車床刀架（jià）可靠（kào）性試（shì）驗關鍵技（jì）術研究
2019-11-20 來源：沈陽（yáng）機床股（gǔ）份有限公司 作者：孔祥誌 郭智春
引 言
數控刀架是（shì）數控車（chē）床的核心（xīn）部件，其可（kě）靠性及精度穩（wěn）定性是數控（kòng）車床的重要技術指標，目前數控車床約1/4的故障源於數控刀架領域（yù）。可靠性是產品（pǐn）綜合性能（néng）反映的指標，反映了產品質量的優劣，我國國產數控刀（dāo）架與國外產品相比，技術指標偏（piān）低、可靠性差、故障率高、精（jīng）度保持性差，並直接影響國產數控車床整機產品的性能，影響車床的加工效（xiào）率及加工精度，以及（jí）客戶滿意度，成為製約我國車床產品發展的瓶頸。研究數控刀架的可靠性及其試驗方法，找出影響數控刀（dāo）架可靠性、精度保持（chí）性和性能穩定性的故障原（yuán）因（yīn），分析薄弱環節，提出改進與控製措（cuò）施，有利於提高我國國產數控刀架的可靠性，並促進數控車床行業的發展。
1、刀架可靠性試驗總體流程設計
1.1 實驗流程
圖1為數（shù）控刀（dāo）架可靠（kào）性試驗的總（zǒng）體試驗流程設（shè）計：
1）刀架運車試驗主要檢測刀架的功（gōng）能指標是否滿足設計要求（qiú），該階段（duàn）故障不計入考核，但需要進行故障處理，並及（jí）時恢複正常工作（zuò）狀態；
2）刀架技術指（zhǐ）標檢測，該階段需要檢測刀架（jià）的定位精度、承載能力及剛（gāng）度、轉位時（shí）間等技術參數；
3）加載試驗，該階段模擬刀架工作切削力進行試驗加載；
4）空轉試驗，進行各（gè）種換刀動作，模擬刀架換刀轉位，此（cǐ）階段不（bú）施加切削力。
1.2 故障（zhàng）記錄（lù）
表1為可靠性試驗故障記錄表。主要記錄刀（dāo）架編號、試（shì）驗日期、試驗時間、操（cāo）作（zuò）、故障、工作循環周期等。
2、刀架（jià）功能檢（jiǎn）測（cè）和技術指標檢測
2.1 刀架功能檢測
刀架主要的功能檢測指標如表2所示（shì）。
刀（dāo）架裝配、電氣連接、液壓連接主要檢查是否按圖樣要（yào）求正確裝配（pèi），裝（zhuāng）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（sù）度、加速度、角位移等參數。刀架轉位過程中，要保（bǎo）證（zhèng）驅動（dòng）齒輪係的背向間隙在合理範圍內。刀架在鎖緊鬆開過程中，要保證軸向竄動間隙在合（hé）理（lǐ）範圍內。接近開關檢（jiǎn）測刀架的鎖緊鬆開時間。刀架功能檢測還需要檢查刀架冷卻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（xìng）試驗總體（tǐ）流程
2.2 刀架技術指標檢測
刀架技術指標檢測主要包括：精度檢測（cè）、轉位時間檢測、承載能力檢（jiǎn）測。技術指標要（yào）滿足國家標準要（yào）求及產品設計要求。技術指標檢測需在運車試驗、加載試驗、空載（zǎi）試驗完成後各檢一次。精度檢測需依據（jù）國（guó）家（jiā）標（biāo）準（zhǔn）執行，轉位時間和承載能（néng）力按照不同（tóng）刀（dāo）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（cè）
精度檢測要求依據國家（jiā）標準GB/T 20960-2007, 數控臥式轉塔刀架進行。主要（yào）檢測項目有：G1（定心軸（zhóu）徑的徑向跳動）；G2（軸肩支撐麵（miàn）的端麵跳動（dòng））；G3（軸肩支撐麵對底麵的垂直度）；G4（重（chóng）複（fù）定位（wèi）精度（dù））；G5（工具孔軸線在工（gōng）作位置的偏移）；G6（工具孔軸線在工作位置的平行（háng）度）；G7（刀槽在工作位置的偏移）；G8（工具安裝麵對基準的平行度）；G9（工具安裝麵在工作位置的（de）偏（piān）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檢測。如圖2為某（mǒu）實驗實測數據。按設計要求檢測（cè）單步（30°和45°）分度時間（jiān）和任（rèn）意角度分度時間。同時讀取命令位置、反饋位（wèi）置（zhì）、位置誤差、電（diàn）動機轉速信息。
圖2 轉位時間檢測
3.3 承（chéng）載（zǎi）能力（lì）檢測（cè）
如圖3為刀架（jià）承載能力檢測試驗台模型、檢（jiǎn）測原理、檢測實（shí）例的示意圖。載荷通（tōng）過液壓千斤頂（dǐng）施加，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
按照刀架設計（jì）要求，需要檢測刀架（jià）的切向承載能力（圖3左列）和徑向承（chéng）載能力（圖3右列）。徑向載荷要分別考慮徑向（xiàng）壓載荷和徑向拉載（zǎi）荷（hé）下的刀架承載能力和（hé）剛（gāng）度。
4、結 論
設計（jì）了刀架可靠性試驗的總體試驗流程（chéng）以及故障記錄表。提出了（le）刀架電氣、液壓、驅動器、間（jiān）隙、接（jiē）近開關、冷卻係統功能檢測的（de）檢測（cè）要求，分析了精度、轉位時間、承載能力技術指標檢測的檢測方法。給出精度、轉位時間、承載（zǎi）能力檢測的試驗要求（qiú）和試驗方法。
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