杜 晋，朱亚东，张承阳

（扬州职业大学 机械工程学院，江苏 扬州 225009）

LD4型电动刀架是4工位简易型电动刀架，目前，广泛应用于经济型数控车床及实验装置中。随着其数量的不断增多，对该系列电动刀架的故障诊断和维修就显得尤为重要了。

1 LD4型刀架的工作原理

刀架的机械部分，如图1所示，其是由：上下刀架体、定位盘、离合器、蜗杆蜗轮、主轴等组成的。其运动过程大体可分为以下三步。

（1）数控系统发出换刀指令，中间继电器KA1得电动作使正转交流接触器KM1得电动作，刀架电机旋转驱动蜗轮蜗杆机构使上刀架体抬升一定高度。

（2）离合转盘带动上刀架体旋转至指定刀位（由霍尔元器件检测刀位信号）。

（3）当到达指定位置后，KA1释放，KA2得电动作使反转交流接触器KM2得电动作，电机反转，在活动销反靠作用下，使上刀架体下降直至与牙盘啮合、锁紧，至此，整个换刀过程完成。

LD4型刀架采用蜗杆蜗轮传动，该传动机构特点是：结构紧凑，传动比高，振动冲击小，因而，该型号刀架具有体积小、重复定位精度高、可靠性高的特点。

图1 LD4型刀架机械结构图

在数控机床中，LD4型电动刀架通常由CNC控制其运动。如某实验装置采用的SIEMENS 802S系统，其通过内置PLC对刀架进行控制。常见控制方式有两种：一是手动（JOG）方式，即按刀架工位顺次选刀；另一种为手动数据输入（MDA）方式，即根据编制程序指令一次完成换刀动作。4工位分别由4个霍尔元件反馈其刀位信号，其电气控制原理图和I/O接口电路图如图2、图3所示。

图2 电动刀架电气控制原理图

图3 I/O接口电路图

2 LD4型刀架故障诊断及维修

2.1 轴承调整润滑故障

（1）故障现象：在刀架运转时，振动及噪音较大。

（2）故障排除：根据现场情况，分析认为电气控制及检测装置并未发生故障，应为机械故障。打开刀架蜗杆轴承端盖，调整蜗杆轴承并加油润滑，如图4所示，故障排除。

图4 轴承调整润滑部位

图5 霍尔元件信号线缆脱焊部位

2.2 霍尔元件信号线缆脱焊部位故障

（1）故障现象：刀架不能正常定位。

（2）故障排除：根据故障现象，判断应该是检测装置上出现故障。打开刀架罩壳，检查霍尔元件引脚及信号电缆，发现信号线接头已经脱落，如图5所示，重新将信号线接头焊接好，故障排除。

2.3 刀架工位不在正确位置及刀架手动复位故障

（1）故障现象：在手动换刀过程中，刀架上刀架体旋转时，未转到指定刀位，锁紧。

（2）故障排除：根据故障现象，分析认为发生的故障原因可能是在刀架运转过程中，手动换刀操作失误造成。通过检查参数，定义换刀监控时间参数14510[21]为5 s，定义上刀架体卡紧时间参数14510[22]为1.2 s，属正常。拆分电机与刀架体，逆时针转动与蜗杆相连的联轴器，如图6、图7所示，手动使上刀架体顺时针旋转，直至定位销到位后发出“塔”地响声，表明刀架旋转到位，再顺时针旋转联轴器使上刀架体反向锁紧。安装电机后，调试，故障消失。

图6 刀架工位不在正确位置

图7 刀架手动复位

3 结束语

电动刀架作为数控机床或数控实验实训装置的一个重要组成部分，在数控机床切削加工或实验实训过程中，起着重要的作用，刀架的故障往往能够引起整台机床的故障停机。如何准确、有效地排除故障，除了要求具有一定的理论知识，更重要的是注意观察实践中发生的故障实例，以积累故障诊断、维修的经验。

[1]熊 军.数控机床原理与结构[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[2]夏燕兰.数控机床电气控制[M].北京：机械工业出版社，2006.