数控机床故障诊断与维修（第2版）课件：刀库无法换刀

数控机床故障诊断与维修某加工中心采用斗笠式刀库进行换刀，执行换刀指令后，刀库移到主轴下方，主轴向上运动将刀具及刀柄卸下后，刀库不转，无法进行接下来的动作。6.1项目引入故障现象刀库无法换刀2025/4/21补充知识--换刀过程点击打开视频刀库无法换刀用螺钉旋具打开刀库伸缩电磁阀手动钮让刀库回到换刀前原位，重复10次换刀动作，其中，8次无法成功换刀，故障现象如任务现象描述。2次换刀成功，但换刀时伴随换刀异响。故障调查6.1项目引入刀库无法换刀1、技术手册：机床结构手册、电气原理图、PLC程序、机床操作手册等；2、测量检具：万用表、试电笔、磁性表座、百分表等；3、装调工具：螺丝刀、开口扳手、内六角扳手、工具箱、专用扳手、剥线钳、斜口钳、压线钳、剪刀、十字螺丝刀、一字螺丝刀、微型手电筒等；任务准备6.1项目引入刀库无法换刀换刀过程分析6.2项目分析换刀相关机械结构故障分析（卡死，松动）换刀相关气液压系统故障分析（泄漏）换刀相关电气电路故障分析（松动）PLC程序编制问题（正常使用难出现）导致换刀故障的原因：结合上述视频分析换刀过程刀库无法换刀6.2项目分析换刀相关机械结构故障分析：换刀相关的结构有什么？刀库无法换刀2025/4/21由刀库结构引起的故障现象及原因分析

(a)徒手安装刀库座(b)徒手安装刀库固定板6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(c)徒手安装限位开关(d)徒手安装限位挡块由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21

(e)徒手安装气缸

(f)木榔头安装轴由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(g)徒手安装防尘盖(h)勾头扳手安装轴圆螺母由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(i)徒手安装刀库电机(j)徒手安装拐盘由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(k)徒手安装刀库基位传感器(l)徒手安装刀库计数器由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(m)徒手安装刀盘

(n)内六角扳手安装刀盘紧固螺栓由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21

(o)徒手安装压头(p)内六角扳手安装压头紧固螺栓由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(q)徒手安装弹簧片(r)徒手安装弹簧片紧固螺帽由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21

(s)内六角扳手安装弹簧片紧固螺栓

(t)徒手安装刀盘罩由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21(d)徒手安装限位挡块(u)徒手安装刀库罩

(v)安装完毕图由刀库结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21从上述分析，可将刀库的故障分为三类：控制刀库水平移动的机械部件故障控制刀库旋转运动的机械部件故障控制刀库装夹刀柄的机械部件故障6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21T刀库故障B6刀盘轴承润滑不良A1水平运动部件故障B6刀盘轴承损坏A2旋转部件故障B8基位传感器及计数器有异物阻碍A3刀柄装夹部件故障B9传感器接线松动B1圆柱导轨有异物堵塞B10传感器位置松动B2气压系统故障B11传感器损坏B3圆柱导轨磨损B12电机故障B4限位开关、限位挡块松动B13弹簧片紧固螺栓松动B5刀盘轴承异物堵塞B14弹簧片老化弹力不足刀库可能出现的故障及影响因素分析2025/4/21由主轴结构引起的故障现象及原因分析回顾之前学习的知识：主轴拉刀结构6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21由主轴结构引起的故障现象及原因分析6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21由主轴结构引起的故障现象及原因分析主轴结构剖视图卡爪及刀柄装夹示意图卡爪实物图6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21由主轴结构引起的故障现象及原因分析液压缸和拉杆的装配实物图6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21符号内容符号内容T主轴拉刀部件故障B7限位开关接线松动A1主轴与刀库定位同轴度误差B8限位开关损坏A2拉刀缸液压系统故障B9打刀缸与拉杆间位置调整不当A3主轴换刀相关机械结构故障B10主轴准停位置误差B1刀库位置未到达B11碟簧与拉刀杆部位损坏B2刀库固定板松动B12卡爪损坏（不常发生）B3刀库或主轴刚度不够引起变形C1主轴准停编码器位置松动B4拉刀爪无法松刀C2主轴准停编码器信号不良B5液压系统泄漏C3主轴准停编码器损坏主轴可能出现的故障及影响因素分析2025/4/21换刀相关气液压系统故障分析符号内容符号内容T气液系统故障B3气泵损坏A1刀库气缸系统故障C1气缸拉毛或研损A2主轴液压缸系统故障C2密封圈损坏B1气缸漏气导致气压不足C3阀类零件漏气B2节流阀卡死C4管类零件漏气6.2项目分析刀库无法换刀2025/4/21换刀相关电气电路故障分析6.2项目分析分析电气原理图刀库无法换刀2025/4/212025/4/212025/4/212025/4/212025/4/212025/4/212025/4/21刀库系统强电相关电路分析：电源总开关SA1——空气开关QF7——接触器KM3、KM4的主触点——刀库强电输入端

刀库无法换刀2025/4/21刀库系统相关控制电路分析：电气元件控制过程：按下按钮SB1（SB1为数控系统启动键，SB2为急停按键），继电器KA1线圈得电——KA1常开触点闭合——按钮SB1形成自锁电路——接触器KM1线圈得电——KM1主触点闭合——KM1常开辅助触点闭合

——KM3线圈得电（电气互锁）——KM3主触点得电——电机正转

——KM4线圈得电（电气互锁）——KM4主触点得电——电机反转刀库无法换刀2025/4/21刀库系统PLC相关电路分析：PLC相关：数控系统—I/O模块—I/O模块分线器—分线器PLC出：CE56将PLC输出的刀盘正转、刀盘反转、打刀缸松刀、刀盘推出信号接入KA2、KA3、KA4、KA5线圈。PLC入：将刀盘计数、刀盘基位、刀盘前限位、刀盘后限位、打刀缸夹紧和打刀缸松开的接近开关信号通过分线器CE56接入数控系统PLC。刀库无法换刀2025/4/21符号内容符号内容T刀库不转C5刀库电机损坏A1刀库不转电机转C6KM3、KM4电气互锁电路故障A2刀库、电机均不转C7KA1、SB1故障（自锁电路故障）B1刀库异物堵塞卡死C8KM1故障B2电机刀库间轴承、联轴器损坏C9PLC无正反转输出信号输出B3强电回路故障D1无基位传感器PLC输入信号故障B4控制回路故障D2无计数器PLC输入信号故障C1SA1D3无刀库前限位PLC输入信号故障C2QF4D4无刀库后限位PLC输入信号故障C3KM3、KM4主触点故障D5无气缸电磁阀PLC输入信号故障C4刀库强电输入端故障D6无打刀缸电磁阀PLC输入信号故障故障排除6.3项目实施强电回路故障排查：电源总开关SA1——空气开关QF——接触器KM3、KM4。

蜂鸣档测空气开关故障排查方法电压档测空气开关故障排查方法刀库无法换刀故障排除6.3项目实施强电回路故障排查：电源总开关SA1——空气开关QF——接触器KM3、KM4。

电压档测接触器主触点方法欧姆档测接触器线圈方法

刀库无法换刀故障排除6.3项目实施控制回路故障排查：数控系统启动键按钮SB1——继电器KA1——接触器KM1——继电器KA2，KA3——接触器KM3、KM4的得电情况。从SB1开始测试至常开触点KM1能正常工作，到继电器KA2，KA3后发现继电器常开触点无法闭合。故查看PLC输出点。

刀库无法换刀故障排除6.3项目实施

按“SYSTEM”功能键后系统界面按两次扩展键后系统界面刀库无法换刀故障排除6.3项目实施

按“PMCMNT”软键后I/O点查看界面Y001.2输出点状态刀库无法换刀故障排除6.3项目实施

PMC梯形图查看首页面PMC换刀梯形图刀库无法换刀故障后续排除6.3项目实施

在故障排除正常使用后不久，相同故障再次出现，经调查发现，操作者在机床使用中常伴随换刀异响。故对斗笠式刀库换刀故障进行后续的排查。初步将故障定位为由于机械冲击导致接近开关松动。故本任务的故障后续排查定位为查找换刀异响的产生原因。刀库无法换刀2025/4/21符号内容符号内容T换刀冲击异响B8打刀缸与拉杆距离过远A1刀库气缸活塞运动冲击过大B9刀库到换刀点到位精度差A2主轴拉刀缸（液压缸）活塞运动冲击过大B10主轴到换刀点到位精度差A3换刀时主轴抬起和下降高度定位精度差D1刀库圆柱导轨上有异物A4换刀时刀库与主轴同轴度误差大D2刀库圆柱导轨摩擦大B1缓冲节流阀调整不当D3刀库导轨冲击变形B2气缸冲击过大D4固定板松动B3缓冲节流阀调整不当D5接近开关、挡块松动B4打刀缸冲击过大D6接近开关电源线松动B5打刀缸与拉杆距离过近D6接近开关反馈线松动B6主轴回换刀点定位精度差D8刀库夹刀柄处调整弹簧松动B7主轴准停定位精度差D9气缸漏气未将刀库推到位2025/4/21经过故障排查得出结论：固定板松动，即由于固定板松动，导致刀库刚度变差，刀库不能准确定位于换刀主轴轴线位置下。因此，当换刀时产生较大的振动。由于此时刀库限位挡板和前限位开关接触，故换刀冲击直接作用在前限位开关处，引起前限位开关位置的变形和固定螺母松动，进而产生接线松动，刀库换刀到位信号无法送入PLC进行逻辑处理，最终导致执行换刀指令后，刀库不转的换刀故障。刀库无法换刀思政小课堂—3d打印一体化数控机床西方发达国家在数控机床的核心技术和研发方面具有较高水平，面对西方对数控机床技术的垄断局面，中国科研人员不畏艰难，经过15年的努力，成功研发出铸锻铣一体化3D打印数控机床。这项尖端技术的研发由华中科技大学的张海鸥教授领衔研发团队完成。他们巧妙地将铸造、锻造、铣削和3D