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車床刀架（jià）可靠性試驗關鍵技術研究

2020-4-22 來源：沈陽機床股份（fèn）有限公司作者：孔祥誌，郭智春（chūn）

摘要:為了對車床數控刀架進行可靠性試驗，進而評（píng）估車（chē）床數控刀架的（de）可靠性指標（biāo），設計了刀（dāo）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（dòng）器、間隙、接近開關、冷卻係統功能檢測的檢測要求，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（fǎ）。給出精度（dù）、轉（zhuǎn）位時間、承載（zǎi）能力檢測的（de）試驗要求和試驗方法。

關鍵詞:數控車床; 數（shù）控刀架; 可靠性

0 引言

數控刀架（jià）是數控車床的核心部件，其可靠性及精度穩定性是數控車床（chuáng）的重要技術指標，目前（qián）數控車（chē）床約1/4的故障源於數控刀架領域。可靠性是（shì）產（chǎn）品綜合性能反映的指標（biāo），反映（yìng）了產品（pǐn）質量的優（yōu）劣，我國國產數控（kòng）刀（dāo）架（jià）與國外產品（pǐn）相比，技術指標偏低、可靠性（xìng）差、故障率（lǜ）高、精度保持性差，並直接影響國產（chǎn）數控車床整機產品（pǐn）的（de）性能，影（yǐng）響車床的加工效率及加工精度，以及客戶滿意度，成為製約我國車床產品發展（zhǎn）的瓶頸。研究數控刀架的可（kě）靠性及（jí）其試驗方法，找出影響數控刀架可靠性、精度保（bǎo）持性和性（xìng）能穩定性的（de）故障原因，分析薄弱環節，提出改進與（yǔ）控製措（cuò）施，有利於提高我國國產數控刀架的可靠性（xìng），並促進（jìn）數控車（chē）床行業的發展[1-4]。

1、刀架可靠性試驗總（zǒng）體（tǐ）流程（chéng）設計

1.1 實驗流程

圖1為（wéi）數控刀架可（kě）靠性試驗的總體試驗流程（chéng）設計。1）刀架（jià）運車試驗主要檢測刀架的功能指（zhǐ）標是否滿足設計要求，該階段故障不計入（rù）考核，但需要進行故障處理，並（bìng）及時恢複正常（cháng）工作狀態；2）刀架（jià）技術指標檢測，該階段需要檢測刀（dāo）架（jià）的定（dìng）位精度、承載能力及剛（gāng）度、轉位時間等技術參數；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（jìn）行（háng）各種換刀動作，模擬刀架換刀轉位，此階段不施（shī）加切削力[5-8]。

圖（tú） 1 數控刀架可靠（kào）性試驗總（zǒng）體流程

1.2 故障（zhàng）記錄

表1為可靠性試（shì）驗故（gù）障（zhàng）記錄表。主要記錄刀（dāo）架編號（hào）、試驗日期、試驗時間、操作、故（gù）障、工作循環周期等。

2、刀架（jià）功能（néng）檢測和技術指（zhǐ）標檢測

2.1 刀架功能檢測

刀架主（zhǔ）要的功能檢測（cè）指標如表2所示。

表1 故障記錄表

表2 刀架（jià）功能（néng）檢測

刀架裝（zhuāng）配、電氣連接、液壓（yā）連接主要檢查是否按圖樣要求（qiú）正確裝配，裝配出錯及由（yóu）此帶來的故（gù）障不計入考核。通過控製器檢查電動機的正反轉、速度、加速（sù）度、角位移等參數。刀架轉位過程中，要保證驅動齒輪係的背向間隙在合理範圍內。刀（dāo）架在鎖（suǒ）緊鬆開過程中，要（yào）保證軸向竄動間隙在合理範圍內。接近開關檢測刀架的鎖緊鬆開時間。刀架功能檢測（cè）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。

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、轉位時間檢測、承載能（néng）力檢測（cè）。技術指標要（yào）滿（mǎn）足國家標準要求及（jí）產（chǎn）品設計要求。技術指標檢測需在（zài）運（yùn）車試驗、加載（zǎi）試驗（yàn）、空載試驗完成後各檢一次（cì）。精度檢測需依據國家（jiā）標準執行，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（fāng）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）轉塔刀架進行。主要檢測項目有：G1（定心軸徑的徑向（xiàng）跳動）；G2（軸肩支撐麵的端麵跳動）；G3（軸肩支撐麵對底麵的垂直度）；G4（重（chóng）複定（dìng）位精（jīng）度）；G5（工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（cáo）在工作（zuò）位置的偏移）；G8（工具安（ān）裝麵對基準的平行度）；G9（工具（jù）安（ān）裝（zhuāng）麵在工作位置的偏移）[9-11]。

3.2 轉位時間檢測

轉（zhuǎn）位時間通過驅動器讀取電動機參數檢（jiǎn）測。如圖2為某實驗（yàn）實測數據。按設計要求檢測單步（30°和（hé）45°）分度時間和任意角度（dù）分度時間（jiān）。同時讀取命令位置（zhì）、反饋位（wèi）置（zhì）、位置誤差、電動機轉速信息[12-13]。

圖2 轉位時間檢測

3.3 承載能力檢測（cè）

如（rú）圖3為刀架承載能（néng）力檢測試驗台模型、檢測原理、檢測實例（lì）的示意圖。載荷通過液壓千斤頂施加，並通過指示表讀（dú）取載荷大（dà）小（xiǎo），變形量通過千分表（biǎo）讀取[14-15]。

圖3 承載能力（lì）檢測

按照刀架設計（jì）要求，需要檢測刀架的切向承載能力（圖3左列）和徑向承載能力（lì）（圖（tú）3右列（liè））。徑向載荷要分別考慮徑向壓載荷和徑向拉（lā）載荷下的（de）刀架承載能力（lì）和剛度。

4 、結論

設計了（le）刀架可靠性試驗的總體（tǐ）試驗流程以及故障記錄表。提出（chū）了刀架（jià）電氣、液壓、驅動器、間隙、接近開關、冷卻係統功能檢測的檢測要求，分（fèn）析了精度、轉位時間、承載（zǎi）能力（lì）技術（shù）指標檢測的檢（jiǎn）測方法。給出精度、轉位時間、承載能力檢測的試驗要求和試驗方法（fǎ）。

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