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車床刀架可靠性試驗關鍵技術研究

2020-4-22 來源：沈陽機床股份有限公司作者：孔祥志，郭智春

摘要:為了對車床數控刀架進行可靠性試驗，進而評估車床數控刀架的可靠性指標，設計了刀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、驅動器、間隙、接近開關、冷卻系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測的檢測方法。給出精度、轉位時間、承載能力檢測的試驗要求和試驗方法。

關鍵詞:數控車床; 數控刀架; 可靠性

0 引言

數控刀架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的重要技術指標，目前數控車床約1/4的故障源于數控刀架領域。可靠性是產品綜合性能反映的指標，反映了產品質量的優劣，我國國產數控刀架與國外產品相比，技術指標偏低、可靠性差、故障率高、精度保持性差，并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，成為制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，找出影響數控刀架可靠性、精度保持性和性能穩定性的故障原因，分析薄弱環節，提出改進與控制措施，有利于提高我國國產數控刀架的可靠性，并促進數控車床行業的發展[1-4]。

1、刀架可靠性試驗總體流程設計

1.1 實驗流程

圖1為數控刀架可靠性試驗的總體試驗流程設計。1）刀架運車試驗主要檢測刀架的功能指標是否滿足設計要求，該階段故障不計入考核，但需要進行故障處理，并及時恢復正常工作狀態；2）刀架技術指標檢測，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，進行各種換刀動作，模擬刀架換刀轉位，此階段不施加切削力[5-8]。

圖 1 數控刀架可靠性試驗總體流程

1.2 故障記錄

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

2、刀架功能檢測和技術指標檢測

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 刀架功能檢測

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，裝配出錯及由此帶來的故障不計入考核。通過控制器檢查電動機的正反轉、速度、加速度、角位移等參數。刀架轉位過程中，要保證驅動齒輪系的背向間隙在合理范圍內。刀架在鎖緊松開過程中，要保證軸向竄動間隙在合理范圍內。接近開關檢測刀架的鎖緊松開時間。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。

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、加載試驗、空載試驗完成后各檢一次。精度檢測需依據國家標準執行，轉位時間和承載能力按照不同刀架制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標準GB/T 20960-2007, 數控臥式轉塔刀架進行。主要檢測項目有：G1（定心軸徑的徑向跳動）；G2（軸肩支撐面的端面跳動）；G3（軸肩支撐面對底面的垂直度）；G4（重復定位精度）；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（刀槽在工作位置的偏移）；G8（工具安裝面對基準的平行度）；G9（工具安裝面在工作位置的偏移）[9-11]。

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為某實驗實測數據。按設計要求檢測單步（30°和45°）分度時間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[12-13]。