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車床刀架可靠性試驗關鍵技術研究

2020-2-3 來源：沈陽機床股份有限公（gōng）司作者：孔祥誌，郭智春

數控刀架是數控（kòng）車床的核心部件，其可靠性及（jí）精度穩定性是數控車床的重要技術指標，目前數控車床（chuáng）約1/4的故障源於數控刀架領域。可靠性是（shì）產品綜合性（xìng）能反映的指標，反映了產品（pǐn）質（zhì）量的優劣，我國國產數控刀架與國（guó）外產（chǎn）品相比，技（jì）術指標偏（piān）低（dī）、可靠性差、故（gù）障率高、精度（dù）保持性差（chà），並直接影響國產數控車床整機產品的性能，影響車床的加工效率及加工精度，以及客戶滿意度，成為製約我國（guó）車床品發展（zhǎn）的瓶頸。研究數控刀架的可靠性及其試驗方法，找出影響數控刀架可靠性、精度（dù）保持性和性能（néng）穩定性的故障原因，分析薄弱環節，提出改進與控製措施，有（yǒu）利於提高我（wǒ）國國產數控刀（dāo）架的可靠性，並促進數控車床行業的發展.

1 、刀架可靠性（xìng）試驗總體流程設計

1.1 實驗流程

圖1為數控刀架可靠性試驗的總（zǒng）體試驗流程設計（jì）。1）刀（dāo）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）不計入考核，但需要進行（háng）故障處（chù）理，並及（jí）時恢複正（zhèng）常工作狀態；2）刀架（jià）技術指標檢測，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（děng）技術參數；3）加（jiā）載試驗，該階段模擬刀架工作切削力進行試驗（yàn）加載；4）空轉試驗，進行各種換刀動作，模擬刀架換刀轉位，此階段不施加切削力。

1.2 故障記錄

表1為可（kě）靠性（xìng）試驗故障記（jì）錄表。主（zhǔ）要記錄刀架編號、試驗日期、試（shì）驗時（shí）間、操作、故障、工作循環周期等。

2 、刀架（jià）功能檢測和技（jì）術指標檢測

2.1 刀架功能檢測

刀（dāo）架主要的功能檢測指（zhǐ）標（biāo）如表2所示。

刀架裝（zhuāng）配、電氣（qì）連接、液壓連接主要檢查是否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（chá）電動（dòng）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（jiān）隙（xì）在合理範圍內。刀架在鎖緊鬆開過程中，要（yào）保證軸向竄動（dòng）間隙在合理範圍內。接近開關檢（jiǎn）測刀架的鎖緊鬆開時間。刀架功能檢測還需要檢查刀架冷卻（què）液管路是否（fǒu）正常工作，是否有漏水現象。

2.2 刀架技術指標檢測

刀架技（jì）術指標檢測（cè）主要包括：精度檢測、轉（zhuǎn）位時間檢測、承載（zǎi）能力（lì）檢測。技術指標要滿足國家標準要求及產品設計要求。技術指（zhǐ）標檢測需在運車試驗、加載試（shì）驗、空載（zǎi）試驗（yàn）完成後各檢一次。精度檢（jiǎn）測需依據國家（jiā）標（biāo）準執行，轉位時間和承（chéng）載能（néng）力按照不同刀架製（zhì）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（jiā）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（jìng）的徑向跳動）；G2（軸肩（jiān）支撐（chēng）麵的端麵跳（tiào）動）；G3（軸肩支撐麵對（duì）底麵的垂直度）；G4（重複定位精度）；G5（工具孔軸線在工作位置（zhì）的偏移）；G6（工具孔軸線在工（gōng）作位（wèi）置的平（píng）行度）；G7（刀槽在工作位置的偏移）；G8（工具安裝麵對基準的（de）平行度（dù））；G9（工具安裝麵在工作位置的偏移）。

3.2 轉位時間檢測

轉位時間通過驅動器讀取電動機參數檢測。如（rú）圖2為某實驗實測（cè）數據。按設計要求檢測（cè）單步（30°和45°）分度時間（jiān）和任意角度分度時間。同時讀取命令位置、反饋位置、位置誤差、電動機轉速信息（xī）。

3.3 承載能力（lì）檢測

如圖3為刀架承載能（néng）力檢測（cè）試驗台模型（xíng）、檢測原理、檢測實例的（de）示意圖。載荷通過液壓千斤頂施加，並（bìng）通過（guò）指示表讀取載荷大小，變形量通過千分表讀取（qǔ）。

按照刀架設計要求，需要檢測（cè）刀架的切向承載（zǎi）能力（圖3左列）和徑向承載能力（圖3右列）。徑向載荷要（yào）分別考（kǎo）慮徑向壓載荷和徑向拉載荷下的刀架承載能力和剛（gāng）度。

4 、結論（lùn）

設（shè）計了（le）刀架可靠性試驗的總體試驗流程以及故障記錄表。提出（chū）了刀架電（diàn）氣、液壓、驅（qū）動器、間（jiān）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、承載能力技術指標檢測（cè）的檢測方（fāng）法。給出精（jīng）度、轉位時間、承載能力檢測的（de）試驗要求和試驗方法。

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