全自动数控车床伺服刀塔故障诊断与维修

全自动数控车床伺服刀塔故障诊断与维修

故障现象为：某型车床在自动、手动或 MDI方式下执行换刀时，刀盘无任何动作，报警信息为换刀超时。
伺服服刀塔机械部分如图 1 所示。电气部分由伺服驱动器、伺服电机、编码器、传感器等组成。
液压缸活塞带动分度盘进行锁紧与松开动作，伺服电机带动芯轴及刀盘组件转动选刀，编码器确认刀位完成换刀过程。
2 故障分析及诊断方法
2.1 故障分析
根据故障现象查看刀塔在未执行换刀指令前，液压泵工作正常，液压表压力显示正常，锁紧信号为 1，松开信号为 0，电磁阀线圈不得电，刀盘处于锁紧状态；执行换刀指令后，电磁阀松开位得电，但锁紧信号为 1，松开信号为 0，刀盘还是处于锁紧状态，即液压缸活塞没有运动，没有把分度盘解除啮合。导致活塞没有运动的可能原因如下：
①油路问题：油液未能进入液压缸，这包含管路堵塞或泄漏、电磁阀故障；
②液压缸问题：油液进入了缸内，但缸内压力不足以推动活塞运动，这可能是油缸间窜油或活塞卡死等。
2.2 诊断方法
根据分析进行校验，拆掉接在刀塔上 A 接口（松开进油口）和 B 手动模拟换刀动作，A 接口一直有油流出。同样，当接上 A，不接 B 接口时，B 接口油液一直流出，即液压缸体内已经相互窜油了，不能形成压差而带动活塞运动，所以判断可能是液压缸密封件出了故障，通过拆解发现密封件已严重老化，印证了此前的判断。
3 修复要点解析
3.1 修复前准备
绘制刀塔电气接线图所示。
标记油管以及冷却管；检测刀具座中心线与主轴轴线的平行度和同轴度，并记录相关数据为：刀套轴线与 Z 轴轴线的平行度 0.04/100mm、刀座与 X 轴轴线的平行度 0.015/100 mm、刀座轴线与主轴轴线的同轴度 0.03 mm。
3.2 拆卸要点
①标记刀塔的各个初始位置；
②标记松紧刀信号传感器、零位信号传感器及零位信号块的位置；
③取下所有密封圈，查看其类型以及数量并测量尺寸，记录数据；
④清点归类所有零部件，并记录。
3.3 装配调试要点
3.3.1 清洗
①清洗过程中，一件一洗，不混合、不乱放；
②查看零部件有无毛刺，有打毛刺时先修磨，再清洗；
③清洗时注意标记符号，清洗完毕后进行标记确认；
④清洗干净的零部件按拆解顺序摆放整齐，并风干。
3.3.2 密封件校验
安装密封件前首先要校验密封件的数量、型号规格，重点要确认维修配件的材质及新旧（老化）程度，避免反复维修。
3.3.3 装配调整过程要点
（1）为保证活塞可靠装入缸体，满足精度要求且不伤及密封圈，制作专用工装，利用工装拉杆轻轻的将动活塞压入缸体内，缸内有台阶，拉到台阶处即可；
（2）为避免装调过程不反复，安装完毕动齿盘，需对活塞运动情况进行测试，把气嘴接到 B 接口，给气后观察动活塞缩回，停止给气后动活塞在弹簧反作用力下能够顺畅回位，再次给气，当动活塞缩回后，手动旋转芯轴，判断能否顺畅转动，返回原位对齿，气嘴接到 A接口，使其锁紧；
（3）刀塔零位必须准确，安装零位信号块时，零位信号传感器与零位信号块须对应（传感器中心线对应零位信号块），如不对应，可认为通气至活塞，松开刀盘，手动旋转芯轴，直到合适为止。