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車床刀架（jià）可（kě）靠（kào）性試驗關鍵技術研究

2020-4-22 來源：沈（shěn）陽機床股份有限公司作者：孔祥誌，郭智春

摘要:為了對（duì）車床（chuáng）數（shù）控刀（dāo）架進行可靠性試驗，進而評估（gū）車床數控刀架的可（kě）靠性（xìng）指標，設計了刀架可靠性試驗的總體試驗流程以及（jí）故障記錄表。提（tí）出了刀架電氣、液壓、驅動器、間隙、接近開關、冷卻係統功能檢測的檢測要求，分析了精度、轉位時間、承載能力（lì）技術指標檢測的檢測方法。給出精度、轉位時間、承載能力檢測（cè）的試驗要求和試驗方法。

關鍵詞:數控車床; 數控刀（dāo）架; 可靠性

0 引言

數（shù）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（de）重要技術指標，目前數控車床（chuáng）約1/4的故障（zhàng）源於數控刀架領域。可靠性是產品綜合（hé）性能反映的指標（biāo），反映了產（chǎn）品質量的優劣（liè），我國（guó）國產數控刀架與國外產品相比，技術指標偏低、可（kě）靠性差、故障率高、精度保持性差，並直接影響（xiǎng）國產數控車床整機產品的性能，影響車床的加工效率及加工精度，以（yǐ）及客戶滿意度，成為製約我國（guó）車床產品發展的瓶頸。研（yán）究數控刀架的可靠性及其試驗方法，找出影響數控刀架可靠性、精度（dù）保持性和性能穩定性的故障原因（yīn），分析薄（báo）弱環節，提出改進與控製措施，有利於提高我國國產數控刀架的可靠性，並促（cù）進數控車床行（háng）業（yè）的發展[1-4]。

1、刀（dāo）架可靠性試（shì）驗總體流程設計

1.1 實驗流程

圖1為數控刀架可靠性試（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足設計要求，該階段故（gù）障不計入考（kǎo）核，但需要進行故障處理，並及時恢（huī）複正常工作狀態（tài）；2）刀（dāo）架技術指標檢測，該階段需要檢測刀架的定（dìng）位精度、承載能力及剛度、轉（zhuǎn）位時間等技術參數；3）加載試驗，該（gāi）階段模擬刀架工作（zuò）切削力進（jìn）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，此階段不施加（jiā）切（qiē）削力[5-8]。

圖 1 數控刀架可（kě）靠性試驗總（zǒng）體流程

1.2 故（gù）障記錄

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

2、刀架功能檢測（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。

表1 故障記錄表

表2 刀（dāo）架功能檢測

刀架裝配、電氣連接、液（yè）壓連接主要檢查是否按圖樣要求正確裝配，裝配出錯（cuò）及由此（cǐ）帶來的（de）故障不計入考核。通過控製器檢查電（diàn）動機的正反轉、速度、加速度、角位移等參（cān）數。刀（dāo）架轉位過程中，要保（bǎo）證驅動齒輪係的背向間隙在合理範圍內。刀（dāo）架在鎖緊鬆開過程中，要保（bǎo）證軸（zhóu）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。刀架功能檢測還需要檢查刀架冷卻液管路是否正常工作，是否有（yǒu）漏水現象。

2.2 刀架（jià）技術指標檢測

刀架技術指標（biāo）檢測主要包括：精度檢測、轉位（wèi）時間檢測、承載（zǎi）能（néng）力檢測。技（jì）術（shù）指標要滿足國家標（biāo）準要求及（jí）產品設計要求。技術指標檢測需在運車試驗、加載試驗、空載試驗（yàn）完（wán）成後各檢一（yī）次。精度檢測需（xū）依據國家標準執行（háng），轉位時間和承載能力按照不（bú）同刀架製造企業的設計要求進（jìn）行檢測。

3、試驗（yàn）方法

3.1 精度檢測

精度檢測要求依據國家標準GB/T 20960-2007, 數控臥式轉塔刀架進行。主要（yào）檢測（cè）項目有：G1（定心軸徑的徑向跳動）；G2（軸肩支撐麵的端（duān）麵跳動）；G3（軸肩支撐麵對底麵的垂直度）；G4（重複定位精度）；G5（工具孔軸線在工作位（wèi）置的偏移）；G6（工具（jù）孔軸（zhóu）線在工（gōng）作位置的平行度）；G7（刀槽在工作位置的偏移）；G8（工具安裝麵對基準（zhǔn）的平行度）；G9（工具安裝（zhuāng）麵在工作位（wèi）置的（de）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測。如圖2為（wéi）某實驗（yàn）實測數據。按設計要求檢測單步（30°和45°）分度時（shí）間和（hé）任意角（jiǎo）度分度時間。同時讀取命令位置、反饋位置、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

如圖3為（wéi）刀架承載能力檢測試驗台模型、檢測原理、檢測實例的（de）示意圖。載荷通過液（yè）壓千斤頂施加，並通過指示（shì）表讀（dú）取載荷大小，變（biàn）形量通過千分表讀取[14-15]。

圖3 承載能力檢測

按照刀架設計要求，需要檢測刀架的（de）切向承載能力（圖3左列）和徑（jìng）向承載能力（圖3右（yòu）列（liè））。徑（jìng）向載荷（hé）要分別（bié）考慮徑向壓載荷和徑向拉載荷下的刀架承載能力和（hé）剛度。

4 、結（jié）論

設計了刀架可靠性試驗的總體試驗流程以及故（gù）障記（jì）錄表。提出了刀架電（diàn）氣、液壓、驅動器、間隙、接近開關、冷卻係統（tǒng）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測的檢測方法。給出精度、轉位時間、承載能力檢測的試（shì）驗要求和試驗方法。

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