车床刀架篇1

1内圆弧曲面工件的工艺特点

常见的内圆弧曲面工件根据外形不同,可总结为3类:方形外形内圆弧曲面工件、旋转面外形内圆弧曲面工件和复杂外形内圆弧曲面工件。其工艺特点及常用加工设备分析如表1所示[4-6]。由表1知,内圆弧曲面工件的加工设备选用总体分两类:复杂外形或方形外形内圆弧曲面工件,在普通或数控的车床、铣床和加工中心加工,但需用专用夹具装夹;而旋转面外形内圆弧曲面工件主要在车床上加工,通用夹具装夹即可。文中以加工旋转面外形内圆弧曲面工件———电饭煲发热盘为例,设计专用数控车床,实现高效率、高精度、低成本的加工目的。若要加工其余两类内圆弧曲面工件,则配用专用夹具装夹,能达到同样的加工效果。

2内圆弧曲面工件实例加工工艺分析

以电饭煲发热盘工件为例,分析旋转面外形内圆弧曲面工件的加工工艺。

2.1碗形发热盘的结构特点碗形发热盘的结构如图1所示。碗形发热盘是由两内圆弧面(R650和R40)组成碗形托面的旋转面外形内圆弧曲面工件。加工的部位是两内圆弧面、两内孔面、外圆柱面及端面等。碗型发热盘选用的毛坯是铝材精铸铸件,各部分加工尺寸精度按IT7要求,各加工表面要求加工纹理清晰美观,内圆弧面粗糙度值要。

2.2加工工艺分析由以上结构分析知,此工件适合用车床类设备加工,加工难点是R650和R40两内圆弧面。根据工件特点,可选择的常用设备有普通车床、专用液压车床,数控车床。在普通车床上加工,需要靠模配合才能完成内圆弧面的切削,换刀时间长,车床转速低,加工效率不高,同时精度也低;在液压专用车床上加工,具有针对性,设有复合专用刀架,换刀时间短,加工效率高,加工精度高,但加工稳定性差,转速低,且一套复合专用刀架只适合一种尺寸的工件加工,加工范围小[2];使用数控车床加工,可用通用夹具,转速高,加工精度高、稳定,通用性好,但和专用车床比较,换刀时间长,效率低,因而加工成本高。因此需设计一种综合液压专用车床和数控车床优点的专用数控车床,使其具有高转速、高效率、高精度、稳定性好等特点,适合高精度、大批量生产需要。

3专用数控车床的结构组成及工作原理

3.1专用数控车床的结构组成专用数控车床和普通数控车床的区别是功能上具有针对性,因而在结构上主要满足被加工的对象。图2所示是为了加工图1所示的发热盘而设计的专用数控车床。由床身机架,主轴驱动部件,纵、横向进给伺服系统,排式刀架,电动机,皮带轮传动副及数控系统等部分组成。此专用数控车床由电动机带动主轴副旋转,主轴转速为变频调速,纵、横向进给伺服系统驱动排式刀架实现纵、横向进给运动。主轴电机为交流伺服电机,功率为5.5~7.5kW,主轴最高转速4500r/min,排式刀架纵向行程150mm,横向行程400mm,主轴中心高200mm。该机床性能稳定,切削效率高,每件切削时间35~40s。结构组成框图和结构简图如图2和图3所示。该设备是一个由机械系统和数控系统组成的机电一体化集成系统,其特点是工作台横向行程较长,而纵向行程较短,同时刀架的结构不是常用的方刀架或转塔式刀架,而采用了排式刀架。主轴采用了电主轴,主传动机构简单且刚性好,主轴转速高,整台专机的最大特点是刚性好、工作平稳、直线换刀、切削效率高、加工精度高。

3.2专用数控车床的工作原理和普通数控车床的工作原理一样,首先编制好加工程序,输入数控装置,再由数控装置控制机床的主轴转动,纵、横向进给运动,刀具的启停,冷却液的开启等[5]。框图如图4所示。文中重点讨论专用车床的机械系统结构设计,有关强电及数控系统部分和普通数控系统相似,不详细介绍。

4专机的关键技术

4.1主轴驱动部件设计主轴驱动部件完成主运动,由电机、皮带轮、卸荷装置及主轴副构成,改传统用主轴箱为主轴副结构,改善零件加工工艺及装配工艺,从而提高零件精度及安装精度[7]。选40Cr材料制作主轴,毛坯件经锻打后通过二次退火,并在精加工工序前进行时效振动,完全消除工件的内应力,采用专用工装在精密磨床上进行精加工,使主轴关键部位同轴度小于0.005mm[8-9]。主轴轴承选用精度为5级的轴承30316(前端)和N312(后端)。组装后检测,主轴轴端空载运转时径向、端面跳动都在0.01~0.015mm,运行平稳。电机通过皮带轮把运动传给主轴,其转速调节范围为100~4500r/min。主轴部件结构如图5所示。

4.2进给运动执行部件设计该专用数控车床的进给运动执行部件完成进给运动。由纵向进给、横向进给部件组成,纵向进给部件由床身和大拖板组成,和普通机床结构类似。而横向进给部件由横向工作台、排刀架组成,如图6所示[6-7]。进给运动执行部件主要完成纵横向进给运动,为了适应工件加工的实际情况,其纵向行程设置为150mm,横向行程设计为400mm。如图1所示工件,要求所有配置的刀具一次性装好,工作时有顺序地切削,横向进给运动部件设计成带T型槽的工作台形式,排刀架在其上安装,位置灵活,可根据实际需要前后、左右调整。图7是加工图1所示工件的刀架布置平面图。图中的刀具1为加工端面、内圆弧及50mm内孔刀具,刀具2为加工44mm内孔及端面刀具,刀具3为外圆车刀。

4.3数控专用车床的工作过程该专用车床选用广州数控设备有限公司生产的980T数控车床系统,工作时由数控装置发出指令,伺服驱动接收指令并通过同步带轮驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠带动工作台左右运动,同时刀具完成对工件相应部位的切削。如图7所示,加工图1所示工件的过程为:工件和刀具安装好并对好刀后,启动机床,输入程序,运行程序,电机转动,刀具2纵向移动先加工44内孔,径向退刀5mm,刀具3接触外圆,工作台向外纵向移动完成外圆切削,继续退刀至2号刀离开工件端面,工作台移动,1号刀切削端面,接着进刀车削50内孔,切削内圆弧曲面,退刀,完成工件的加工,加工时间为35s/件。

4.4专机使用效果该设备已在广东茂名市凯星达电器有限公司使用,生产图1所示的电饭煲发热盘,月生产量5万件/台,主轴转速3500r/min,内圆弧曲面粗糙度Ra1.6~6.3,表面光滑,不出现刀痕,连续工作不需要调整机床,且尺寸精度保持恒定,控制在IT7范围内。使用效果说明该机床加工效率高,自动化程度高,精度稳定,劳动强度低。

车床刀架篇2

关键词：数控技术；改造；车床

Abstract:thispaperintroducesthepresentsituationofthenumericalcontrolmachinetooltechnologyinourcountry,thispaperanalyzestheCNCthenecessityofreform.Onthencsystem,spindlebox,feedingsystemandthereconstructionofthetoolisdiscussedindetails.FinallyputforwardinthereconstructionofCNCmattersneedingattention.

Keywords:thenumericalcontroltechnology;Modification;lathe

中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：

1我国数控机床技术的现状

随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，反映国家的机械制造业水平，也成为衡量一个国家综合实力的重要标志。目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。我国机床工业产值已进入世界第3名，机床消费额上升到世界排名第2位，其中普通机床占80%左右。重视对现有机床的改造，利用数控技术对普通机床进行改造，降低成本，为企业提高生产效益。

2车床数控改造的必要性

普通机床因为自身的原因，无法加工含有曲线、曲面等复杂的零件，而且加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等缺点，利用数控技术改造后的简易数控机床不但可加工含有曲线、曲面等复杂的零件，而且能够实现加工的柔性自动化，同时加工效率也比传统机床提高3-10倍。简易数控系统有很多优点，操作方便，工作可靠，编程简单，而且价格也低廉，仅为全功能数控系统价格的三分之一至十分之一，特别适用于形状简单的中小批量、多品种零件的重复生产。机床数控改造的市场很大，有着广阔的发展前景，为生产企业降低加工成本，提高生产效率有较大的帮助。

3车床数控改造的主要内容

数控系统改装大体可以分为两类:一类是现有普通机床上加装数控装置和可编程控制器，另一类是采用更先进的数控系统代替现有数控机床的控制装置。机床改装主要是将机床原有的传动进给系统:主轴箱一走刀箱一溜板箱的传动链改为直接由步进电机驱动机床纵、横两根丝杠的传动机构，以实现由步进电机控制车床两坐标运动的方向、速度、位移量，自动加工出所需的零件。其次是根据生产现场的实际情况，适当进行一些辅助改造，如增加电动转位刀架、安装主轴脉冲发生器、配备电动夹具(电动卡盘、电动液压尾座)、改普通丝杠为滚珠丝杠等，以形成功能更为齐全，适应性更强的数控车床。

3.1数控系统的改造

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小的优点，是普通车床数控改造实现机电一体化的理想控制装置。数控系统采用可编程控制器(PLC)控制，主轴脉冲器的安装，在改造中因为原有的主轴与拖板之间的联系被破坏，为了实现螺纹加工的自动化，必须在主轴上安装一传感器来起到微机与刀具之间的联系作用.安装步骤是先将主轴脉冲发生器安装在支架上，然后装上从动齿轮，再把主动齿轮装在床头箱主轴输出端，最后进行总装。用PLC改造传统继电器控制系统是很好的方法，它可以充分发挥PLC高可靠性、高抗干扰的特点，寿命长、维修量少、查找外部线路简单。用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理，较好地实现了原工艺要求，简化了线路，提高了可靠性和机床的运行率。

3.2主轴箱的改造

主轴部件是机床中最重要的组成部件之一，是体现整台机床技术水平的一个主要标志。如果要提高车床的自动化程度，或者所加工工件需在加工过程中自动变换切削速度，可用双速和四速电动机代替原车床的主电动机。由于多速电动机的功率是随着转速的变化而变化的，应选择功率大一些的电动机。也可采用主轴变频器改造，但费用较高。对普通车床进行数控改造时，一般可保留原有的主传动系统和变速操纵机构，这样既保留了车床的原有功能，又简化了改造量。我们就采取这种方式，对主要轴承进行精度恢复;校正主轴回转精度;将顶盖改为透明材料，便于主轴箱传动的观察;同样改造了变速箱前部，也安装了透明材料，便于学生观察工作原理。

3.3进给系统的改造

CA6136型普通车床采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动，也无法实现自动控制进给。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时，利用滚珠丝杠副摩擦损失小，传动效率高的特点，都将滑动丝杠副更换为滚珠丝杠副。在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们将步进电机与丝杠副通过联轴器直接联接，用PLC进行控制。拆掉原机床的进给箱和溜板箱，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装步进电机和一对齿轮的箱体。滚珠丝杠仍安置在原丝杠的位置。

安装纵向(Z向)步进电机时，先将原来的丝杠车短、车细后装在轴套内，再装在丝杠挂脚内，并且在丝杠挂脚内与步进电机输出轴通过销固定(使用时要落下开合螺母)。为了减小机床冲击惯性和进给失步，应将机床纵向手轮与变速机构拆除。安装横向(X向)步进电机时，将横向进给丝杠车细，装上联接套并与步进电机输出轴固定，且一同固定在溜板上。

3.4刀架的改造

普通机床刀架因为无法自动换刀，所以必须更换为电动刀架，以便实现数控机床快速准确的自动换刀功能，回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制。更换装有减速器的自动回转刀架，刀架本身要求带有三相异步电动机。安装自动回转刀架时，把原有的刀架连同小拖板一起拆除，将自动刀架底座下止口凸白国柱(带偏心套)与中拖板的定位孔相配合，并调整偏心套使自动刀架与中拖板的左侧面对齐，刀架四面与机床X、Z轴平行.最后用四个螺钉与中拖板固定。

车床刀架篇3

关键词电动刀架；电路调试；PLC控制；四工位；故障排除

中图分类号TG659文献标识码A文章编号1674-6708（2012）72-0116-02

数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段，数控车床带有自动换刀装置，自动换刀装置的功能就是储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换。数控车床上使用的回转刀架换刀是一种常见的自动换刀装置。

1车床四工位电动回转刀架的工作原理

数控车床上使用的回转刀架一般是立式的，具有四工位（装有四把刀具）或六工位，由数控机床发出的脉冲指令进行回转和换刀。对于使用回转刀架的数控机床，在加工过程中，回转刀架不但可以存储刀具，而且在切削时要连同刀具一起承受切削力，在加工过程中要完成刀具交换转位、定位夹紧等动作。

1.发信盘；2.推力轴承；3.螺杆螺母副；4.端面齿盘；5.反靠圆盘；6.三相异步电机；7.联轴器；8.蜗杆副；9.反靠销；10.圆柱销；11.上盖圆盘；12.上刀体

四工位电动刀架一般由电动机、机械换刀机构、发讯盘等组成如图1所示，自动回转刀架换刀具体的换刀动作如下：数控系统输出换刀信号——PLC控制信号输出（控制电路中继电器-接触器动作）——刀架电机正向寻刀开始——刀架抬起（螺杆将销盘上升到一定高度）——刀架正转（离合销进入离合盘槽，离合盘槽带动销盘，销盘带动上刀体转位）——检测元件检测到刀位信号——刀架电机开始反转并锁紧——刀架电机断电——加工顺序进行。

2四工位电动回转刀架的电路调试

目前数控车床刀架基本为电动刀架，电动刀架具有很多种类。以用霍尔元件检测到位的刀架最为常见。图2为刀架的电路控制系统硬件接线图，刀架采用三相异步电动机驱动，刀架检测采用霍尔元件。电气控制为控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电动机正转或反转。

刀架在电动机正转换刀，反转锁紧。刀架反转锁紧时刀架电机实际上是一种堵转状态，因此刀架电机反转的时间不能太长，否则可能导致刀架电机的损坏。刀架上每一个刀位都配备一个霍尔元件。霍尔元件的常态是截止，当刀具转到工作位置时，利用磁体和霍尔元件导通，将刀架位置状态发送到PLC数字输入，通过PLC的数字输出，控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电机正转或反转。

3四工位刀架的PLC控制

由数控装置和可编程控制器协调配和完成对数控机床的控制，数控机床上应用的PLC有两类：“内装型”（Bulid-inType）PLC和“独立型”（Stand-aloneType）PLC，现在使用的PLC以内装式居多。可编程控制器主要负责完成与逻辑运算有关的一些动作。

刀架的顺序控制是由PLC通过对刀架的全部I/O信号(xs10、11和xs20、21)的扫描，进行逻辑处理及计算来实现的，为了保证手动换刀和通过T指令进行自动换刀这两种换刀方式的正确性，在系统中设置一些相应的PMC参数来进行保证，手动换刀是用按钮启动的，自动换刀是用T指令触发的，换刀动作、延时控制时间及相应的参数设置如下：

1）刀架电机接收到PLC相应信号后正转，正转有一个最大时间（一般为8s），在参数设计时有一个参数保证，用P2--换刀超时时间来保证；2）霍尔元件检测到所选刀位的有效信号后，停止刀架电动机，并延时（100ms），此时间控制用P4—正转延时时间来控制；3）延时结束后刀架电动机反转锁死刀架，并延时（600ms）,此时间控制用P3—刀具锁紧时间来控制；4）延时结束后停止刀架电动机，换刀完成。

在设计PLC时，还要考虑机床整体安全互锁方面的因素，主要有以下几点：

1）刀架电机在正转时不能反转，此在软件也设计就会与硬件互锁相呼应，起到双重互锁的作用；

2）数控机床出现急停、限位、进给驱动报警或主轴报警时都要禁止刀具的换刀动作；

3）刀架电动机长时间旋转（如8s），而检测不到刀位信号，则应给停止刀架电机，防止刀架电机被损坏并应报警提示；

4）刀架电机过热报警时，停止换刀过程，并禁止自动加工。

按照以上的换刀的动作和互锁要求，根据图2的硬件接线图中的接线设计和图3的换刀流程图，进行四工位刀架的PLC控制。PLC程序按定时循环扫描的方式执行，与换刀相关的程序扫描周期为16ms，用plc1_time表示。程序中利用这一点实现定时（延时）功能。

需要说明的是，在系统的PMC参数中，可以通过修改参数值的方法来改变各个时间的设定的值，在调试时可以进行方便的设置和修改。

4四工位刀架常见故障及排除方法

现以数控车床上常见的四工位刀架为例对数控机床刀架典型的各种故障现象加以分析，确定其排除方法，其它类型的刀架，虽结构、尺寸、元器件型号等各有差异，但故障原因大多雷同，也可参照此法排除。

数控车床的刀架是一个典型的机电一体化的自动化机械，对于刀架的故障检测和分析，要有综合整体的概念，既要耐心细致的分析电气故障又要分析机械故障，必要时，要综合的进行逐个排除，并要认真地进行经验的总结和概括，为以后的故障的诊断和排除积累经验。

参考文献

[1]韩鸿鸾，荣维芝.数控机床结构与维修[M].北京：机械工业出版社，2004，8.

[2]蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M].北京：北京理工大学出版社，2006，8.

[3]黄卫.数控机床与故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2014，8.

[4]杨克冲，陈吉红，郑小年.数控机床电气控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2005，1.

[5]数控车床综合实训系统使用说明书及实验指导书.

车床刀架篇4

关键词：电动刀架数字化改造

中图分类号：TG519.1文献标识码：A文章编号：1003-9082（2013）07-0102-02

一、数控机床刀架改造及方案

数控车床电动刀架是数控车床的重要功能部件，主要完成零件加工过程中的自动换刀。使机床在一次装夹中完成多工序的加工，有效的减少刀具多次装夹带来的加工误差，刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。因此数控车床的刀架选择的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，随着制造业的不断发展，对自动刀架的功能及性能要求也越来越高，原有的四工位刀架常常不能满足盘式零件加工要求。本篇主要介绍如何用卧式六工位电动刀架取代立式四工位刀架，以提高数控机床使用性能。

图1-1所示为数控车床自动回转刀架机电系统，其中包括控制元件、动力源、传动装置、刀架体与检测装置。PMC作为控制装置，通过程序控制电机的起停与正反转，电机作为动力源，通过传动装置控制上刀体的抬起、下降与转动，霍尔元件作为检测元件，检测上刀体是否到位，到位信号反馈给PMC，共同控制电机的运转。

下面从机械与电气两方面做一说明。

二、刀架选择及安装

1.刀架选择

数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式，主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度与加工精度的一致性等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高：尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床需配备易于控制的自动回转刀架，以便一次装夹所需的各种刀具，灵活方便地完成各种几何形状的加工。

电动刀架已经形成了系列产品，国内许多厂家已有定型产品，如：立式四工位刀架、卧式六工位刀架、八工位刀架、十工位、十二工位刀架等，我们在改造时只需要根据产品加工的工艺要求，选用卧式六工位刀架，如下图（b）。

2.刀架安装

与原刀架高度及尺寸相近视，刀架电控系统与原刀架电控系统电平一致，机械参数可以参考同类机床进行类比，中心高不能过高，低了可以用垫板垫；安装尺寸也要合适，可以采用过渡件安装。

3.电气改造及调试

电气控制部分改造分两步，线路改造和刀架控制梯形图的编写。

3.1电气部分改造

电气部分，刀架电机主电路不变，原刀架四个刀位输入信号地址X2.1、X2.2、X2.3、X2.4中，前三个可作为六工位刀位信号使用，刀架的分度由刀架电动机后端的角度编码器进行检测和控制，信号是BCD码，X2.4可作为刀架加紧信号输入，需增加X2.6、X2.5两个输入点作为刀位选通信号及刀架电机过载保护输入端，系统其它电气控制部分不再改动，下图为改装后的原理接线图。

3.2刀架结构及动作分析

经济型数控车床刀架式在普通车床六方位刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，其功能和普通六方位刀架一样：有6个刀位，能夹持六把不同功能的刀具，方刀架回转60°时，刀架交换一个刀位，但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架为例来说明其结构与原理，如下图3.2所示。

3.3刀位信号

3.4自动刀架控制涉及到的I/O信号

PLC输入信号：X2.1～X2.3：1～6号刀到位信号输入；X2.4：热继电器信号输入；

X2.5：行程到达信号输入；X2.6：角度编码器位置选通信号输入；

X2.7：电源空开信号输入；PLC输出信号：Y2.4：刀架正转继电器控制输出；

Y2.5：刀架反转继电器控制输出。

电动机的正反转由接触器KM6、KM7控制，刀架的松开和锁紧靠微动行程开关SQ1进行检测，地址为X2.5。刀架的分度由刀架电动机后端的角度编码器进行检测和控制，信号是BCD码，分别是X2.1、X2.2、X2.3。刀具位置选通脉冲信号为X2.6。电动刀塔过载保护输入信号为X2.4。选通信号X2.6为1时表示刀架已经旋转到某个刀位位置，这时的具体刀位号由X2.1、X2.2、X2.3来确定。

3.5电气设计要求

机床接收到换刀指令（程序的T码指令）后，刀架电动机正转进行松开并分度控制，分度过程中要有转位时间的检测，检测时间设定为10s，每次分度时间超过10s系统就发出分度故障报警。刀架分度并到位后，通过电动机反转进行锁紧和定位控制，为了防止反转时间过长导致电动机过热，要求电动机反转控制时间不得超过0.7s。电动机正反转控制过程中，还要求有正转停止延时时间控制和反转开始的延时时间控制。自动换刀指令执行后，要进行刀架锁紧到位信号的检测，只有检测到该信号，才能完成T代码功能。自动换刀过程中，要求有电动机过载、短路及温度过高保护，并有相应的报警信息显示。自动运行中，程序的T代码错误（T=0或T>7）时相应有报警信息显示。

3.6控制软件的设计

电动刀架控制系统软件执行过程为：换刀系统接收到换刀指令后，系统首先读取刀号存储单元中存储的当前刀位号码，并将该存储单元中的刀位号与换刀指令给出的刀位号比较，如果相同，则不需换刀，系统继续向下执行程序；如果当前刀位号码与换刀指令给出的刀位号不相同，则PMC的Y2.4脚输出高电平控制刀架电机正转，并不断检测刀位到位信号，当检测到刀位到位信号后，PMC的Y2.4脚输出低电平，停止刀架运转，同时在Y2.5脚输出高电平，电机反转，同时启动定时器（电机反转的时间必须严格控制，时间过短，刀架无法锁紧，时间过长，会导致电机过载而烧毁），延时时间一到，Y2.5脚输出低电平，电机停止旋转，完成换刀过程。

接下来就要完成FANUC系统PMC刀架控制梯形图的编制，根据刀架换刀流程及I/O分配地址，完成刀架控制梯形图的编写。

对一台特定的数控机床，只要能满足控制要求，对梯形图的结构、规模并没有硬性的规定，我们可以按思路和逻辑方案进行编程。但理想的梯形图程序除能满足机床的控制要求外，还应具有最少的步数、最短的处理时间和易于理解的逻辑关系。

3.7调试

3.7.1顺序程序的输入、调试

车床刀架篇5

关键词：数控车床霍尔开关继电器伺服驱动

一、换刀装置故障

数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。

故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。

故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给plc。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24v供电正常,gnd线路为正常,t1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。

解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。

故障二:一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。

故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24v供电电压为0v,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24v线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

故障三:一台配有fanuc-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。

故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。

解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。

二、稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24v有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是i/o接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与i/o接口有关,于是打开电气柜观察发现i/o接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为i/o接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24v+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些i/o接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24v信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

三、系统程序锁故障

一台数控车,配有fanuc-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编辑程序,并伴有报警。

故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现x56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使plc逻辑关系不正确,才出现以上故障。

解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。

四、结束语

以上维修案例,可作为类似故障的排除参考。一般地,对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性,如一个开关,一个线接头,一个螺钉都会是都会是故障原因,参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,有利于提高维修的效率。

参考文献:

[1]fanuc-0i-mate使用说明书.

[2]大连机床集团数控车床电器说明书.

[3]广州数控gsk980t使用说明书.

车床刀架篇6

【关键词】飞翔创新；铣床；车床；改进跟刀架；支撑爪

1.引言

武汉理工大学工程训练中心特色文化创新品牌有“飞雕创新”、“飞翔创新”、“飞跃创新”，包括“理论、教学、工艺、技术、材料”等创新[2]。其中，有些已经走出国门。下面介绍的“飞翔创新”为铣床及车床的创新，具有一定的推广价值和代表性。

2.铣床吊架注油油塞三种飞翔改进方法

齐二机床集团有限公司生产的万能升降台铣床X6132C吊架注油油塞（见图1）由于设计存在问题，其注油油塞相比其他铣床明显偏低，储油箱储油不够，经常出现轴瓦和轴抱死现象，铣床不能正常工作。为此，注油油塞必须加以改进。我们在实践中一共总结有三种改进方法，并命名为：“飞翔改进”[3]。可供维修机床人员参考借鉴。

改进方法一：直接购买带有排气功能的特殊堵头（见图2）。此堵头是带有排气功能的特殊堵头，可在设备末端进行排气提高液压系统的稳定性，降低油的油温。但不宜购买得到，主要在台湾产的机床使用较多，国内机床很少使用。此改进效果一般。

图1X6132C型万能升降铣床的油塞

图2带有排气功能的特殊堵头

改进方法二：在原油塞中心钻孔排气，钻头直接为3～4mm。此方法最简单快捷，成本最低，但效果较差。

改进方法三：外加针阀式注油杯（见图3），并通过自制弯管采用螺纹联接。此改进较复杂，但效果最好。改进装置见图4。

图3针阀式注油杯

图4使用针阀式注油杯滴油装置后的X6132C型铣床

3.跟刀架的飞翔改进方法[4]

3.1改进方案

针对跟刀架支撑爪的磨损，对此提出改进措施。在支撑爪前端设有滚动轴承代替之前球墨铸铁与轴类工件接触。支撑爪和刀具共同夹持工件，为了提高车削时的稳定性，在每个支撑爪的前端设有两个滚动轴承，共同作用，其改进后的支撑爪如图5所示。用支架组合代替支撑爪前端球墨铸铁块，在支架1上安装两个滚动轴承3，用销轴2穿过轴承和垫圈5，销轴保证了轴承在纵向位置上的稳定，垫圈保证了轴承不左右晃动，再用螺钉4固定销轴。

图5跟刀架支撑爪改进后简图

3.2改进后跟刀架的特点

1）变滑动摩擦为滚动摩擦。克服了改进前支撑爪前端球墨铸铁的磨损问题。

2）采用双轴承。采用双滚动轴承加大接触面积，能够保证车削时的精度要求。

3）能提高工件的允许转速，改善加工质量。使得高速车削细长轴类零件得以实现。

将改进后的支架组合安装在跟刀架活动套筒内，其结构简图如图6所示。

图6改进后跟刀架简图

4.车床中心架支撑爪材料的飞翔改进[5]

4.1简介中心架

在生产中，长轴类工件的加工往往需要支撑架，目前普通车床上普遍通过使用中心架来支撑长轴，配合顶尖进行加工，中心架如图7所示。中心架关键部件是支撑爪。支撑爪的材料硬度必须低于长轴材料硬度，以保证长轴加工过程不被磨损。目前使用的支撑爪材料为球墨铸铁。

图7中心架图示

4.2支撑爪现状分析

工厂普遍使用球墨铸铁作为支撑爪材料。有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，但是作为支撑爪，球墨铸铁与转动工件直接接触，运动的长轴势必造成支撑爪的磨损，内凹严重。磨损如图8所示。

图8被磨损的支撑爪

4.3飞翔材料改进方案

将支撑爪材料改为镍硬铸铁，在保证工件不被磨损的前提下，采用镍硬铸铁，将极大提高支撑爪耐磨性能。将镍硬铸铁应用在支撑爪上，不但能降低因磨损更换带来的经济损失，更能保证加工工件的精密性。传统中心架上的支撑爪用球墨铸铁做材料，在加工旋转的长轴容易磨损，改用镍硬铸铁做材料后，不但能保证长轴不被划伤，而且其具有高耐磨性，磨损量小，所带来的经济效应高，减少工厂工人操作量同时，更好的保证了轴的精密性。

5.结束语

总之，以上介绍的武汉理工大学工程训练中心的品牌“飞翔创新”，不仅大学的工程训练中心可以借鉴，而且其他工厂加工人员也可根据实际情况合理借鉴。

参考文献：

[1]李玉珠，郑卫刚.浅谈一流大学工程训练中心软实力及巧实力建设[J].网友世界，2012（12）：56-58.

[2]王松，郑卫刚.飞雕机床单杆双刃刀具的制作[J].机床与液压，2011（4）：139-140.

[3]李玉珠，郑卫刚.铣床X6132C吊架注油油塞三种“飞翔改进法”[J].金属加工冷加工，2013（2）：74.

[4]冯小飞，郑卫刚.车床跟刀架的改进[J].机床与液压，2013（12）：

55-56.