

故障现象：数控车床正常启动后换刀，在换刀过程中，刀具停止位置与所指定刀号不一致，或与理想的停止位置有一定角度的偏差。即，想换2号刀，刀架回转后停在3号刀的位置；或者是虽然停在2号刀的位置，但此时刀架端面与主轴轴线不垂直，有一定角度偏差。

三、相关知识

1.数控刀架类型

1.1排式刀架：刀架夹持着各种不同用途刀具的刀夹沿着机床的X坐标轴方向排列在横向滑板上，如图所示。一把刀具完成车削后，横向滑板只要按程序沿X轴移动预先设定的距离，第二把刀就到达加工位置，这样就完成了换刀动作。这种换刀方式迅速省时，有利于提高机床的生产效率。

1.2立式回转刀架：立式回转刀架的刀架回转轴与安装底面相对垂直，一般通过机电系统控制来实现自动换刀动作。根据加工要求可设计成四方或六方刀架，并相应地可以安装4把刀具或6把刀具，其中立式4工位刀架应用较多。

1.3卧式回转刀架：卧式回转刀架的回转轴与安装底面相对平行，每个刀位可安装固定切削刀具，亦可安装旋转切削工具，可使复杂型体通过一次装夹便可完成车削内外圆、端面、铣槽、攻丝、铣多边形等多种工序的加工。

2. LDB4电动刀架结构及工作原理

2.1 LDB4刀架结构

LDB4四工位回转刀架是经济型数控车床上采用的一种最简单的换刀装置，主要用于加工轴类零件。在工作过程中要求具有抗强力切削的刚度和换刀时的回转定位精度，该类刀架由刀架电动机、蜗轮和蜗杆机构、螺旋升杆、导向主轴、刀架底座、刀架上刀体和下刀体、齿盘、锁紧压板、反靠销、锁紧螺母、霍尔元件（发讯盘）定位系统、磁钢、保护端盖等组成。

2.2 LDB4刀架工作原理

数控系统发出换刀信号，控制正转继电器动作，电机正转，通过左右联轴器带动蜗杆、蜗杆带动蜗轮、蜗轮带动螺杆旋转，螺母开始上升，同时螺杆带动离合盘转动，离合销在离合盘平面上滑动，当螺母上升至一定高度时，三端齿啮合脱开，离合销进入离合盘槽中，此时螺杆带动离合盘、离合销、螺母、上刀体、外端齿及反靠销开始转位，反靠销从反靠盘槽中爬出，即上刀体开始换刀动作。

    当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件电路发出到位信号，正转继电器松开、反转继电器吸合，电机开始反转，螺杆带动离合盘、离合销、反靠销、上刀体反转。当反靠销在反靠盘平面上移动经过反靠槽时，反靠销被弹簧弹入反靠槽。由于反靠销进入反靠槽，反靠销直角面与反靠槽直角面相互顶住（刀架完成粗定位），阻止了反靠销、离合销、上刀体的转动，此时离合盘在螺杆的带动下继续反转，离合销从离合盘槽中爬出，螺母开始下降，直至三端齿完全啮合，完成精定位，刀架锁紧。此时，反转时间到，反转继电器松开，电机停止转动。延时继电器动作，切断电源，电机停转，并向数控系统发出换刀完成信号，加工程序开始。

3.刀架常见故障及维修方法

3.1刀架旋转失控

故障现象：换刀时刀架旋转失控，刀架可能旋转多圈而不能停止到位，且故障时有时无，没有规律。

故障分析与排除：根据故障现象可以判定主要是刀架控制系统方面的原因。应该从发讯盘和刀位线路检查：⑴检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接。⑵当仅出现某号刀不能定位时，则一般是由于该号刀位线断路所致。可能是此位刀的霍尔元件损坏或此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号。

3.2刀架回转定位精度不准

故障现象：在换刀过程中，刀架停止的位置与所指定的刀号不一致，或与理想的停止位置有一定角度的偏差。

故障分析与排除：根据故障现象判定主要是机械部分和定位检测元件的原因。⑴检查定位销是否灵活，弹簧是否疲劳。此时应修复定位销使其灵活或更换弹簧。⑵检查棘轮与蜗杆连接是否断开，若断开，需更换连接销。⑶检查某些机械部件是否磨损严重，已不能通过常规的调整、刀具间隙补偿等来解决，需整体更换。⑷检查霍尔元件与磁铁是否错位，此时，应重新调整刀架轴上的锁紧螺母，使4个霍尔元件开关与感应磁铁逐一对应并锁紧螺母。

3.3刀架不能正常锁紧

故障现象：在换刀过程中，刀架有时转位正常，有时出现转位刀架不锁紧，同时“进给保持”灯亮，刀架停止运动。

故障分析与排除：该故障现象应该是PMC控制程序或机械部分所致。⑴检查夹紧开关位置是否不当，并调整至正常位置。⑵检查其相应线路继电器是否能正常工作，并更换继电器。⑶检查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。⑷“进给保持灯亮”说明刀架不能结束转位动作，保持松开状态。检查奇偶校验开关和由开关到数控系统I/O板线路是否有松动。⑸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）。

四、任务实施

1. 拆开刀架

2. 查找原因：根据故障现象，结合刀架常见故障及维修方法的◆ 3.2刀架回转定位精度不准的排除方法，发现霍尔元件与磁铁发生了错位。

3. 排除故障

重新调整刀架轴上的锁紧螺母，使4个霍尔元件开关与感应磁铁逐一对齐，并锁紧螺母。当程序指令刀架更换2号刀具时，刀架电机驱动刀架旋转，磁钢随上刀体一同旋转，而此时的发信盘固定不动，可是由于锁紧螺母松动，发信盘和刀体发生了相对的转动而导致此故障的产生。

五、任务总结

数控机床刀架涉及到机械、电气、控制系统等多方面的技术，一旦出现某种故障现象，应根据不同故障类型，找准原因，方能及时排除故障。

注：1.调整霍尔元件与磁钢的相对位置，应在刀架锁紧状态下进行，拆卸时要打标记；

2. 刀架每分钟换刀次数不得超过6次，否则会烧坏电机；

3.如发生撞车，应检查中轴、定位销、外端齿盘是否损坏、变形或松动；

4.切勿将刀位信号线与电源正极短路，否则会损坏发讯盘。