刀架原理简介
该装配图为螺旋升降式四方回转刀架，其工作原理见图：
图2-1 数控车床四工位刀架结构
1-直流伺服电动机；2-联轴器；3-蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘；7-刀架体；8-球头销；9-转为套；10-电刷座；11-发信号；12-螺母；
13、14-电刷；15-粗定位
图2-1所示为经济型数控机床常用方刀架结构，该刀架可以安装四把不同的刀具转位信号有加工程序指定。

其工作过程为：刀架抬起—刀架转位—刀架定位—夹紧刀架。

（1）刀架抬起
当数控装置发出换刀指令后，电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。

刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。

蜗轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。

当蜗轮开始转动时，由于刀架底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。

（2）刀架转位
当刀架体抬至一定距离后，刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160°（如图所示），球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。

（3）刀架定位
刀架体7转动时带着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1翻转。

由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5上的端面齿啮合实现精确定位。

（4）夹紧刀架
电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。

译码装置由发信体13.14组成，电刷13负责发信号，电刷14负责位置判断当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。

刀架故障实例分析
刀架作为数控车床的重要配置在机床运行工作中起着至关重要的作用一旦出现故障很可能造成工件报废甚至造成卡盘与刀架碰撞的事故。

在数控机床的故障维修中电气控制部分线路复杂故障现象多变有些故障现象不太明显查找难度比较大而机械部分与普通机床比较类似故障相对容易排除。

在查找故障原因时要综合机械与电气两方面同时查找。

1）刀架换刀不到位或刀架不能锁紧的故障现象及原因
下面以配备GSK980TD系统(广州数控系统)的车床为例进行说明：
该车床在加工工件外圆时外圆刀突然出现“扎刀”待操作人员按“复位”按钮退回参考点后仔细检查：首先检查刀具是否松动或破损检查后刀具完好；其次检查工件毛坯余量是否过大经测量符合要求；由于是中途出现这一现象可以肯定加工程序不会有问题；于是操作人员又怀疑可能是“刀具补偿值”改错了经重新对刀后“刀具补偿值”与原来的一样；故障原因一时难以查出。

操作人员将机床系统复位后重新装夹另一个工件试车结果运行正常。

就在连续加工几个工件后突然又出现同样的故障再次经过上述一系列的检查故障原因仍然没有查出最后找来了专业维修人员经过与操作人员沟通后维修人员首先测量机床系统输入电压和电流结果均正常怀疑可能是机械故障。

于是手动试车移动纵横向拖板、启动主轴、转动刀架就在连续手动转动刀架时突然发现刀架有些松动在机床运行过程中并未自动锁紧判断是刀架系统故障可是在加工过程中出现故障后并未显示“报警号”于是肯定是刀架机械故障。

维修人员将刀架拆卸后发现里边的1个弹簧定位反靠销断裂(数控电动四工位方刀架里边配有4个弹簧定位反靠销)在加工工件过程中当毛坯余量稍大或硬度过高时刀架转动到某一工位未断裂的弹簧定位反靠销受力时刀架可以自动锁紧刀具车削正常当刀架转动到某一工位断裂的弹簧定位销受力过大时刀架便不能自动锁紧刀具车削时便出现上述的故障。

故障处理
机床维修人员全面检查后该刀架电器控制部分正常属机械故障经过更换掉断裂的弹簧定位反靠销后安装好刀架重新试车故障得到排除。

2)沈阳SK630数控车床刀架故障的维护。

故障现象：换刀时，刀架转几周后才能换到所需的刀号位置。

加工时刀架一边换刀，一边按程序编的轨迹运动。

故障检测与分析：沈阳第三机床厂生产的SK630型数控车床，系两坐标连续控制万能型CNC车床，其控制系统为FANUC-5T系统，刀架采用继电器逻辑控制，电动换刀和行程编码。

由于继电器逻辑控制方式可靠性差，易出故障。

由数控柜发出的信号经由PLC来控制刀架电动机，因此，引起刀架失控的原因可能有以下几个方面：（1）CNC通过PLC发出误动作信号，CNC来的信号通过PLC内部运算后，由输出端输出控制中间继电器，再由中间继电器控制接触器来控制刀架电动机，用PC编程机观察可编程控制器PLC的输入/输出点均正常说明CNC并没有发出信号。

（2）PLC程序有误。

用同（1）的方法检查对照PLC梯形图，反复观察PLC的输入/输出信号均为正常，说明PLC程序无误。

（3）用万用表测量刀架电动机在执行换刀程序时，PLC的输出电压，发现此时电压值正常，但换刀电压保持时间过长，使刀架不停的旋转。

这可能是中间继电器有问题，换上备用继电器后，试车发现故障仍然存在。

（4）打开刀架体后盖，反复观察刀架运动，某处由于冷却水透过，有生锈现象。

用万用表测量发现常开触点时断时闭，则换上新的元器件第一故障排除，第二故障仍旧。

（5）观察刀架的夹紧动作，发现刀架在反转夹紧过程中，将某处压的过紧，经测量发现开关弹簧已压坏，其常开触点变为常闭触点。

在此情况下，无论刀架是转位还是夹紧符合信号，使的机床在运行程序时边走直线运动、边转刀的危险现象，这里是要特别注意的。

换上新的元器件，并将其位置调整适中，第二故障排除。

3）德州SAG210/2NC数控车床刀架不动作故障的处理。

故障现象：刀架电动机不起动，刀架不能动作。

故障检查与分析：该机床为德州机床厂生产的CKD6140及SAG210/2NC数控车床，与之配套的刀架为LD4-I四工位电动刀架。

分析该故障产生的原因：可能是电动机相位接反或电源电压偏低，但调整电动机相位线及电源电压，故障不能排除。

说明故障为机械原因所致。

将电动机罩卸下，旋转电动机风叶，发现阻力过大。

拿开电动机一步检查发现，蜗杆轴承损坏，电动机轴与蜗杆离合器质量差，使电动机出现阻力。

故障处理：更换轴承，修复离合器，故障排除。