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
引 言
數控刀架（jià）是數控車床的核心部件，其可（kě）靠性及精度穩定性是數控車床的重要技術指標，目前數控（kòng）車床約1/4的故障源（yuán）於數控刀架領域。可靠性是產（chǎn）品綜合（hé）性能反映的指標（biāo），反映了產品質量的優（yōu）劣，我（wǒ）國國產數控刀架與（yǔ）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（jī）產品的性（xìng）能（néng），影響車床的（de）加工效率及（jí）加工精度，以及客戶滿意度，成為製約我國車床產品發展的瓶頸。研究數控刀架的（de）可靠性（xìng）及其試驗方法，找出影響數（shù）控刀（dāo）架可靠性、精度保持性和性能穩定性的故障原因，分析薄弱環節，提出改進與控製措施，有利於提高（gāo）我國國產數控刀架的可靠性（xìng），並促進數控車床行業的發展。
1、刀架可靠性試驗總體流（liú）程（chéng）設計
1.1 實驗流（liú）程
圖1為數控刀（dāo）架可靠性試（shì）驗的總（zǒng）體試驗流程設計：
1）刀架運車試驗主要檢測（cè）刀架的功能指標是否滿（mǎn）足設計要求，該（gāi）階段故障不計入考核，但需要進行故障處理，並及時恢複正常工作（zuò）狀態；
2）刀架技術指標檢測，該階段需要檢測刀架的定位（wèi）精度、承載能（néng）力及（jí）剛度、轉位時間等技術參數；
3）加載試驗，該階段（duàn）模擬刀架工作（zuò）切削力進行試（shì）驗加載；
4）空（kōng）轉試驗（yàn），進行（háng）各種（zhǒng）換刀動（dòng）作（zuò），模擬刀架換刀轉位，此階段不（bú）施加（jiā）切削力。
1.2 故障記錄
表1為可靠性試驗故障記錄表。主要記錄刀架編（biān）號、試驗日期、試驗時間、操作（zuò）、故障、工作循環周期等。
2、刀（dāo）架功能檢測和技術指標（biāo）檢測
2.1 刀架功能檢測
刀架主要的功能檢測指標如表2所示。
刀（dāo）架裝配、電氣連接、液壓連接主要（yào）檢查是否（fǒu）按圖樣要求正確裝配，裝配出錯及由此帶來的故障不計入考核。通過控製器檢查電動機的正反轉、速度、加速度、角位移等參數（shù）。刀架轉（zhuǎn）位過程中，要保證驅動齒輪係的背向間隙在合理範圍內。刀架在（zài）鎖緊鬆開過程（chéng）中，要保證（zhèng）軸向竄動間隙在合理範圍內。接近開關檢（jiǎn）測刀架的鎖緊鬆開時間。刀架（jià）功（gōng）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總（zǒng）體（tǐ）流程
2.2 刀架技術指標檢（jiǎn）測
刀架技術（shù）指標檢測主要包括：精度檢測、轉位（wèi）時間檢測、承載能力檢（jiǎn）測。技術指標要滿足國家標準（zhǔn）要求及（jí）產品設計要求。技術指標檢測（cè）需在運（yùn）車試驗、加載試驗、空載（zǎi）試驗完成後各檢一次。精度檢測需依據國家標（biāo）準執行，轉位時間和承（chéng）載能力按照不同（tóng）刀架製造（zào）企業的設計要求進行（háng）檢測（cè）。
3、試驗方法
3.1 精度檢測
精度（dù）檢測要求依據國家標準GB/T 20960-2007, 數控臥式轉塔（tǎ）刀架進（jìn）行。主要檢測項（xiàng）目有：G1（定心軸徑的徑向跳動）；G2（軸肩支撐麵的（de）端麵跳動）；G3（軸肩支撐麵對底麵的垂直度）；G4（重複定位精度）；G5（工具孔軸線在工（gōng）作（zuò）位置的偏（piān）移）；G6（工具孔軸線在工作位置的平行度）；G7（刀槽在工作位（wèi）置的偏移（yí））；G8（工具安裝麵對基準的平行度）；G9（工具安裝麵（miàn）在工（gōng）作位（wèi）置的偏移）。
3.2 轉位時間檢測
轉（zhuǎn）位時間通過驅動器讀取電動（dòng）機參數檢測。如圖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度時（shí）間。同時（shí）讀取命令（lìng）位置、反饋位置、位置誤差、電動機轉速信息。
圖2 轉位時間檢測
3.3 承載能力檢測
如圖3為刀架承載能力檢測試驗台模型、檢測原（yuán）理、檢測實例的示意圖。載荷通過液壓千斤頂施（shī）加，並通過指示表讀取載荷大小，變形量通過千分表讀取。
圖3 承載能力檢測
按（àn）照刀架設計要求，需要（yào）檢測刀架的切向承載能力（圖（tú）3左列）和徑向承載能力（圖3右列）。徑（jìng）向載荷要分別考慮（lǜ）徑向壓載荷和徑向拉載荷下的刀架承（chéng）載能力和（hé）剛度。
4、結 論
設計了刀架可靠性試驗的總體試驗流程（chéng）以及故障記錄表（biǎo）。提出了刀（dāo）架電氣、液壓、驅動器、間隙、接近（jìn）開關、冷卻係統功能檢（jiǎn）測的檢（jiǎn）測要求，分析了精度、轉位時間、承載能力技術指標檢（jiǎn）測的檢測方法。給出精度、轉位時間、承載能力檢測的試驗要（yào）求和試驗方（fāng）法。
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