数控车床回转刀架电气故障检修

程国仙

摘 要：本文主要介绍了在数控机床维修课程中，如何对与GSK988T数控车床相适应的四工位回转式刀架进行电气故障检修，通过列举日常教学过程中出现的与之相关的电气故障排除的案例，结合学生所学的PLC知识，运用数控系统自身的系统状态监视功能对刀架进行相应的故障检测分析。

关键词：数控车床 回转式刀架 电气故障 检修 PLC状态

一、问题的提出

在数控机床维修课程教学过程中，如果一味地运用原始的检测手段进行故障检修，就会耗费较长的时间。因此利用数控系统自身的状态监测功能可以有效地提升数控机床维修效率。在数控车床常见故障中，数控车床刀架的故障占数控车床故障比例较高。

数控车床换刀一般的过程是：换刀电动机接到换刀信号后，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，由发讯盘上的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。刀具换位后，电动机反转锁紧刀架。

那么能否根据对数控机床输入输出信号的监测对数控车床刀架进行相应的检修呢？

二、刀架故障情况初步判断方法

1.问

在接到维修要求时，应仔细聆听操作工反映的现象，对产生疑问的地方，应询问清楚，以便排除人为因素造成的问题。

2.听

先让刀架分别在手动和自动的模式下运行，现场聆听刀架运转声音，以便观察是否存在异常噪声。

3.看

（1）看刀架运转过程是否正常。

（2）观察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕迹，以便判断刀架是否锁紧，重复定位是否良好。

4.转

对有故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式转动刀架。对于四工位刀架，其蜗杆端部都有一个6mm内六角孔，可以先拆除该处一颗密封螺钉，再用六角扳手或螺钉旋具转动蜗杆，使刀架进行转位、锁紧。

三、运用数控系统面板进行刀架运行的监视

在通常情况下，数控系统内部程序都不会出现丢失或人为更改的情况，因此在检修时，我们可以对PLC程序监视检查外部输入输出信号的有无，但PLC程序比较长，无法在同一界面上对不同信号进行监视。因此，对于较多信号点的程序，我们可以不用逐行查看系统PLC程序，而可以直接根据数控系统说明书找到与刀架相关的输入输出信号，这样就可以快捷地实现对运动部件信号的检测。

在GSK988T数控车床刀架中，使用的信号分别为：X1.7对应1号刀位信号、X2.0对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号，输出信号为：Y1.6对于刀架正转启停信号、Y1.7对于刀架反转启停信号。

在进行信号的检测时，我们可以根据数控车床输入接口信号和输出接口信号的接线图（图1、图2）进行检测。

图1 GSK988T输入接口信号 图2 GSK988T输出接口信号

数控车床工作时换刀形式有两种，一种为手动模式，用手动操作按顺序更换刀具；另一种是在手动数据输入或自动模式下进行的自动换刀，可以按顺序更换，也可以进行跳跃式更换。这两种模式都有相对应的PLC换刀程序进行控制，它可以由数控系统界面：系统→梯形图→监视→选择对应的梯形图进入，进行监视。但是由于程序较长，一个界面通常无法进行良好的监视，因此不便于监测。但在熟悉了系统刀架换刀过程及在换刀过程中所需要用到的相关信号后，操作者就可以直接在PLC状态界面下进行监视，由系统→梯形图→PLC状态→X、Y、F、G进入到相应界面。

四、运用数控系统监视PLC状态的功能处理与刀架相关的几个故障

1.刀架旋转不停后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后旋转10秒后停止，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：故障原因有可能是下一把刀的信号出现丢失，导致系统无法搜索到刀位信号。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下，直接执行寻找换刀之前的刀位，在换刀完成后，再执行之前的手动模式换刀操作。同时，观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现下一把刀具没有信号反馈，当前刀具X1.7和另外两个刀位信号都有反馈，而X2.0的信号没有反馈，因此输出信号只有Y1.6刀架正转有动作，而刀架反转信号Y1.7始终没有动作。通过检测发讯盘信号，发现与X2.0信号相连的刀位信号线出现断路。在线路连接好之后，重新执行相应操作，刀架恢复正常。但有时也存在发讯盘上对应刀位信号的霍尔元件出现问题的情况，我们在利用万用表对霍尔元件进行检测后发现，发讯元件失效，经更换后换刀恢复正常。

2.换刀启动到下一刀位后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后，旋转到下一刀位后停止，没有反转锁紧刀架的动作。在10秒钟后，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：此故障有可能是由于刀架的反转锁紧信号给出后没有执行的原因。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下直接执行寻找换刀之前的刀位。同时观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现当前刀具X1.7和下一把刀具信号都有反馈，刀架输出信号Y1.6刀架正转有动作，刀架反转信号Y1.7也有动作。通过检测发现，与刀架反转信号Y1.7相连的中间继电器线圈触头位置出现严重腐蚀，继电器未能动作，从而无法执行反转动作。在修复触头后，刀架恢复正常。

3.刀架不能正转启动换刀

故障现象：无论是在手动模式下，还是在手动数据输入或自动模式下进行刀架换刀，刀架不能够旋转换刀。

故障分析：故障原因有可能是在刀架正转信号给出后没有执行。

故障排除：通过监视PLC状态，我们发现在复位后重新执行换刀时，输出信号Y1.6有信号发出，而且此时与该信号相接的中间继电器得电动作，但是驱动刀架正转的接触器没有动作。经过检测发现，与该接触器相连的线路被老鼠咬坏，出现断路。经修复后，刀架恢复正常运转。

五、刀架其他常见电气故障发生原因及排除方法

1.电动机故障

（1）故障现象：换刀一开始出现反转。

故障分析：三相电源线相序接反。

故障排除：立即切断电源，调整三相电源相序。

（2）故障现象：刀架接触器吸合时出现噪音，不能吸合。

故障分析：电压过低。

故障排除：待电源电压正常后，再使用或提供稳压电源。

（3）故障现象：正转时接触器有动作，但电动机不转。

故障分析：电动机损坏或是电动机的驱动线出现断线现象。

故障排除：更换电动机或修复断路点。

2.刀架换刀完成后出现松动，刀架锁不紧

故障分析：系统反锁时间不够长。

故障排除：调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间t=1.2s）。

参考文献：

[1]李元博.数控车床立式四方刀架故障维修[J].科技创新导报，2013（17）.

[2]谈治国.数控车床四工位刀架的维修[J].金属加工（冷加工），2010（5）.

（作者单位：广东省机械高级技工学校）endprint

摘 要：本文主要介绍了在数控机床维修课程中，如何对与GSK988T数控车床相适应的四工位回转式刀架进行电气故障检修，通过列举日常教学过程中出现的与之相关的电气故障排除的案例，结合学生所学的PLC知识，运用数控系统自身的系统状态监视功能对刀架进行相应的故障检测分析。

关键词：数控车床 回转式刀架 电气故障 检修 PLC状态

一、问题的提出

在数控机床维修课程教学过程中，如果一味地运用原始的检测手段进行故障检修，就会耗费较长的时间。因此利用数控系统自身的状态监测功能可以有效地提升数控机床维修效率。在数控车床常见故障中，数控车床刀架的故障占数控车床故障比例较高。

数控车床换刀一般的过程是：换刀电动机接到换刀信号后，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，由发讯盘上的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。刀具换位后，电动机反转锁紧刀架。

那么能否根据对数控机床输入输出信号的监测对数控车床刀架进行相应的检修呢？

二、刀架故障情况初步判断方法

1.问

在接到维修要求时，应仔细聆听操作工反映的现象，对产生疑问的地方，应询问清楚，以便排除人为因素造成的问题。

2.听

先让刀架分别在手动和自动的模式下运行，现场聆听刀架运转声音，以便观察是否存在异常噪声。

3.看

（1）看刀架运转过程是否正常。

（2）观察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕迹，以便判断刀架是否锁紧，重复定位是否良好。

4.转

对有故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式转动刀架。对于四工位刀架，其蜗杆端部都有一个6mm内六角孔，可以先拆除该处一颗密封螺钉，再用六角扳手或螺钉旋具转动蜗杆，使刀架进行转位、锁紧。

三、运用数控系统面板进行刀架运行的监视

在通常情况下，数控系统内部程序都不会出现丢失或人为更改的情况，因此在检修时，我们可以对PLC程序监视检查外部输入输出信号的有无，但PLC程序比较长，无法在同一界面上对不同信号进行监视。因此，对于较多信号点的程序，我们可以不用逐行查看系统PLC程序，而可以直接根据数控系统说明书找到与刀架相关的输入输出信号，这样就可以快捷地实现对运动部件信号的检测。

在GSK988T数控车床刀架中，使用的信号分别为：X1.7对应1号刀位信号、X2.0对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号，输出信号为：Y1.6对于刀架正转启停信号、Y1.7对于刀架反转启停信号。

在进行信号的检测时，我们可以根据数控车床输入接口信号和输出接口信号的接线图（图1、图2）进行检测。

图1 GSK988T输入接口信号 图2 GSK988T输出接口信号

数控车床工作时换刀形式有两种，一种为手动模式，用手动操作按顺序更换刀具；另一种是在手动数据输入或自动模式下进行的自动换刀，可以按顺序更换，也可以进行跳跃式更换。这两种模式都有相对应的PLC换刀程序进行控制，它可以由数控系统界面：系统→梯形图→监视→选择对应的梯形图进入，进行监视。但是由于程序较长，一个界面通常无法进行良好的监视，因此不便于监测。但在熟悉了系统刀架换刀过程及在换刀过程中所需要用到的相关信号后，操作者就可以直接在PLC状态界面下进行监视，由系统→梯形图→PLC状态→X、Y、F、G进入到相应界面。

四、运用数控系统监视PLC状态的功能处理与刀架相关的几个故障

1.刀架旋转不停后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后旋转10秒后停止，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：故障原因有可能是下一把刀的信号出现丢失，导致系统无法搜索到刀位信号。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下，直接执行寻找换刀之前的刀位，在换刀完成后，再执行之前的手动模式换刀操作。同时，观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现下一把刀具没有信号反馈，当前刀具X1.7和另外两个刀位信号都有反馈，而X2.0的信号没有反馈，因此输出信号只有Y1.6刀架正转有动作，而刀架反转信号Y1.7始终没有动作。通过检测发讯盘信号，发现与X2.0信号相连的刀位信号线出现断路。在线路连接好之后，重新执行相应操作，刀架恢复正常。但有时也存在发讯盘上对应刀位信号的霍尔元件出现问题的情况，我们在利用万用表对霍尔元件进行检测后发现，发讯元件失效，经更换后换刀恢复正常。

2.换刀启动到下一刀位后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后，旋转到下一刀位后停止，没有反转锁紧刀架的动作。在10秒钟后，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：此故障有可能是由于刀架的反转锁紧信号给出后没有执行的原因。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下直接执行寻找换刀之前的刀位。同时观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现当前刀具X1.7和下一把刀具信号都有反馈，刀架输出信号Y1.6刀架正转有动作，刀架反转信号Y1.7也有动作。通过检测发现，与刀架反转信号Y1.7相连的中间继电器线圈触头位置出现严重腐蚀，继电器未能动作，从而无法执行反转动作。在修复触头后，刀架恢复正常。

3.刀架不能正转启动换刀

故障现象：无论是在手动模式下，还是在手动数据输入或自动模式下进行刀架换刀，刀架不能够旋转换刀。

故障分析：故障原因有可能是在刀架正转信号给出后没有执行。

故障排除：通过监视PLC状态，我们发现在复位后重新执行换刀时，输出信号Y1.6有信号发出，而且此时与该信号相接的中间继电器得电动作，但是驱动刀架正转的接触器没有动作。经过检测发现，与该接触器相连的线路被老鼠咬坏，出现断路。经修复后，刀架恢复正常运转。

五、刀架其他常见电气故障发生原因及排除方法

1.电动机故障

（1）故障现象：换刀一开始出现反转。

故障分析：三相电源线相序接反。

故障排除：立即切断电源，调整三相电源相序。

（2）故障现象：刀架接触器吸合时出现噪音，不能吸合。

故障分析：电压过低。

故障排除：待电源电压正常后，再使用或提供稳压电源。

（3）故障现象：正转时接触器有动作，但电动机不转。

故障分析：电动机损坏或是电动机的驱动线出现断线现象。

故障排除：更换电动机或修复断路点。

2.刀架换刀完成后出现松动，刀架锁不紧

故障分析：系统反锁时间不够长。

故障排除：调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间t=1.2s）。

参考文献：

[1]李元博.数控车床立式四方刀架故障维修[J].科技创新导报，2013（17）.

[2]谈治国.数控车床四工位刀架的维修[J].金属加工（冷加工），2010（5）.

（作者单位：广东省机械高级技工学校）endprint

摘 要：本文主要介绍了在数控机床维修课程中，如何对与GSK988T数控车床相适应的四工位回转式刀架进行电气故障检修，通过列举日常教学过程中出现的与之相关的电气故障排除的案例，结合学生所学的PLC知识，运用数控系统自身的系统状态监视功能对刀架进行相应的故障检测分析。

关键词：数控车床 回转式刀架 电气故障 检修 PLC状态

一、问题的提出

在数控机床维修课程教学过程中，如果一味地运用原始的检测手段进行故障检修，就会耗费较长的时间。因此利用数控系统自身的状态监测功能可以有效地提升数控机床维修效率。在数控车床常见故障中，数控车床刀架的故障占数控车床故障比例较高。

数控车床换刀一般的过程是：换刀电动机接到换刀信号后，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，由发讯盘上的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。刀具换位后，电动机反转锁紧刀架。

那么能否根据对数控机床输入输出信号的监测对数控车床刀架进行相应的检修呢？

二、刀架故障情况初步判断方法

1.问

在接到维修要求时，应仔细聆听操作工反映的现象，对产生疑问的地方，应询问清楚，以便排除人为因素造成的问题。

2.听

先让刀架分别在手动和自动的模式下运行，现场聆听刀架运转声音，以便观察是否存在异常噪声。

3.看

（1）看刀架运转过程是否正常。

（2）观察被加工零件的精度以及零件表面切屑痕迹，以便判断刀架是否锁紧，重复定位是否良好。

4.转

对有故障的刀架，不要急于拆卸，可用手工方式转动刀架。对于四工位刀架，其蜗杆端部都有一个6mm内六角孔，可以先拆除该处一颗密封螺钉，再用六角扳手或螺钉旋具转动蜗杆，使刀架进行转位、锁紧。

三、运用数控系统面板进行刀架运行的监视

在通常情况下，数控系统内部程序都不会出现丢失或人为更改的情况，因此在检修时，我们可以对PLC程序监视检查外部输入输出信号的有无，但PLC程序比较长，无法在同一界面上对不同信号进行监视。因此，对于较多信号点的程序，我们可以不用逐行查看系统PLC程序，而可以直接根据数控系统说明书找到与刀架相关的输入输出信号，这样就可以快捷地实现对运动部件信号的检测。

在GSK988T数控车床刀架中，使用的信号分别为：X1.7对应1号刀位信号、X2.0对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号、X2.1对应1号刀位信号，输出信号为：Y1.6对于刀架正转启停信号、Y1.7对于刀架反转启停信号。

在进行信号的检测时，我们可以根据数控车床输入接口信号和输出接口信号的接线图（图1、图2）进行检测。

图1 GSK988T输入接口信号 图2 GSK988T输出接口信号

数控车床工作时换刀形式有两种，一种为手动模式，用手动操作按顺序更换刀具；另一种是在手动数据输入或自动模式下进行的自动换刀，可以按顺序更换，也可以进行跳跃式更换。这两种模式都有相对应的PLC换刀程序进行控制，它可以由数控系统界面：系统→梯形图→监视→选择对应的梯形图进入，进行监视。但是由于程序较长，一个界面通常无法进行良好的监视，因此不便于监测。但在熟悉了系统刀架换刀过程及在换刀过程中所需要用到的相关信号后，操作者就可以直接在PLC状态界面下进行监视，由系统→梯形图→PLC状态→X、Y、F、G进入到相应界面。

四、运用数控系统监视PLC状态的功能处理与刀架相关的几个故障

1.刀架旋转不停后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后旋转10秒后停止，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：故障原因有可能是下一把刀的信号出现丢失，导致系统无法搜索到刀位信号。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下，直接执行寻找换刀之前的刀位，在换刀完成后，再执行之前的手动模式换刀操作。同时，观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现下一把刀具没有信号反馈，当前刀具X1.7和另外两个刀位信号都有反馈，而X2.0的信号没有反馈，因此输出信号只有Y1.6刀架正转有动作，而刀架反转信号Y1.7始终没有动作。通过检测发讯盘信号，发现与X2.0信号相连的刀位信号线出现断路。在线路连接好之后，重新执行相应操作，刀架恢复正常。但有时也存在发讯盘上对应刀位信号的霍尔元件出现问题的情况，我们在利用万用表对霍尔元件进行检测后发现，发讯元件失效，经更换后换刀恢复正常。

2.换刀启动到下一刀位后中断

故障现象：刀架在手动模式下给出换刀指令后，旋转到下一刀位后停止，没有反转锁紧刀架的动作。在10秒钟后，系统出现刀具无法找到和换刀超时的故障报警。

故障分析：此故障有可能是由于刀架的反转锁紧信号给出后没有执行的原因。

故障排除：在手动数据输入或在自动模式下直接执行寻找换刀之前的刀位。同时观察GSK988T数控系统的输入输出信号，发现当前刀具X1.7和下一把刀具信号都有反馈，刀架输出信号Y1.6刀架正转有动作，刀架反转信号Y1.7也有动作。通过检测发现，与刀架反转信号Y1.7相连的中间继电器线圈触头位置出现严重腐蚀，继电器未能动作，从而无法执行反转动作。在修复触头后，刀架恢复正常。

3.刀架不能正转启动换刀

故障现象：无论是在手动模式下，还是在手动数据输入或自动模式下进行刀架换刀，刀架不能够旋转换刀。

故障分析：故障原因有可能是在刀架正转信号给出后没有执行。

故障排除：通过监视PLC状态，我们发现在复位后重新执行换刀时，输出信号Y1.6有信号发出，而且此时与该信号相接的中间继电器得电动作，但是驱动刀架正转的接触器没有动作。经过检测发现，与该接触器相连的线路被老鼠咬坏，出现断路。经修复后，刀架恢复正常运转。

五、刀架其他常见电气故障发生原因及排除方法

1.电动机故障

（1）故障现象：换刀一开始出现反转。

故障分析：三相电源线相序接反。

故障排除：立即切断电源，调整三相电源相序。

（2）故障现象：刀架接触器吸合时出现噪音，不能吸合。

故障分析：电压过低。

故障排除：待电源电压正常后，再使用或提供稳压电源。

（3）故障现象：正转时接触器有动作，但电动机不转。

故障分析：电动机损坏或是电动机的驱动线出现断线现象。

故障排除：更换电动机或修复断路点。

2.刀架换刀完成后出现松动，刀架锁不紧

故障分析：系统反锁时间不够长。

故障排除：调整系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间t=1.2s）。

参考文献：

[1]李元博.数控车床立式四方刀架故障维修[J].科技创新导报，2013（17）.

[2]谈治国.数控车床四工位刀架的维修[J].金属加工（冷加工），2010（5）.

（作者单位：广东省机械高级技工学校）endprint