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背景及結構
刀架按照驅動方式分為電器控制下的液壓驅動、電動機驅動、電動機和液壓共同驅動三種方式。本文討論電器控制下的液壓驅動超精密四方刀架。以臺灣旭日液壓四方刀架ＨP350為例，結構如附圖所示。該刀架是液壓驅動、電器控制的超精密自動刀架，刀架的定位是由內部所安裝的接近開關自動執行，其運轉是以液壓驅動?？筛鶕抵笛b置的指令，任意四個位置定位，依據其自動向心性，保證精度可達到0.001mm，利用齒和齒之間自動鎖緊裝置的咬合剛性，可以進行重切削的加工，在20s內完成換刀。
2. 故障分析與處理
我們在日常維護中發現，液壓四方刀架，會出現換刀指令發出后，刀架不動作或刀架升起不轉換刀位；換刀后不準確或壓不緊等情況。針對此類問題，在維修中，首先排除液壓故障。如果是液壓故障，就同其他液壓站一樣，只要按要求正確處理使其達到壓力要求即可。下面主要針對其他原因造成的故障進行討論。
?。?）換刀指令發出，刀架不能動作。先查看電控接近開關檢測燈亮否，按照各個接近開關的功能，檢測燈為紅色表示位置正確，調整碰停塊的開關的間隙在0.5mm。四方刀架共有７個接近開關，其中LS1、LS2是檢測刀架升降和放松夾緊；LS3、LS4是檢測活塞齒條左右端位置；LS5、LS6、LS7是檢測換刀位置。根據各個開關的順序亮燈，如損壞應更換。如一切正常，再檢查換向電磁閥1和2是否正確即可。
?。?）刀架升起不換刀。換刀指令發出，接近開關LS5、LS6檢測刀位，電磁閥接到指令，帶齒條的液壓缸供油，齒條帶動齒輪刀塔轉動換刀。若不動作，先檢測電磁閥是否動作，如不動作，再檢查液壓缸是否有泄漏，若有泄露，可能是密封件損壞，則要更換密封件；若齒條動、刀塔不動，則可能是齒輪結合子或端蓋脫落，需要更換或重新裝配。
?。?）換刀位不正確。檢測刀位開關LS5、LS6的位置是否準確或有松動，如有，則重新調整開關位置或換掉損壞的開關；如無，則檢查齒輪結合子連接是否到位或有松動，有之，需要將它重新安裝到位。
?。?）回轉過程中停止。調整緩沖器螺釘，不能太緊，要使液壓能通過，刀塔平穩回轉到所定位置為止。需要注意的是：調整完緩沖器螺釘之后，應使刀架空轉2～3次，確認后再鎖緊。
?。?）刀架下降之后，止動器無法后退（進給液壓缸無法后退，接近開關LS2的檢測燈不亮時）放松LS2的螺母并調整接近開關與碰停塊之間距離和位置，使之間隙在0.5mm左右，看檢測燈是否亮。檢測燈不亮，則說明接近開關損壞，就需更換開關。如更換后接近開關燈后仍不亮，就要考慮電磁閥或線路問題了。
?。?）刀架失控，旋轉多圈而不能停止到位在現場檢查時發現，設備運轉，故障現象時有時無。且在手動狀態下，刀塔往往連續運轉多步而不停，無論正轉還是反轉均如此。并且隨時間的增加，故障率在增加。根據出現的報警號與報警提示，可確定為刀架運動系統故障無疑。再經仔細觀察，發現刀架正常工作一個過程為：接收到轉位信號，轉塔刀架抬起，轉過一個刀位（仍在抬起狀態），轉塔刀架落下復位（準備執行下一個轉位動作）。而故障現象下的運行過程為接收到轉位信號，轉塔刀架抬起轉過一個刀位一直不落下。
根據故障現象分析，不論有無故障發生，其轉塔刀架轉位信號的接收是正常的，且與轉塔刀架旋轉方向無關。那么將是轉塔刀架旋轉方向動作控制和轉位信號的傳輸故障，重點放在與轉位動作有關的幾個元件上。采用傳統的方法，即觀察PLC中各零件的信號來確定故障部位，由于該故障時有時無，正好為我們提供了正常與異常兩種情況下的信號。通過比較轉塔抬起和轉塔旋轉動作中的信號區別，發現轉塔刀架鎖緊復位傳感器LS2和電磁閥兩個元件均處于異常情況。而電磁閥是一個輸出執行元件，它的動作受輸入元件的狀態控制，所以問題的關鍵是進一步確認鎖緊復位傳感器LS2的工作狀態是否正常。首先在手動狀態下點動轉塔刀架，觀察傳感器根部的LED顯示判斷，其鎖緊傳感器LS2工作異常。拆下檢查，證實其已損壞。因其損壞而使電磁閥長期通電不能釋放，最終導致轉塔刀架不能落下復位。更換鎖緊傳感器后故障排除。
?。?）轉塔刀架轉動動作遲緩，刀具不到位當壓力油進入液壓缸的一腔時，活塞齒條帶動齒輪回轉，刀塔轉位換刀，這一動作是有控制時間的，如果時間出現快或慢，刀具就不會到位，下個動作就無法進行了。
刀塔的回轉是由壓力油控制液壓缸實現的，根據推力液壓缸的工作原理可知，當該液壓缸正常工作時活塞的速度為V=4Q/πD2式中，V為活塞移動速度（m/min）；Q為液壓流量（L/min）；D為液壓缸內徑（m）。
齒輪輸出的角速度為ω=8Q/πD2d1
式中，ω為齒輪輸出軸的角速度（r/min）；Q為液壓流量（L/min）；D為液壓缸內徑（m）；d 1為齒輪分度圓直徑（m）。
從式中可以看出，影響液壓缸速度和回轉角速度的只能是流量，而工作時流量也是一定的，只有在活塞缸出現內泄漏時，流量出現了損失，從而引起了角速度的降低。
通過這種分析研究，對液壓缸的兩個活塞的密封裝置進行檢查和試驗，發現造成內泄漏的原因是活塞的密封裝置有磨損，也就是說，如果活塞出現內泄漏，當左液壓缸進油后，壓力油將從兩活塞的密封磨損處進入右端液壓缸而流回油管。同樣，當右液壓缸進油后，壓力油將從兩活塞的密封磨損處進入左端液壓缸而流回油管。如果當密封元件磨損嚴重，液壓缸的外部密封裝置承受不住液壓油的內部壓力時，或液壓缸的外部密封失效后就出現外泄漏。
故障的排除方法：該活塞的原密封是采用一個Ｙ形橡膠圈為主和一個特殊硬塑料制成的密封環為輔進行密封的，但Ｙ形密封圈和密封環的尺寸均屬國外標準，與我國的標準系列不符，也找不到合適的國產密封元件來替代它。辦法是：通過查找資料并反復試驗，最后試制成功的密封元件是以一個Ｙ形密封圈為主，兩個往復式Ｏ形密封圈為輔進行密封。同時對液壓缸兩端活塞結構進行再設計改進，并將這些密封元件合理分布在改進后的活塞上，經現場實驗，同原裝密封件一樣，效果明顯。正式投入使用后工作一直正常。
