数控车床刀架故障与维修.doc

PAGE PAGE 7 数控车刀架撞刀后故障分析及排除 广东省高级技工学校广州校区 李恪方 摘要：数控车床在使用过程中，经常出现的是撞刀事件。本文以WZD4型四工位端齿盘式方刀架为例，主要以数车在教学过程中一次严重撞刀引发的刀架故障为据，分析刀架结构原理，进行故障分析及故障处理，排除故障后装配调试四大方面来论述。 论述核心：通过阐述数车刀架的结构，以其机械原理来分析故障原因、判断故障部位，最后进行排除及装配调试成功。 关键词： 定位销、中心轴、霍尔元件 前言：数控车床刀架撞刀后故障大小程度不一，严重时会损坏刀架内部元件。虽各厂家所生产的刀架结构、尺寸各异，均有所不同，但无论是哪一类刀架，故障原因大多雷同，维修方法也可以互相参考。为此，及时排除刀架故障，懂得部分维修手段是必然性的。但如何才能尽快地解决刀架故障呢？首先我们要了解刀架的结构，熟悉其机械原理，才能快速判断故障所在。 下面就以典型的四工位端齿盘式WZD4型刀架为例进行论述。 一、故障起因 学生在实习过程中，粗心大意将G01指令误输成G00指令，并写错坐标。在精加工时，造成刀具飞速撞上工件，致使主轴撞停，刀架扭转近45度、卡死。 二、故障分析 故障分析前，我们先了解刀架结构及机械原理。 （一）、WZD4型刀架的结构 WZD4型刀架为典型的端齿盘式四工位自动回转刀架，是经济型数控车床普遍采用的类型，其特点为：转位快、稳定、定位可靠；外型长度尺寸短、造型美观，并具有切向扭矩大，夹紧力恒定。如图一所示： 图一a) 图 一c) 图一 b) 图一 WZD4型刀架结构 1-电动机 2-联轴器 3-蜗杠轴 4-蜗轮丝杠 5-刀架底座 6-粗定位盘 7-刀架体 8-球头销 9-转位套 10-电刷座 11-发信体 12-螺母 13、14-电刷 15-粗定位盘 16-中心螺母 （二）、WZD4型刀架换刀过程及原理（图一） 该刀架可安装四把不同的刀具，转位信号由加工程序指定。 1、刀架抬起 当换刀指令发出之后，小型电动机1起动正转，通过平键套筒联轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动（蜗轮的上部外圆柱加工有外螺纹，所以该零件称蜗轮丝杠）。刀架体7内孔加工有内螺纹，与蜗轮丝杠旋合。蜗轮丝杠内孔与刀架中心轴外圆是动配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠环绕中心轴旋转。当蜗轮丝杠转动时，由于刀架底座5和7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，这时刀架体7抬起。 2、刀架转位 当刀架体抬至一定距离后，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，转位套正好转过1600（图一c），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，定位销15在弹簧的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13、14接触导面使电动机1反转，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、刀架反锁压紧 电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，蜗杆轴3继续转动，随夹紧力增加，转矩不断增大，达到一定值时，在传感器的控制下，电动机1停止转动（译码装置由发信体11、电刷13、14组成，电刷13负责发信，电刷14负责位置判断。） 有了对刀架结构及机械原理的了解，则方便我们分析故障并对症下药了。 （三）、故障原因分析 1、检测 （1）观察刀架体7与刀架底座5之间四周间隙是否均匀，且是否有扩大。观察现象为：刀架体7已抬升，但周边间隙均匀。 （2）用手摆动刀架，无晃动现象。 （3）启动手动换刀，电机有启动声但不能回转，刀架纹丝不动。 （4）将内六角扳手插入蜗杆轴端部，顺时针方向转不动，逆时针方向用力方可将蜗杆轴转动一定量。 2、故障判断 刀架体7与刀架底座5之间四周间隙均匀，说明刀架中心轴无弯曲损坏；故障前电机无问题，且启用手动换刀功能时，电机有启动声，可大胆排除电机故障；根据刀架抬升一段距离并扭转近45度、启动手动换刀功能刀架无回转、用内六角扳手正转蜗杠时刀架不能转动这几方面的现象，结合其机械原理，可判断为刀架内部机械卡死。可能出现的情况为： （1）端面齿盘损坏，造成刀架体7与刀架底座5卡死； （2）蜗轮丝杠4与刀架体7的螺旋副咬死，甚至螺纹变形； （3）定位销15弯曲变形或者断裂，卡在粗定位盘槽中； （4）蜗杆轴轴承开裂或蜗杆副损坏。 三、故障查询 （一）、检查电机运转是否正常 将电机拆下，试运转，转动正常。 （二）、检查刀架内部机械装置 将蜗杠轴旋出，刀架体拆开。 （1）观察蜗杠轴、