王振宇

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

高速精密數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究

王振宇

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用，我國的數(shù)控機(jī)床經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，在高速化、精密化以及復(fù)合化等方面都已經(jīng)取得了較好的發(fā)展，但是我國數(shù)控機(jī)床在可靠性方面卻仍存在一定的問題，可靠性及精度不高嚴(yán)重地影響了我國數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。文章就高速精密數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的探討，以期能夠?yàn)樘岣呶覈鴶?shù)控機(jī)床的可靠性及精度提供一些參考。

高速精密數(shù)控機(jī)床；可靠性；性能試驗(yàn)

在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)之中，往往都離不開數(shù)控機(jī)床的使用，通過對(duì)于數(shù)控機(jī)床以及由數(shù)控機(jī)床所組成的柔性化制造系統(tǒng)的應(yīng)用，有效地改善了傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)，而且數(shù)控機(jī)床對(duì)于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)也有著非常重要的意義。但是在數(shù)控機(jī)床發(fā)展和應(yīng)用過程中，其可靠性及精度仍然有著較大的提升空間，通過對(duì)高速精密數(shù)控機(jī)床的可靠性及精度進(jìn)一步提高，能夠更好地推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步發(fā)展，從而使其更好地服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。

1 高速精密數(shù)控機(jī)床可靠性關(guān)鍵技術(shù)

（1）數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架。在數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是一個(gè)非常重要的部件，其可靠性高低直接影響著整個(gè)數(shù)控機(jī)床的可靠性水平，所以要想使高速精密數(shù)控機(jī)床的可靠性得到有效的提高，首先必須要注重對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架可靠性水平的提升。一般來說，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由驅(qū)動(dòng)裝置、精定位裝置、松開及鎖緊裝置、裝刀裝置等所組成的，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是沒有動(dòng)力軸的，所以在對(duì)其進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的過程中，是不需要扭矩加載裝置的。要對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的可靠性水平加以測(cè)試，可以通過可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，而數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的可靠性試驗(yàn)系統(tǒng)主要由試驗(yàn)臺(tái)架、電液伺服加載系統(tǒng)、下層控制系統(tǒng)以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，其中試驗(yàn)臺(tái)架的主要作用是進(jìn)行刀架的安裝和固定，因?yàn)樵谠囼?yàn)的過程中，需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載，所以要求試驗(yàn)臺(tái)架必須要具備一定的剛度，而電液伺服加載系統(tǒng)的主要作用就是提供動(dòng)態(tài)加載力并且對(duì)加載距離加以調(diào)節(jié)，電液伺服加載系統(tǒng)應(yīng)該具有良好的控制性能，并且還要能夠?qū)φ駝?dòng)沖擊加以有效的吸收。下層PLC控制系統(tǒng)的主要作用就是保證整個(gè)可靠性試驗(yàn)?zāi)軌虬踩€(wěn)定地開展，而上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)則主要是對(duì)試驗(yàn)過程中的各種情況加以有效監(jiān)控。

（2）數(shù)控動(dòng)力伺服刀架。對(duì)于高速精密數(shù)控機(jī)床而言，動(dòng)力伺服刀架主要是用來進(jìn)行刀具的儲(chǔ)存、自動(dòng)換刀以及夾刀切削的，一般來說，動(dòng)力伺服刀架必須要具有結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高、轉(zhuǎn)速快等特點(diǎn)，通過動(dòng)力伺服刀架的一次裝夾，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)工步的加工，這樣既能夠使精度得到有效的保證，同時(shí)還能夠有效地提高加工的效率。而要對(duì)于動(dòng)力伺服刀架的可靠性加以測(cè)試，也可以通過可靠性試驗(yàn)，一般在進(jìn)行數(shù)控動(dòng)力伺服刀架的可靠性試驗(yàn)時(shí)，是采用電液伺服加載裝置來對(duì)刀架的模擬刀桿進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)切削力加載，并且同時(shí)安裝動(dòng)態(tài)拉、壓力傳感器，使試驗(yàn)過程中的動(dòng)態(tài)加載力和波形變化能夠被有效地測(cè)量到，而在進(jìn)行數(shù)控動(dòng)力伺服刀架的可靠性試驗(yàn)時(shí)，需要安裝相應(yīng)的扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，以便對(duì)加載數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)。

（3）主軸。對(duì)于數(shù)控基床而言，其主軸主要是由轉(zhuǎn)子、軸承、齒輪、主軸外殼、冷卻裝置及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所構(gòu)成的，其中軸承的主要作用就是支承和定位，而齒輪則主要是用來傳動(dòng)，冷卻裝置的主要作用就是降溫。在進(jìn)行機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)的過程中，需要對(duì)于徑向力、軸向力以及轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加載，在加載的同時(shí)對(duì)于基床主軸的各項(xiàng)性能參數(shù)的變化加以測(cè)量，然后再以這些記錄的性能參數(shù)的變化來對(duì)其可靠性進(jìn)行分析。在對(duì)基床主軸可靠性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，主要是通過電液伺服加載裝置來對(duì)主軸進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)切削力進(jìn)行加載，也需要安裝動(dòng)態(tài)拉、壓力傳感器，通過傳感器來對(duì)動(dòng)態(tài)加載力的大小以及波形變化加以測(cè)量。同時(shí)還需要采用發(fā)電測(cè)功機(jī)來進(jìn)行扭矩的加載，對(duì)于電主軸的加載扭矩以及轉(zhuǎn)速加以測(cè)量，從而使加載過程中能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和閉環(huán)控制。

2 提高高速精密數(shù)控機(jī)床可靠性的策略

（1）提高數(shù)控機(jī)床的綜合性能。要想使數(shù)控機(jī)床的可靠性得到有效的保障，必須要有效地提高數(shù)控機(jī)床的綜合性能，數(shù)控機(jī)床的高速化是提高其高效柔性和高精化的一個(gè)重要措施。但是要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高速化，提高其綜合性能，首先必須要以先進(jìn)適用作為原則，對(duì)高速范圍加以有效確定，因?yàn)樵跀?shù)控機(jī)床的運(yùn)行過程中，往往會(huì)受到多方面因素的影響，所以不能夠僅僅片面地追求高速度。同時(shí)高速化還必須要與機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及控制性能相匹配，因?yàn)殡S著主軸轉(zhuǎn)速的提高，必然會(huì)帶來一定的負(fù)面影響，如果高速化和機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及控制性能不相匹配，就有可能導(dǎo)致熱誤差以及控制精度的降低。

（2）發(fā)展復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床。要進(jìn)一步地提高數(shù)控機(jī)床的可靠性，還需要對(duì)復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床加以發(fā)展，通過對(duì)復(fù)合數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，能夠使工序的集中度得到有效的提高，使整個(gè)加工過程鏈更加的集約化，從而有效地提高多品種單件以及批量加工的效率，而且還能夠更好地保證加工的精度。在發(fā)展復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床的過程中，可以通過創(chuàng)新技術(shù)來對(duì)大功能部件的適用面加以擴(kuò)大，從而使結(jié)構(gòu)得以簡化。

3 結(jié)語

高速精密數(shù)控機(jī)床作為大型以及特大型零部件的基礎(chǔ)加工設(shè)備，其可靠性的高低直接影響著許多其它行業(yè)的發(fā)展，比如說航空航天、軌道交通以及國防工業(yè)等，所以必須要進(jìn)一步地提高高速精密數(shù)控機(jī)床的可靠性，使我國的數(shù)控機(jī)床可靠性得到有效的保障，從而進(jìn)一步促進(jìn)其它行業(yè)的發(fā)展。

［1］石爍宇,蔡雪松.淺析數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)可靠性［J］.中小企業(yè)管理與科技，2016，（7）：266-266.

［2］王智超，劉曉瓊.數(shù)控機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)工作流分析［J］.河南科技，2014，（3）：134，140.

［3］劉欣.高速精密數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)研究［J］.商品與質(zhì)量，2016，（19）：300-300.

Reliability Technology of High Speed Precision CNC Machine Tool

WANG Zheng-yu
（Qiqihar Second Machine Tool（Group）Co.，Ltd.，Qiqihar，Heilongjiang 161000，China）

With the continuous development of our country's industry，CNC machine tools have been widely used in our country.After several decades of development，CNC machine tools have been made in the fields of high speed，precision and compoundation.But there are still some problems in the reliability of China's CNC machine tools.Reliability and accuracy is not high，which has seriously affected the further application of CNC machine tools and development.This paper discusses the reliability technology of high speed precision CNC machine tools，so as to provide some reference for improving the reliability and precision of CNC machine tools in China.

high speed precision CNC machine tools；reliability；performance test

TG659

A

2095-980X（2017）03-0058-01

2017-02-17

王振宇（1971-），男，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事龍門銑、專用設(shè)備設(shè)計(jì)研發(fā)工作。