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車床刀架可靠性試驗關鍵技術（shù）研究

2019-11-20 來源：沈陽機床股份有限公司作者：孔祥誌郭智春

引言

數控刀架是數控車床的核（hé）心部件，其（qí）可靠性及精度穩（wěn）定性是數控車床的（de）重要技術指標，目前（qián）數控車床約1/4的故障源於數控刀架領域。可靠性（xìng）是產品綜合性能反映的指標，反映了產品質量的優劣，我國國產（chǎn）數控刀架與國（guó）外產品相比，技術指標偏低、可靠性差（chà）、故障率高、精度保持性差，並直接影（yǐng）響國產數控車床整機產品的性能，影響車床的加（jiā）工效率及加工精度，以（yǐ）及客戶滿意度，成為製約我國車床產品發展的瓶頸。研（yán）究數控刀架的可靠性（xìng）及其試驗方法（fǎ），找出影響數控刀架（jià）可靠（kào）性（xìng）、精度保持（chí）性和性能穩定性（xìng）的故障原因，分析薄弱環節，提出改（gǎi）進與控製措施，有利於提高我國國產數控刀架的可靠性（xìng），並促（cù）進數控車床行業的（de）發展。

1、刀架可靠（kào）性試驗總體流程設計（jì）

1.1 實驗流程

圖1為數控刀架可靠性試驗的總體試驗流程設計：

1）刀架運車試驗主要檢（jiǎn）測刀架的功（gōng）能指標是否滿足設計（jì）要求，該階（jiē）段故障（zhàng）不計入考核，但需（xū）要進行故（gù）障處理（lǐ），並及時恢（huī）複正常工作狀態；

2）刀架技術指標（biāo）檢測，該階段需要檢測刀架的定位精（jīng）度、承載能力（lì）及剛度、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（jìn）行（háng）試驗加載；

4）空轉試驗，進行各種換刀動作，模擬刀架換刀轉（zhuǎn）位，此階段不施加切削力。

1.2 故障記錄（lù）

表1為（wéi）可靠性試驗故障記錄（lù）表。主要記錄刀架編號、試驗日（rì）期、試驗時（shí）間、操作、故障（zhàng）、工作（zuò）循（xún）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（jià）主要的功能檢測指標（biāo）如表2所示。

刀架裝配、電氣連接、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（yóu）此帶來（lái）的故障不計入考核。通過控製器檢（jiǎn）查電動機的正反轉、速度、加速（sù）度、角位移（yí）等參數。刀架轉位過程（chéng）中，要保證驅動（dòng）齒（chǐ）輪（lún）係的背（bèi）向間隙在合理範圍內（nèi）。刀架在鎖緊（jǐn）鬆開（kāi）過程中，要保證軸向竄動間隙在合理範圍內。接近開關（guān）檢測刀架的鎖緊鬆開時（shí）間。刀（dāo）架功能檢測還需要檢查刀架冷（lěng）卻液管路是否正常工作，是否有漏水現象。

圖 1 數控（kòng）刀架可（kě）靠性試驗總體流程

2.2 刀（dāo）架（jià）技術指標檢測

刀架技術指標檢測（cè）主要包括：精度檢測（cè）、轉位時間檢測（cè）、承載能力檢測。技術指標要滿足國家標準要求及產品設計要求。技術指標檢測需在運車試驗、加載試（shì）驗（yàn）、空（kōng）載試驗完成後各檢一次。精（jīng）度檢測需依（yī）據國家標準執行，轉位時間和承載能力按照不同刀架製造企（qǐ）業的設計要求進行檢測。

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。主要檢（jiǎn）測項目有：G1（定心軸徑的徑向跳動）；G2（軸肩支撐麵的端麵跳（tiào）動（dòng））；G3（軸肩支（zhī）撐麵對底麵的垂直度）；G4（重複定位精（jīng）度）；G5（工具孔軸線在工作位置的偏移）；G6（工具孔軸線（xiàn）在工作位置的平（píng）行度）；G7（刀槽（cáo）在工作（zuò）位置（zhì）的偏移）；G8（工具安裝麵對（duì）基準的平行度）；G9（工具安裝麵在工作位置的偏移）。

3.2 轉（zhuǎn）位時間檢測

轉（zhuǎn）位時間通過驅動器讀取電動機參數（shù）檢測。如（rú）圖2為某（mǒu）實驗實測數據。按（àn）設計要求（qiú）檢測單步（30°和45°）分度時間和任意角度分度（dù）時間。同時讀取命令位置（zhì）、反饋位置、位置誤差、電動（dòng）機轉速信（xìn）息。

圖2 轉位（wèi）時間檢測

3.3 承載能力檢測

如圖3為刀架承（chéng）載能力檢測試驗台模型、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（biǎo）讀取載荷大小（xiǎo），變形量通過千分表讀（dú）取。

圖（tú）3 承載能力檢測

按照刀架設計要求，需要檢測刀架的切向承載能力（圖3左列）和徑向承載能力（圖3右列）。徑向（xiàng）載荷要分別考慮徑向壓載荷（hé）和徑向拉（lā）載荷下的刀架承載能力和剛度。

4、結（jié）論

設（shè）計了刀架（jià）可靠性試驗的總體試驗流程以及故障記錄表。提（tí）出了刀架電氣、液壓（yā）、驅動器、間隙、接近開關、冷卻係統功能檢（jiǎn）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（wèi）時（shí）間（jiān）、承（chéng）載能力檢測的試驗要求和（hé）試驗方法（fǎ）。

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