作品名稱：數控刀架的安裝與調試
學校名稱：滄州職業技術學院
參賽隊伍：機械系—洪強
課程內容
本次課程內容包含：目標要求；任務介紹；相關知識；任務實施；任務總結。
一、目標要求：
專業能力：1、清楚刀架的結構；2、能診斷刀架常見故障產生的原因；3、具備順利排除刀架常見的故障的能力；4、能進行對刀架的日常維護保養。
社會能力：1、具有良好的職業道德和敬業精神；2、具有團結協作精神；3、具有良好溝通能力。
方法能力：1、具有通過PPT、網絡、參考書等學習知識的能力；2、具有通過操作實踐進行技術歸納提煉的能力。
二、任務介紹
刀架類型：CK6136數控車床使用的立式四工位LDB4電動刀架。
故障現象：數控車床正常啟動后換刀，在換刀過程中，刀具停止位置與所指定刀號不一致，或與理想的停止位置有一定角度的偏差。即，想換2號刀，刀架回轉后停在3號刀的位置；或者是雖然停在2號刀的位置，但此時刀架端面與主軸軸線不垂直，有一定角度偏差。
三、相關知識
1.數控刀架類型
1.1排式刀架：刀架夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的X坐標軸方向排列在橫向滑板上，如圖所示。一把刀具完成車削后，橫向滑板只要按程序沿X軸移動預先設定的距離，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了換刀動作。這種換刀方式迅速省時，有利于提高機床的生產效率。
1.2立式回轉刀架：立式回轉刀架的刀架回轉軸與安裝底面相對垂直，一般通過機電系統控制來實現自動換刀動作。根據加工要求可設計成四方或六方刀架，并相應地可以安裝4把刀具或6把刀具，其中立式4工位刀架應用較多。
1.3臥式回轉刀架：臥式回轉刀架的回轉軸與安裝底面相對平行，每個刀位可安裝固定切削刀具，亦可安裝旋轉切削工具，可使復雜型體通過一次裝夾便可完成車削內外圓、端面、銑槽、攻絲、銑多邊形等多種工序的加工。
2. LDB4電動刀架結構及工作原理
2.1 LDB4刀架結構
LDB4四工位回轉刀架是經濟型數控車床上采用的一種最簡單的換刀裝置，主要用于加工軸類零件。在工作過程中要求具有抗強力切削的剛度和換刀時的回轉定位精度，該類刀架由刀架電動機、蝸輪和蝸桿機構、螺旋升桿、導向主軸、刀架底座、刀架上刀體和下刀體、齒盤、鎖緊壓板、反靠銷、鎖緊螺母、霍爾元件（發訊盤）定位系統、磁鋼、保護端蓋等組成。
2.2 LDB4刀架工作原理
數控系統發出換刀信號，控制正轉繼電器動作，電機正轉，通過左右聯軸器帶動蝸桿、蝸桿帶動蝸輪、蝸輪帶動螺桿旋轉，螺母開始上升，同時螺桿帶動離合盤轉動，離合銷在離合盤平面上滑動，當螺母上升至一定高度時，三端齒嚙合脫開，離合銷進入離合盤槽中，此時螺桿帶動離合盤、離合銷、螺母、上刀體、外端齒及反靠銷開始轉位，反靠銷從反靠盤槽中爬出，即上刀體開始換刀動作。
當上刀體轉到所需刀位時，霍爾元件電路發出到位信號，正轉繼電器松開、反轉繼電器吸合，電機開始反轉，螺桿帶動離合盤、離合銷、反靠銷、上刀體反轉。當反靠銷在反靠盤平面上移動經過反靠槽時，反靠銷被彈簧彈入反靠槽。由于反靠銷進入反靠槽，反靠銷直角面與反靠槽直角面相互頂住（刀架完成粗定位），阻止了反靠銷、離合銷、上刀體的轉動，此時離合盤在螺桿的帶動下繼續反轉，離合銷從離合盤槽中爬出，螺母開始下降，直至三端齒完全嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。此時，反轉時間到，反轉繼電器松開，電機停止轉動。延時繼電器動作，切斷電源，電機停轉，并向數控系統發出換刀完成信號，加工程序開始。
3.刀架常見故障及維修方法
3.1刀架旋轉失控
故障現象：換刀時刀架旋轉失控，刀架可能旋轉多圈而不能停止到位，且故障時有時無，沒有規律。
故障分析與排除：根據故障現象可以判定主要是刀架控制系統方面的原因。應該從發訊盤和刀位線路檢查：⑴檢查刀架到位信號是否發出，若沒有到位信號，則是發訊盤故障。可檢查：發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接。⑵當僅出現某號刀不能定位時，則一般是由于該號刀位線斷路所致。可能是此位刀的霍爾元件損壞或此刀位信號線斷路，造成系統無法檢測到位信號。
3.2刀架回轉定位精度不準
故障現象：在換刀過程中，刀架停止的位置與所指定的刀號不一致，或與理想的停止位置有一定角度的偏差。
故障分析與排除：根據故障現象判定主要是機械部分和定位檢測元件的原因。⑴檢查定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷使其靈活或更換彈簧。⑵檢查棘輪與蝸桿連接是否斷開，若斷開，需更換連接銷。⑶檢查某些機械部件是否磨損嚴重，已不能通過常規的調整、刀具間隙補償等來解決，需整體更換。⑷檢查霍爾元件與磁鐵是否錯位，此時，應重新調整刀架軸上的鎖緊螺母，使4個霍爾元件開關與感應磁鐵逐一對應并鎖緊螺母。
3.3刀架不能正常鎖緊
故障現象：在換刀過程中，刀架有時轉位正常，有時出現轉位刀架不鎖緊，同時“進給保持”燈亮，刀架停止運動。
故障分析與排除：該故障現象應該是PMC控制程序或機械部分所致。⑴檢查夾緊開關位置是否不當，并調整至正常位置。⑵檢查其相應線路繼電器是否能正常工作，并更換繼電器。⑶檢查刀架內部機械配合是否松動。有時會出現由于內齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不準。⑷“進給保持燈亮”說明刀架不能結束轉位動作，保持松開狀態。檢查奇偶校驗開關和由開關到數控系統I/O板線路是否有松動。⑸系統反鎖時間不夠長:調整系統反鎖時間參數即可（新刀架反鎖時間ｔ＝１.2ｓ即可）。
四、任務實施
1. 拆開刀架
2. 查找原因：根據故障現象，結合刀架常見故障及維修方法的◆ 3.2刀架回轉定位精度不準的排除方法，發現霍爾元件與磁鐵發生了錯位。
3. 排除故障
重新調整刀架軸上的鎖緊螺母，使4個霍爾元件開關與感應磁鐵逐一對齊，并鎖緊螺母。當程序指令刀架更換2號刀具時，刀架電機驅動刀架旋轉，磁鋼隨上刀體一同旋轉，而此時的發信盤固定不動，可是由于鎖緊螺母松動，發信盤和刀體發生了相對的轉動而導致此故障的產生。
五、任務總結
數控機床刀架涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的技術，一旦出現某種故障現象，應根據不同故障類型，找準原因，方能及時排除故障。
注：1.調整霍爾元件與磁鋼的相對位置，應在刀架鎖緊狀態下進行，拆卸時要打標記；
2. 刀架每分鐘換刀次數不得超過6次，否則會燒壞電機；
3.如發生撞車，應檢查中軸、定位銷、外端齒盤是否損壞、變形或松動；
4.切勿將刀位信號線與電源正極短路，否則會損壞發訊盤。
