車床刀架可靠性試驗關鍵技術研究
2019-11-20 來源：沈陽機床股份有限公司 作（zuò）者：孔祥誌 郭智春（chūn）
引 言
數控刀架是數控車床的核心部件，其可（kě）靠性及精度穩定性（xìng）是數控車床的重（chóng）要技術指標，目前數控（kòng）車床約1/4的故障源於數控刀架領域。可靠性是（shì）產品綜合性能反映的指標，反映（yìng）了產品質量的優劣，我國國產數控刀架與國外產品相比，技術指標偏低、可靠性差、故障率高、精度保持性差，並直接影響國產（chǎn）數控車床整機產品的性能，影（yǐng）響車床的（de）加（jiā）工效率及加工精度，以及（jí）客戶滿意度，成為製約（yuē）我國車床（chuáng）產品發展的瓶頸。研究數控（kòng）刀架的可（kě）靠性及其試驗方法，找出影響數控刀（dāo）架可（kě）靠性、精度保持性和性能穩定性的故障原因，分析薄弱環節，提出改進與控（kòng）製措施，有利於提（tí）高我國國產數控刀架的可靠性，並促進數控車床（chuáng）行業（yè）的發展。
1、刀架可靠性（xìng）試驗總體流程設計
1.1 實（shí）驗流程
圖1為數控（kòng）刀（dāo）架可靠性試驗的總體（tǐ）試驗流程設計：
1）刀架運車試驗主要檢（jiǎn）測刀架的功能指標是否滿足設計要求，該階段故障（zhàng）不計入考（kǎo）核，但需要進行故障處理，並（bìng）及時（shí）恢複正常工（gōng）作狀態；
2）刀架技術指標檢測（cè），該階段需要檢測刀架的定位精度、承載能力及剛度、轉位時間等技術參數；
3）加載試驗，該階段模擬刀架（jià）工作切削力進行試驗加載；
4）空轉試（shì）驗，進行各（gè）種換刀動作（zuò），模擬刀架換刀轉位（wèi），此階段不施加切削力。
1.2 故障記錄
表1為可靠性（xìng）試驗故障記錄表。主要記錄刀架編號、試驗日期、試驗時間（jiān）、操作、故障、工（gōng）作循環周期等。
2、刀架功能檢測和（hé）技術指標（biāo）檢測
2.1 刀架功能檢測
刀架主要的功能（néng）檢（jiǎn）測（cè）指標如表2所示。
刀（dāo）架裝配、電氣（qì）連接、液（yè）壓連接主要檢查是否按圖樣要求正確（què）裝配，裝配出錯及由此帶來的故障不計入考核。通過控（kòng）製器檢查電動機的正（zhèng）反轉、速度、加速度、角位移等參數。刀（dāo）架（jià）轉位過程中，要保證驅動齒輪係（xì）的背向間隙在合理範圍內。刀架在鎖緊鬆開過程中（zhōng），要保證軸向竄動間隙在合理範圍內。接（jiē）近開關檢測刀（dāo）架的鎖緊鬆開時間。刀架功能檢測還需要檢查刀架冷卻（què）液管路是否正常工作，是否有漏水現象。
圖 1 數控刀架可靠性試驗（yàn）總（zǒng）體流程
2.2 刀（dāo）架技術指標檢測
刀架技術指標檢（jiǎn）測主要包括：精度檢測、轉位時間檢（jiǎn）測、承載能力檢測。技術指標（biāo）要滿足國家標準要求及產品設計要求。技術指標檢測需在（zài）運車試（shì）驗、加（jiā）載試驗、空載試驗完成後各檢一次。精度檢測需依據國家標準（zhǔn）執行，轉位時間和承載能力按照不同刀架製造企業的設計要求進行檢測。
3、試驗方法
3.1 精度檢測
精度檢測要求依據國家標準GB/T 20960-2007, 數控臥式（shì）轉塔刀架進（jìn）行。主要檢測項目有：G1（定心軸徑的徑（jìng）向跳動）；G2（軸肩支撐麵的端麵跳動）；G3（軸肩（jiān）支撐麵對底麵的垂直度（dù））；G4（重複定位（wèi）精度）；G5（工（gōng）具孔軸線在工作位置的偏移）；G6（工具孔軸線在工作位置的平行度）；G7（刀槽在工作位置（zhì）的偏移）；G8（工具安裝麵對基準（zhǔn）的平行度（dù））；G9（工（gōng）具安裝麵在（zài）工（gōng）作位置的偏移）。
3.2 轉位時間檢測
轉位時間通過驅動器讀取電動機參數（shù）檢（jiǎn）測。如圖（tú）2為某實驗實測數據。按設計要求檢測單步（30°和45°）分度時間和任意角度分（fèn）度時間（jiān）。同時讀取命令位置、反（fǎn）饋位（wèi）置、位（wèi）置誤差、電（diàn）動（dòng）機轉速信息（xī）。
圖2 轉位時間檢測
3.3 承載能力檢測
如圖3為刀架承載能力（lì）檢測（cè）試驗台模型、檢測原理、檢測實例的示意（yì）圖。載荷（hé）通過液壓千斤頂施加，並（bìng）通過指示表讀取（qǔ）載荷大小，變（biàn）形（xíng）量通過千分表讀取。
圖3 承載能力檢測
按照（zhào）刀架設計要求，需要檢測（cè）刀架的切向承載能力（lì）（圖3左列）和徑向承載能（néng）力（圖（tú）3右列）。徑向載荷要分別考慮徑向壓載荷和徑向拉（lā）載荷下的（de）刀架承載能（néng）力和剛度。
4、結 論
設計了刀架可靠性試驗的總體試驗流程以及故障記錄表。提出了刀架電氣、液壓、驅動器、間隙（xì）、接近開關、冷卻係統功能檢測的檢測要求，分析（xī）了精度、轉位時間、承載能力技術指標檢測的檢測方（fāng）法。給出精度、轉位時（shí）間、承載能力檢測的試驗要求和試驗方法。
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