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摘要：在数控车床生产运行中，经常会遇见一些刀架系统所引发的故障，给车床的顺利生产带来较大的阻碍。因此，快速找出故障所在，缩减维修时间，让设备在最短时间重新投入生产就显得非常重要。本文中作者依据一些数控车床在生产运行中所遭遇的常见问题与故障进行介绍，对于刀架系统运行常见故障进行了分类，并且给出对应的维修方法，同时也介绍了自己的维修心得，以期抛砖引玉，加强业内交流。
关键词：数控车床；刀架系统；故障分析
引言：在数控机床的使用中难免会出现各种各样的故障，大量对于数控机床性能测试的数据显示：对于数控机床主机的可靠性造成最大影响的部位是数控车床转塔刀架，数控车床的刀架系统是国产数控机床的薄弱环节，是影响整台机床可靠性能的关键部件。鉴于此，对于数控车床的刀架系统进行谨慎合理的故障分析，推断刀架系统的缺陷所在，并将故障分析报告提交给相关设计以及使用单位，是提高数控车床刀架系统可靠性，进而有效提高整个系统可靠性的关键所在。
一、了解刀架部件构造特点， 寻找刀架机械故障
数控车床到家系统的构成一般包括蜗杆、蜗轮、丝杠、定位盘、动齿盘、定位销、传动盘、刀台、磁感元件以及微动开关等部件。在车床刀架系统运行时，其换刀动作一般流程如下：首先刀架接到系统所发出的选刀指令，然后电机动作，并且带动蜗杆、蜗轮以及丝杠一起转动，此时动齿盘接收信号并抬起，刀台松开。传动盘动作，并且带动刀台与之一起转动。当转动台转至选刀位置时，磁感元件受力的作用发出信号，电机反转，传动盘与电机同步，也发生反转，并带动刀台一起动作。弹簧弹力作用使定位销进入定位盘定位槽中，锁定刀台不能移动。动齿盘受力的作用向下发生移动，完成锁紧与精定等一系列动作之后锁紧到位，此时微动开关发出信号提示选刀过程结束，电机断电，动作完成。
故障实例： 电路无故障， 刀架无法正常启动。
故障原因以及处理方法：
（1）部件移动不灵敏。解决机械和润滑问题。
（2）定位销滑动润滑不良。在刀架定位销处滴入润滑油。
（3）定位销上的弹簧失灵。更换弹簧。
二、刀架电气电路故障的分析
数控车床的刀架系统一般包含刀架编码器知识、刀架动力线路知识以及PMC控制原理。良好的掌握上述知识，有利于更好的发现并且解决刀架电路的电气故障。
（一）刀架编码器线路故障的维修
刀架编码器的作用是跟踪车床刀架的工作位置，然后编译成信息传递给数控系统，以实现车床刀具之间的自动切换。霍尔元件是编码器的检测元件，其好坏的判断可以通过万用表来完成，只需用万用表测量对应接线点上的电压数值即可。
故障实例： 输入刀号之后可以进行刀架转动， 直接使用换刀键则不能。
故障原因以及处理方法：
1、霍尔元件位置发生偏离，置于磁块前面，在使用手动键进行换刀时，在刀架发生转动的瞬间，立即被检测到就位信号，而后刀架被反转。此时应检查刀架发信盘上的霍尔元件的位置，是否发生了偏离，如果偏离则调整发信盘的位置，使霍尔元件与磁块正面相对。
手动换刀键失灵。更换手动换刀键。
2、刀架动力线路故障以及PMC接线故障的维修
在对于继电器、接触器控制电路和PMC接线图进行分析时，元件的状态往往由线圈通电状态或者断电状态来判定。硬接线系统的接线端子与测试点均是可见的，所以通过使用试电笔、万用表以及示波器等测试工具，对于点电压进行测量就可以判断故障的状态，故障点电流的大小， 故障性质，故障变化状态，故障电路的短路、断路情况以及故障点电阻值的变化，最终找出引发故障的原因。
故障实例： 刀架的个别刀号到达刀位后不停止，但其它刀位情况正常。
（二）故障原因以及处理方法：
1、该位置霍尔元件损坏。首先确认发生故障的刀位，而后在系统上输入指令，让该刀位发生转动，用万用表对于该刀位的信号触点进行测量，观察电压的变化情况，如果没有电压变化，则说明该位置霍尔元件损坏，应及时的更换霍尔元件。
2、此刀位信号线发生了断路，造成到位信号无法被系统跟踪识别。此时可以检查该位置的信号是否与系统的连线上存在断路，如果断路情况属实，只需正确进行连接。
3、系统刀位信号接收电路发生故障。如果经检测可以确定该位置的霍尔元件无故障，刀位信号与系统间也不存在断线情况，可以选择更换主板。
三、熟悉报警提示信息，查找刀架故障
一般说来，刀架报警的提示主要分为两类：硬件报警提示与软件报警提示。硬件报警指示主要指包括数控系统和私服系统在内的各种状态以及对应故障指示灯，观察指示灯的状态并查询相应的功能说明就可以得到相对应的故障情况，以及故障排除方法 ；软件报警指示多指系统软件、PMC 程序与加工程序中的故障，一般说来此类故障均设有报警显示，可以依据显示的报警信号，查找诊断说明手册，就可以找到可能引发故障的原因及对应的故障排除方法。
四、掌握PMC程序以及相关系统参数的含义，寻找刀架控制故障
数控车床的系统内部都嵌有可以在屏幕显示的PMC程序。它一方面接收系统信号并且通过特定程序进行处理，以信息的行驶传递给数控车床；另一方面该程序将自己采集的信号进行处理，处理之后再返回系统，它可以作为系统与机床之间互相传递信息的桥梁，是整个数控机床的控制核心。对于刀架的PMC程序而言，其逻辑较为简单易于理解，在发生故障时有针对性的对于具体逻辑环节进行调试，就可以及时排除普通的数控方面故障。
系统参数作为确定整个系统功能的依据，一旦被错误设定，就可能导致系统性故障，或者一部分功能无效。一般参数都会存放于磁泡存储器，也有的被存放在CMOS RAM中，但该系统由电池支持 ，一旦出现电池电量不足的情况，就容易导致个别数据的丢失。，进而引发机床无法正常工作。此时，可以采用核对、修改参数的方式排除故障。由于用户程序出现问题和 参数发生错误也容易导致故障停机，对此类情况，可以启动系统的自动诊断功能，进行排查与修改 ，确保系统的正常运行。
故障实例： 刀架换刀时发生故障，不能自动换刀。采用手动换刀时，需要等几分钟才能再次换刀。
故障原因以及处理方法： 刀架系统参数设定错误。检查刀补等系统参数，尤其是刀架换刀时间参数，如果存在问题则将其参数值清零，即可排除故障。
结论：本文总结并归纳了数控车床刀架系统一些常见故障，并依据具体故障进行了分析，分享了一些维修中所体会总结的心得。然而数控车床刀架在实际运行过程中，还会出现或这或那的未知故障，因此我们需要不断地进行深入的实践与了解，以解决数控车床刀架在运行中所遇到的问题，提高数控车床生产能力与生产效率，使之达到良好的经济效益。总而言之，实践是最好的老师，我们要在实践中不断总结，积累经验，既要防止“纸上谈兵”现象的发生，也要勤于查找相关资料，及时解决问题。
参考文献：
[1]张英芝，何宇，申桂香，李怀洋，刘 葳.基于TOPSIS法的数控车床刀架系统故障分析[J].制造工艺机床，2011年第9期
[2]贾亚洲，杨兆军.数控机床可靠性国内外现状与技术发展策略[J].中国制造业信息化，2008（04）
[3]徐二当.谈数控车床刀架系统故障维修[J].技术论坛，2013（06）
[4]《数控机床维修技师手册》编委会.数控机床维修技师手册[M].北京： 机械出版社， 2006
[5]张英芝，申桂香，吴甦.基于模糊理论的数控车床故障分析[J].中国机械工程，2009年第19期
关键词：数控车床；刀架系统；故障分析
引言：在数控机床的使用中难免会出现各种各样的故障，大量对于数控机床性能测试的数据显示：对于数控机床主机的可靠性造成最大影响的部位是数控车床转塔刀架，数控车床的刀架系统是国产数控机床的薄弱环节，是影响整台机床可靠性能的关键部件。鉴于此，对于数控车床的刀架系统进行谨慎合理的故障分析，推断刀架系统的缺陷所在，并将故障分析报告提交给相关设计以及使用单位，是提高数控车床刀架系统可靠性，进而有效提高整个系统可靠性的关键所在。
一、了解刀架部件构造特点， 寻找刀架机械故障
数控车床到家系统的构成一般包括蜗杆、蜗轮、丝杠、定位盘、动齿盘、定位销、传动盘、刀台、磁感元件以及微动开关等部件。在车床刀架系统运行时，其换刀动作一般流程如下：首先刀架接到系统所发出的选刀指令，然后电机动作，并且带动蜗杆、蜗轮以及丝杠一起转动，此时动齿盘接收信号并抬起，刀台松开。传动盘动作，并且带动刀台与之一起转动。当转动台转至选刀位置时，磁感元件受力的作用发出信号，电机反转，传动盘与电机同步，也发生反转，并带动刀台一起动作。弹簧弹力作用使定位销进入定位盘定位槽中，锁定刀台不能移动。动齿盘受力的作用向下发生移动，完成锁紧与精定等一系列动作之后锁紧到位，此时微动开关发出信号提示选刀过程结束，电机断电，动作完成。
故障实例： 电路无故障， 刀架无法正常启动。
故障原因以及处理方法：
（1）部件移动不灵敏。解决机械和润滑问题。
（2）定位销滑动润滑不良。在刀架定位销处滴入润滑油。
（3）定位销上的弹簧失灵。更换弹簧。
二、刀架电气电路故障的分析
数控车床的刀架系统一般包含刀架编码器知识、刀架动力线路知识以及PMC控制原理。良好的掌握上述知识，有利于更好的发现并且解决刀架电路的电气故障。
（一）刀架编码器线路故障的维修
刀架编码器的作用是跟踪车床刀架的工作位置，然后编译成信息传递给数控系统，以实现车床刀具之间的自动切换。霍尔元件是编码器的检测元件，其好坏的判断可以通过万用表来完成，只需用万用表测量对应接线点上的电压数值即可。
故障实例： 输入刀号之后可以进行刀架转动， 直接使用换刀键则不能。
故障原因以及处理方法：
1、霍尔元件位置发生偏离，置于磁块前面，在使用手动键进行换刀时，在刀架发生转动的瞬间，立即被检测到就位信号，而后刀架被反转。此时应检查刀架发信盘上的霍尔元件的位置，是否发生了偏离，如果偏离则调整发信盘的位置，使霍尔元件与磁块正面相对。
手动换刀键失灵。更换手动换刀键。
2、刀架动力线路故障以及PMC接线故障的维修
在对于继电器、接触器控制电路和PMC接线图进行分析时，元件的状态往往由线圈通电状态或者断电状态来判定。硬接线系统的接线端子与测试点均是可见的，所以通过使用试电笔、万用表以及示波器等测试工具，对于点电压进行测量就可以判断故障的状态，故障点电流的大小， 故障性质，故障变化状态，故障电路的短路、断路情况以及故障点电阻值的变化，最终找出引发故障的原因。
故障实例： 刀架的个别刀号到达刀位后不停止，但其它刀位情况正常。
（二）故障原因以及处理方法：
1、该位置霍尔元件损坏。首先确认发生故障的刀位，而后在系统上输入指令，让该刀位发生转动，用万用表对于该刀位的信号触点进行测量，观察电压的变化情况，如果没有电压变化，则说明该位置霍尔元件损坏，应及时的更换霍尔元件。
2、此刀位信号线发生了断路，造成到位信号无法被系统跟踪识别。此时可以检查该位置的信号是否与系统的连线上存在断路，如果断路情况属实，只需正确进行连接。
3、系统刀位信号接收电路发生故障。如果经检测可以确定该位置的霍尔元件无故障，刀位信号与系统间也不存在断线情况，可以选择更换主板。
三、熟悉报警提示信息，查找刀架故障
一般说来，刀架报警的提示主要分为两类：硬件报警提示与软件报警提示。硬件报警指示主要指包括数控系统和私服系统在内的各种状态以及对应故障指示灯，观察指示灯的状态并查询相应的功能说明就可以得到相对应的故障情况，以及故障排除方法 ；软件报警指示多指系统软件、PMC 程序与加工程序中的故障，一般说来此类故障均设有报警显示，可以依据显示的报警信号，查找诊断说明手册，就可以找到可能引发故障的原因及对应的故障排除方法。
四、掌握PMC程序以及相关系统参数的含义，寻找刀架控制故障
数控车床的系统内部都嵌有可以在屏幕显示的PMC程序。它一方面接收系统信号并且通过特定程序进行处理，以信息的行驶传递给数控车床；另一方面该程序将自己采集的信号进行处理，处理之后再返回系统，它可以作为系统与机床之间互相传递信息的桥梁，是整个数控机床的控制核心。对于刀架的PMC程序而言，其逻辑较为简单易于理解，在发生故障时有针对性的对于具体逻辑环节进行调试，就可以及时排除普通的数控方面故障。
系统参数作为确定整个系统功能的依据，一旦被错误设定，就可能导致系统性故障，或者一部分功能无效。一般参数都会存放于磁泡存储器，也有的被存放在CMOS RAM中，但该系统由电池支持 ，一旦出现电池电量不足的情况，就容易导致个别数据的丢失。，进而引发机床无法正常工作。此时，可以采用核对、修改参数的方式排除故障。由于用户程序出现问题和 参数发生错误也容易导致故障停机，对此类情况，可以启动系统的自动诊断功能，进行排查与修改 ，确保系统的正常运行。
故障实例： 刀架换刀时发生故障，不能自动换刀。采用手动换刀时，需要等几分钟才能再次换刀。
故障原因以及处理方法： 刀架系统参数设定错误。检查刀补等系统参数，尤其是刀架换刀时间参数，如果存在问题则将其参数值清零，即可排除故障。
结论：本文总结并归纳了数控车床刀架系统一些常见故障，并依据具体故障进行了分析，分享了一些维修中所体会总结的心得。然而数控车床刀架在实际运行过程中，还会出现或这或那的未知故障，因此我们需要不断地进行深入的实践与了解，以解决数控车床刀架在运行中所遇到的问题，提高数控车床生产能力与生产效率，使之达到良好的经济效益。总而言之，实践是最好的老师，我们要在实践中不断总结，积累经验，既要防止“纸上谈兵”现象的发生，也要勤于查找相关资料，及时解决问题。
参考文献：
[1]张英芝，何宇，申桂香，李怀洋，刘 葳.基于TOPSIS法的数控车床刀架系统故障分析[J].制造工艺机床，2011年第9期
[2]贾亚洲，杨兆军.数控机床可靠性国内外现状与技术发展策略[J].中国制造业信息化，2008（04）
[3]徐二当.谈数控车床刀架系统故障维修[J].技术论坛，2013（06）
[4]《数控机床维修技师手册》编委会.数控机床维修技师手册[M].北京： 机械出版社， 2006
[5]张英芝，申桂香，吴甦.基于模糊理论的数控车床故障分析[J].中国机械工程，2009年第19期