数控技术论文-数控机床刀架故障诊断系

数控技术论文-数控机床刀架故障诊断系内容摘要：

间隙，实现反靠定位。 刀架体 2 下降时，定位活动插销 10 与另一个固定插销 9 卡紧，同时齿轮 3 与齿圈 4 的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。 这时，端齿离合器与空套齿轮 5 脱开。 (4)转位液压缸 复位 刀架压紧之后，压力油从 d 孔进入转位液压缸的右腔，活塞 6 带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮 3 在轴上空转。 如果定位和夹紧动作正常，推杆 11 与相应的触头 12 接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 6 回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。 更换主轴头换刀 在带有旋转刀具的数控机床中，更换主轴头是一种简单换刀方式。 主轴头通常有卧式和立式两种，而且常用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。 在转塔的各 个主轴头上，预先安装有各工序所需的旋转刀具。 当发出换刀指令时，各主轴头依次地转到加工位置，并接通主轴运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。 图 22为卧式八轴转塔头。 转塔头上径向分布着八根结构完全相同的主轴 7，主轴的回转运动由齿轮 12 输入。 当数控装置发出换刀指令时，先通过液压拨叉将移动齿轮 3 与齿轮 12 脱离啮合，同时在中心液压缸 14 的上腔通压力油。 由于活塞杆和活塞 15 固定在底座上，因此中心液压缸 14 带着由两个推力轴承 17 和16 支承的转塔刀架体 18 抬起，离合器 2 和 1 脱离啮合。 然后压力油进入转位液压缸，推动活塞齿条，再经过中间齿轮使大齿轮 4与转塔刀架体 18一起回转 45186。 ，将下一工序的主轴转到工作位置。 转位结束后，压力油进入中心液压缸 14 的下腔，使转塔头下降，离合器 2 和 1 重新啮合，实现了精确的定位。 在压力油的作用下，转塔头被压紧，转位液压缸退回原位。 最后，通过液压拨叉移动齿轮 3，使它与新换上的主轴齿轮 12 相啮合。 为了改善主轴结构的装配工艺性，整个主轴部件装在套筒 5 内，只要卸去螺钉 10，就可以将整个部件抽出。 主轴前轴承 9采用锥孔双列圆柱滚子轴承，调整时，先卸下端盖 6，然后拧紧螺母 8，使内环做轴向移动，以便消除轴承的径向间隙。 图 22 卧式八轴转塔头 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 7 2一离合器 12一齿轮 5一套筒 6一端盖 7一主轴 8一螺母 1 17一轴承 10一螺钉 1l一推动杆 13一操纵杆 14一液压缸 15一活塞 18一转塔刀架体 为了便于卸出主轴锥孔内的刀具，每根主轴都有操纵杆 13，只要按压操纵杆，就能通过斜面推 动杆 11，顶出刀具。 转塔主轴头的转位、定位和压紧方式与鼠齿盘式分度工作台极为相似，但因为在转塔上分布着许多回转主轴部件，使结构更为复杂。 由于空间位置的限制，主轴部件的结构不可能设计得十分坚实，因而影响了主轴系统的刚度。 为了保证主轴的刚度，主轴数目必须加以限制，否则将会使结构尺寸大为增加。 转塔主轴头换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作。 从而提高了换刀的可靠性，并显著地缩短了换刀时间。 但由于上述结构上的原因，转塔主轴头通常只是用于工序较少、精度要求不太高的机 床，例如数控钻床等。 带刀库的自动换刀系统 带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成。 首先把加工过程中需要的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放到刀库中去。 换刀时先在刀库中选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具后，将新刀装入主轴，把旧刀放回刀库。 存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为单独部件安装到机床外，并由搬运装置运送刀具。 与转塔主轴头相比较，由于带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计 主轴部件就有可能充分加强它的刚度，因而能满足精密加工的要求。 另外，刀库可以存放数量很大的刀具，因而能进行复杂零件的多工序加工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。 所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床、数控铣床和数控镗床。 刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及结构对数控机床的设计有很大的影响。 根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种样式。 以下列出了几种。 图 23 (ad)是单盘式刀库，为适应机床主轴的布局， 刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置图 23 (ac），图 23 (d)是刀具可做 90176。 翻转的圆盘刀库，采用这种结构能够简化取刀动作，刀库容量通常为 15~30 把，因取刀方便，所以应用最为广泛。 图 23(e)是鼓轮弹仓式刀库，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的容量较大，但取刀较复杂。 图 23 (f)是链式刀库，其结构有较大的灵活性，存放刀具数量也较多，选刀和取刀动作十分简单。 当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折叠回绕，提高了空间利用率。 图 23 (g)和图23(h)分别为多盘式和格子式刀库，他们虽然也具有结构紧凑的特点，但选刀和取刀复杂，应用较少。 图 24 为一龙 门加工中心采用的链式刀库，图 25 为一立式加工中心的圆盘式刀库。 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 8 图 23 单盘式刀库 图 24 链 式刀库 图 25 圆盘式刀库 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 9 刀具交换装置 数控机床的刀具交换方式通常分为有刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换和采用机械手交换刀具两类。 刀具的交换方式和它们的具体结构对机床的生产率和工作可靠性有直接影响。 由刀库与机床主轴的相对运动实现换刀的装置，在换刀换刀时必须先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，两个动作不能同时进行，因此换刀时间长。 采用机械手换刀的方式应用最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性而且可以减少换刀时间。 目前在加工中心上绝大多数都使用记忆式的任选换刀方式。 这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应的记忆在数控系统的 PLC 中，不论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着它的轨迹。 刀库上装有位置检测装置，可以检测出每个刀套的位置，这样刀具就可以任意取出并送回。 刀库上爱设有机械原点使每次选刀时 ，就近选取，如对于盘式刀库来说，每次选刀运动角度都不会超过 180176。 图 26 为机械手工作过程 图 26 机械手工作过程 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 10 刀架常见故障 刀架、刀库及换刀常见故障： 故障原因处理方法 故障原因 处理方法 ①系统无 +24V。 COM 输出 用万用表量系统出线端，看这两点输出电压是否正常或存在，若电压不存在，则为系统故障，需更换主板或送厂维修 ②系统有 +24V。 COM 输出，但 与刀架发信盘连线断路；或 是 +24V 对 COM 地短路 用万用表检查刀架上的 +24V、 COM地与系统的接线是否存在断路；检查 +24V 是否对 COM 地短路，将 +24V 电压拉低 ③系统有 +24V。 COM 输出，连 线正常，发信盘的发信电路 板上 +24V 和 COM 地回路有 断路 发信盘长期处于潮湿环境造成线路氧化断路，用焊锡或导线重新连接 ④ 刀位上 +24V 电压偏低，线路上的上拉电阻开路 用万用表测量每个刀位上的电压是否正常，如果偏低，检查上拉电阻，若是开路，则更换 1/4W2K 上拉电阻 ⑤系统的反转控制信号 TL无输出 用万用表量系统出线端，看这一点的输出电压是否正常或存在，若电压不存在，则为系统故障，需更换主板或送厂维修 ⑥ 系统有反转控制信号 TL 输出，但与刀架电机之间的回路存在问题 检 查各中间连线是否存在断路，检查各触点是否接触不良，检查强电柜内直流继电器和交流接触器是否损坏 ⑦ 刀位电平信号参数未设置好 检查系统参数刀位高低电平检测参数是否正常，修改参数 江苏徐州机电工程高等职业学校 05 届高职毕业设计（论文） 11 ⑧ 霍尔元件损坏 在对应刀位无断路的情况下，若所对应的刀位线有低电平输出，则霍尔元件无损坏，否则需更换刀架发信盘或其上的霍尔元件。 一般四个霍尔元件同时损坏的机率很小 ⑨。