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车床刀架可靠性试验关键技术研究

2019-11-20 来源：沈阳机床股份有限公司作者：孔祥志郭智春

引言

数控刀架是数控车床的核心部件，其可靠性及精度稳定性是数控车床的重要技术指标，目前数控车床约1/4的故障源于数控刀架领域。可靠性是产品综合性能反映的指标，反映了产品质量的优劣，我国国产数控刀架与国外产品相比，技术指标偏低、可靠性差、故障率高、精度保持性差，并直接影响国产数控车床整机产品的性能，影响车床的加工效率及加工精度，以及客户满意度，成为制约我国车床产品发展的瓶颈。研究数控刀架的可靠性及其试验方法，找出影响数控刀架可靠性、精度保持性和性能稳定性的故障原因，分析薄弱环节，提出改进与控制措施，有利于提高我国国产数控刀架的可靠性，并促进数控车床行业的发展。

1、刀架可靠性试验总体流程设计

1.1 实验流程

图1为数控刀架可靠性试验的总体试验流程设计：

1）刀架运车试验主要检测刀架的功能指标是否满足设计要求，该阶段故障不计入考核，但需要进行故障处理，并及时恢复正常工作状态；

2）刀架技术指标检测，该阶段需要检测刀架的定位精度、承载能力及刚度、转位时间等技术参数；

3）加载试验，该阶段模拟刀架工作切削力进行试验加载；

4）空转试验，进行各种换刀动作，模拟刀架换刀转位，此阶段不施加切削力。

1.2 故障记录

表1为可靠性试验故障记录表。主要记录刀架编号、试验日期、试验时间、操作、故障、工作循环周期等。

2、刀架功能检测和技术指标检测

2.1 刀架功能检测

刀架主要的功能检测指标如表2所示。

刀架装配、电气连接、液压连接主要检查是否按图样要求正确装配，装配出错及由此带来的故障不计入考核。通过控制器检查电动机的正反转、速度、加速度、角位移等参数。刀架转位过程中，要保证驱动齿轮系的背向间隙在合理范围内。刀架在锁紧松开过程中，要保证轴向窜动间隙在合理范围内。接近开关检测刀架的锁紧松开时间。刀架功能检测还需要检查刀架冷却液管路是否正常工作，是否有漏水现象。

图 1 数控刀架可靠性试验总体流程

2.2 刀架技术指标检测

刀架技术指标检测主要包括：精度检测、转位时间检测、承载能力检测。技术指标要满足国家标准要求及产品设计要求。技术指标检测需在运车试验、加载试验、空载试验完成后各检一次。精度检测需依据国家标准执行，转位时间和承载能力按照不同刀架制造企业的设计要求进行检测。

3、试验方法

3.1 精度检测

精度检测要求依据国家标准GB/T 20960-2007, 数控卧式转塔刀架进行。主要检测项目有：G1（定心轴径的径向跳动）；G2（轴肩支撑面的端面跳动）；G3（轴肩支撑面对底面的垂直度）；G4（重复定位精度）；G5（工具孔轴线在工作位置的偏移）；G6（工具孔轴线在工作位置的平行度）；G7（刀槽在工作位置的偏移）；G8（工具安装面对基准的平行度）；G9（工具安装面在工作位置的偏移）。

3.2 转位时间检测

转位时间通过驱动器读取电动机参数检测。如图2为某实验实测数据。按设计要求检测单步（30°和45°）分度时间和任意角度分度时间。同时读取命令位置、反馈位置、位置误差、电动机转速信息。