精密机床论文范文（精选7篇）

精密机床论文 第1篇

自去年12月从中国接到智能手机相关大型订单以来, 津上获得的订单数量急剧增长, 今年3月达到64亿日元, 创下单月订单历史新高。但从7月起, 智能手机相关订单开始急剧减少, 8月仅有19亿日元。智能手机相关以外的订单也持续低迷, 西岛表示, “9～10月也将大致在25亿～30亿日元左右”。

订单额将在约2个月后反映到收益上。因为6月之前的订单数量猛增, 津上2012年4～9月合并营业利润同比增长了3.4倍, 达48亿日元, 比初期预期“高2～3成”。但西岛承认下半财年收益极有可能下行。

精密机床论文 第2篇

但是在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批生产的零件约占机械加工总量的百分之八十以上。

P2 数控系统经历了采用电子管、晶体管、集成电路；计算技数控（CNC)

计算机数控系统的优点

1柔性好2功能强3可靠性高4易于实现机电一体化5经济性好 数控系统和数控机床的发展

1高速、高精度化2提高数控系统的可靠性（提高数控系统的可靠性，可大大降低数控机床的故障率。新型数控系统大量使用大规模和超大规模的集成电路。

P3 柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS

P4 所谓柔性是指------几种不同的工件

P7 数控机床的优点：1对加工对象改型的适应性---------6有利于生产管理的现代化

P9 数控机床的组成：程序载体-------机床机械部分构成数控机床工作原理1----6

P12 数控机床的分类（一二三，以及下面的小点）

P17 第一段

P32 第三段以及第四段第一句

P37 第二段 第三段（调速范围----------可频繁的停及换向）

P37 第一段

P58 开环闭环以及数控机床对检测的要求1-----4

P58 表格

P62 第一句

P74 1234

P75 数控机床的总体布局 12345678910

P88对主传系统的要求12345调速方法1234

P133 机床导轨的作用是起导向与支承作用，导轨的基本作用12345P134导轨的基本类型

P139 数控机床对刀具的要求123456789

（经济性与切削性的可预测性）

P146 涂层刀具是在----------难容金属化合物而获得。

P152 自动换刀装置主要有转塔式自动换刀和刀库式自动换刀；转塔式又分为回转刀架式和转塔头式。

P165 数控夹具的要求1234 数控加工工艺的概念（第一段）数控加工工艺的主要内容12345678

精密机床论文 第3篇

波兰AVIA精密机床厂成立于1902年，至今已经有100年的历史。在建厂的头20年是生产烟草工业设备的企业，1920年至1939主要生产飞机发动机，当时生产的发动机的牌子就是AVIA。二战期间，德国占领波兰时，这个工厂曾为德军制造枪炮。二战以后，该厂主要生产车床。以前主要生产普通车床，现在生产数控车床。目前该厂生产的数控机床80％出口到欧洲，主要是德国。

波兰AVIA精密机床厂在波兰经济体制转轨之前是一个规模较大的国有企业，职工有1000人左右。现在已经完成了私有化改造，职工压缩到170多人。在波兰对国有企业进行私有化改造的初期，改造对象主要是小型国有企业。对像AVIA这样的大型国有企业如何进行私有化改造，当时还没有一定的办法。因此，AVIA精密机床厂私有化改造的准备时间较长，直到1996年才进行，至今已经6年了。

在私有化初期，政府曾经设想寻找一个国外企业收购波兰AVIA精密机床厂。但是，企业职工不同意让外国企业收购，政府也没有遇到合适的外国企业。有的外国企业想收购这个企业是为了占领波兰市场，并不想向企业投资，而是想让这个企业停产。还有的国际资本收购该企业是为了倒卖资产，希望低价收购后，转手再高价卖出去。因此，谈了几家，也没有谈成，最后这个工厂的多数职工决定自己收购这个企业。

据介绍，波兰国有企业私有化改造需要依据一定的法律程序。在政府出售国有企业前，首先要由国有资产管理委员会组织专家对企业将出售的企业的国有资产进行评估，然后国有资产管理委员会在评估价的基础上与收购方进行谈判。当双方达成协议后，再签订合同。在收购资金到位后，企业所有权才真正改变。一般情况下，国有企业出售时，企业资产的10％无偿作为该企业职工的股份，其余90％由国家出售。

据柯劳克先生介绍，波兰AVIA精密机床厂私有化改造过程基本上是按国家规定进行的，但是也有自己的特点。一是由于AVIA是被本企业职工购买，因此在开展私有化改造前，由该企业的职工集资注册一家资产管理公司，由这家公司代表企业职工与国家国有资产管理委员会进行谈判和履行各项手续，而不是由职工个人进行收购。在成立这家公司时，该企业所有在本企业工作6个月以上的职工都可以入股。没有钱的可以向银行贷款。据介绍，柯劳克董事长本人就是通过向银行贷款，向资产管理公司注入自己的股份的。二是在公司与国有资产管理委员会达成的协议，国家的实际出售该企业国有资产的价格比评估价格要高。主要由于两方面原因，一方面由于评估只对企业的有形资产进行了评估，没有对无形资产进行评估。而谈判不仅谈了有形资产的价格，还谈了无形资产的价格。另一个方面由于这个企业一直经营较好，出售时是盈利企业。据说，多数企业的国有资产的出售价都高于资产评估价。三是由于职工注册的资产管理公司的资本有限，收购资金不能一次足额到位，而是分10年付清。因此在资产管理公司将收购资金总额的三分之一付清前，企业仍然属于国有，三分之一的资金到位后，再重新签定协议，企业所有权才开始属于资产管理公司，即职工所有。四是由于是本企业职工收购，因此没有执行国有企业10％的股份无偿归本企业职工所有的规定。

波兰AVIA精密机床厂私有化改造进行的比较平稳。一是由于在私有化改造的初期没有进行大规模的裁员。虽然原来这个企业有1000名左右的职工，但是在进行私有化改造前，大部分职工自己离开了企业，从事其它工作了，因此实行私有化改造时只有200多职工了。私有化改造后，为了稳定生产，在一个时期内，没有裁员。二是经过一段时间后，根据企业生产情况和职工素质，逐步辞退那些不适合在企业工作的职工。这些职工中，有些是资产管理公司的股东。对这个情况，柯劳克董事长认为，股东与职工是不同的身份。不是本企业的职工，也可以是本企业的股东。不是股东，也可以是本企业的职工，关键看这个人是否适合在企业工作。虽然辞退职工人数占企业职工总数的比例比较高，大约为10％以上，但由于辞退工作进行的比较合理，保证了生产稳定进行，工作效率提高，经营情况比较好。三是由于该企业工会的力量不强。据柯劳克董事长介绍，这个企业的职工不愿意参加工会。原来有两个工会组织，一个已经于一年前解散了，另一个也不景气。工人认为，罢工对企业没有好处，对作为企业股东的工人更没有好处。柯劳克董事长介绍说，当年罢工进行的非常利害的企业，现在多数已经倒闭了。许多罢工是少数活动家鼓动的，他们从中得利，工人没有得到什么好处。罢工影响企业的发展，也影响引进资金，损失大。他认为，工人与企业之间有矛盾，还是协商解决好。

波兰AVIA精密机床厂私有化改造中，退休职工没有权利成为原始股东。由于波兰的社会保障制度比较健全，职工到退休年龄后，企业一次性发给职工三个月的生活费后，职工就转到社会保障系统，与本企业不再存在任何劳动或社会保障关系。

企业私有化改造后，由新企业的股东大会选举产生了董事长，由董事长负责企业的日常经营活动。章程规定，每一届董事会任期3年。柯劳克先生是该企业原来的厂长，私有化改造后，被股东大会选为新企业的董事长。目前董事会由2人组成。已经过两个任期。由于经营情况较好，可能会连任第三个任期。企业还成立了监事会，监督企业的经营活动。企业章程规定监事会由5人组成，实际上目前监事会只有4人。每季度监事会开会听取董事会的报告，并有权随时检查企业各方面的情况。

虽然私有化改造以来，波兰AVIA精密机床厂的经营情况一直很好，但是由于原来国有企业积累少、底子薄，再加上还要尽快付清收购款，因此私有化初期，资产管理公司就决定，8年内股东不分红。柯劳克董事长与我们交谈时，很有信心地说，现在已经6年了，企业有一定积累了，8年后分红不成问题，分红也不会影响企业的发展。

私有化改造后，企业内部收入分配的差距比以前拉大。据柯劳克先生介绍，该企业同一个办公室内的工作人员，工资差距会相差很大。收入的多少主要看本人对企业的贡献。一般情况下，高级管理人员的工资水平高于普通工人的工资水平。企业章程规定董事长的工资可以是企业平均工资水平的5倍。柯劳克董事长自己讲，实际上加上各种收入，实际差距要比这个比例大的多。

精密数控机床的维修与诊断 第4篇

1 数控机床的组成、特点和工作原理

数控机床受其功能限制, 组成各不相同, 各个机床生产厂家的研发原理也不尽相同。但最基本的构成与工作原理都是相同的。数控机床主要是由机身、数字控制系统和辅助设置组成。机身主要包括了影响机床寿命、精度和稳定性的铸件;可以进行由电机带动并进行高速旋转直接面对加工器件的主轴;控制机床运转的电机。数字控制系统部分主要包括处理器、驱动器、显示部分、操作面板等组成;辅助设置主要包括确保数控机床正常运转的辅助配套的部件, 例如排屑、照明、监控与检测等功能配件。数控机床的主要特点是利用程序控制可以对各种零件进行加工, 过程中可以对零件位置与运动速度进行控制, 这些控制都是通过程序指令按步骤实现的, 系统还可以针对加工状况随时对指令进行分析与调整。数控机床的运行环境一般都在高温、多震动的环境中, 具有高度的可靠性、稳固性、可以频繁开启反复操作等特点。

数控机床的工作原理就是通过数控控制计算机系统以信息指令的方式控制机床的运转。当机床控制中心发给机床进给构件指定后, 各个构件就按照指令做出相应的加工操作, 例如对工件的运动位移、速度、角度、操作次数等进行指令控制。数控机床实现了数据信息自动化加工过程。

2 精密数控机床的维修

2.1 精密数控机床维修的重要意义

数控加工技术已经应用到各个行业, 特别是制造业与工业自动化行业中, 对于提高行业工作效率, 带动产业效益有着重要的作用。数控技术的发展水平也代表着整个社会自动化发展的进步程度。加强数控机床的检修与维护工作是当前数控加工行业的重要课题。精密件加工的数控机床可以对精密器件进行高精度的加工, 对于现代加工工艺有进一步的完善作用, 对于器件加工的精度更加精确, 让器件功能更完美的呈现。精密件加工的数控机床维修对于现代机械加工工艺具有很大的促进作用。

2.2 精密数控机床与一般机床维修的不同点

精密数控机床由于受到电脑控制程序的影响, 其维修也较一般机床复杂。精密机床能够完成普通机床不能加工的复杂零件, 主要是造船、模具等高精尖加工业中应用, 因此, 对于机床各部分零件的组成与功能要有所掌握, 才能方便维修。精密数控机床比一般机床的加工精度高, 在维修时要特别注意机床的各个参数与标准值。此外, 在维修中还要严格注意维修安全操作规范。

2.3 精密数控机床维修对维修人员的要求

数控机床操作技术含量高, 对维修人员的要求也高。主要有如下几个方面:

1) 维修人员具有较广的知识面由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备, 组成机床的各部分之间具有密切的联系, 其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象, 尽快判别故障的真正原因与故障部位;

2) 善于思考数控机床的结构复杂, 各部分之间的联系紧密。故障涉及面广;

3) 善于学习作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累, 还应当勤于学习, 善于学习。数控机床, 尤其是数控系统, 其说明书内容通常都较多, 有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。这些手册、盗料少则数十万字.多到上千万字, 要全面掌握系纹的全部内容绝非一日之功而民在实际维修时, 通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。

3 精密加工件数控机床故障诊断

针对具体情况具体分析, 数控机床故障诊断的一般步骤是:

1) 认真观察。诊断前要仔细阅读机床说明书, 特别是要认真阅读机床的电气图、气动图、机床相关的精度与参数等等。诊断时可以采用利用视觉、嗅觉、触摸等直接观察法进行数控机床故障诊断。对于故障产生的噪音、错误的执行动作等都要仔细排查, 仔细观察机床指示灯状况、插件与螺丝是否松动、是否有熔丝断开、断路、热继电器、丝杆、轴承不正常工作等现象出现;2) 仔细分析。现代机床生产技术不断提高, 除了机床自身CNC系统对于故障可以进行报警提示外, 检修人员也已经要对故障仔细分析。对于数控机床产生的故障经过认真观察后已经确定了故障部位, 检修前为安全检修要对机床进行断电, 断电后对观察的故障现象, 认真分析故障产生原因。必要时在确定无更大故障产生的前提下进行带电运转, 以更准确的找到故障原因;3) 准确排查。对于确定故障现象与原因后要进行准备的排查, 看机床是否还存在其它故障, 故障确认与排查要遵循由表及里、先易后难的原则, 先对可触摸到的器件故障进行排查, 再对不可触摸到的器件通过观察、嗅觉气味等手段进行排查。

4 精密数控机床的维修方法

数控机床的维修方法有很多种类, 特别重要和难于掌握的有以下几种:

1) 测量比较法

测量比较法主要是针对机床电路出现故障时可以用示波器、万用表等测量工具测量故障发生时的电压、电流等参数, 将测量值、测量波形与正常标准值进行比较后分析故障原因。对于机械故障也可以采用故障状态下机床工作精度与正常精度对比的方法, 分析出机械故障原因。

2) 备板置换法

备板置换法是利用备用的数控机床电路板替换故障机床的电路板进行维修的方法。该方法适用于需要快速、紧急解决故障的情况。进行备板置换前要严格机床电路状态, 防止短路情况发生。置换过程中要注意接线、开关的连接与安装是否与原来机床一致, 特别要注意CRT模块、存储器模块等的电路连接。需要进行初始化的存储器不要忘记使用前进行初始化操作。

3) 敲击法

数控机床中有很多电路板和焊接件, 不同的电路板有着不同的控制功能, 每块电路板又有很多焊点, 每块电路板都有可能出现虚焊或者焊接不良而影响正常功能的状况。当机床故障产生时, 可以用绝缘物体对故障电路板进行敲击, 故障往往产生在被敲打部位, 如果敲打后电路连通, 故障消失, 说明故障是焊接问题, 及时补焊就可以解决。

4) 原理分析法

在遇到不常见的机床故障时, 不要慌乱和盲目采取错误的维修方法。一定要认真研读机床的原理, 了解机床结构部件功能, 机床各个参数与精度值, 还要重点看懂数控机床的电路原理图, 这样才能从原理入手, 分析机床运行的逻辑, 逐步找到问题的原因, 有的放矢, 才能尽快解决故障问题。

5 结论

数控机床是机械加工与自动化行业重要的加工设备, 是实现机械部件加工自动化的重要工具。数控机床故障的诊断与维修决定了设备能够长久、稳定的顺利运行, 一定要加以重视, 并且要采用正确、有效的维修方法。这样, 才能保持数控机床的运转正常, 提高自动化程度与行业工作效率。

参考文献

[1]郭士义.数控机床故障诊断与维修[M].机械工业出版社, 2011.

[2]严峻.数控机床故障诊断与维修实例[M].机械工业出版社, 2011.

[3]高白川.浅谈数控机床诊断与维修的方法[J], 2010 (2) .

精密机床论文 第5篇

随着机械工业的发展,对机床的加工精度要求越来越高,机床的精度是影响加工精度重要的因素之一,而影响机床精度的因素主要可以概括为六个方面:几何精度、运动精度、静刚度、动刚度、热变形刚度和摩擦。随着机床转速的提高,切削进给速度的加大,机床发热急剧上升,热变形所引起的加工误差可占总体误差的30%～70%。尤其在精密加工中,热变形引起的加工误差比例更高达50%～70%。可见,热变形成为影响精密机床加工精度的主要因素,是精密机床必须考虑的关键技术之一。

2 机床热变形的热源分析

2.1 内部热源

内部热源分为动力热源、运动部件热源和切削热源:

(1)机床动力装置(电机、液压系统、电气系统等)工作时,能量损耗转换成热量,热量传递到机床零部件使其变形。

(2)运动部件热源。机床上各种运动部件,如轴承副、齿轮副、蜗轮蜗杆副、导轨副和丝杠副等在运动时因摩擦而发热,它们通过润滑介质和空气把热量传递给其他零部件。

(3)切削热。在切削时,由机械能变为被切削材料的变形能,从而产生大量的热量,这部分热量由切屑和冷却液传递到机床上。

2.2 外部热源

外部热源主要是外界环境热,如车间室温变化、阳光照射、空调装置及周围机器的发热等,都会影响机床各部件受热不均匀,引起热变形。

3 机床热变形对加工精度的影响

机床的热变形直接影响机床自身的几何精度和定位精度,对精密机床的精度影响尤为显著,严重影响其精度稳定性和加工质量,因此一定要重视热变形对精密机床精度的影响。下面从两个方面分析热变形对机床精度的影响。

3.1 主轴系统热变形

主轴系统包括主轴箱和主轴两部分。如果是机械式主轴,主轴箱一般为多级齿轮传动机构,这无疑就是一个强热源;而无论是机械式主轴还是电主轴,主轴本身工作时也产生大量热量。这些热量最终都转化为主轴变形,即线性变形和角度变形。

线性变形是指热量扩散造成主轴在不同方向上变形,使主轴回转中心与其配合部件轴线或孔中心的同轴度误差增大,破坏了机床的定位精度,造成工件加工尺寸误差。

角度变形是指热变形引起主轴轴线角度位置变化,造成主轴轴线相对于工作台的平行度或垂直度变化,严重影响工件加工质量。

3.2 床身和工作台等基础大件热变形

床身和工作台等基础大件设计时刚性一般都很大,但是由于工作环境复杂,当受到外界环境、内部热源及切削或润滑介质等热量的影响,难免会出现不同程度的变形。基础大件热变形会导致与之连接部件的变形,形成变形传导和叠加,严重破坏机床直线度、平行度和垂直度等各项精度,导致运动部件移动时直线性偏差。

4 减少机床热变形的措施

本文主要从机床结构设计、严格控制制造装配质量、热变形补偿和工艺散热四个方面提出精密机床热变形控制措施。

4.1机床结构设计

(1)合理的结构设计

机床采用热对称结构是减少机床热变形对加工精度影响的有效方法之一。如精密卧式加工中心立柱和主轴箱结构(如图1),主轴箱采用夹箱式结构,就是一种热对称设计,可避免主轴热倾斜现象,提高加工精度和热稳定性。此外在结构设计时,应设法使热量比较大的部位的热量向热量小的部位传导和流动,使部件各部位均匀受热,这也是减少机床热变形的有效措施。

(2)隔离热源和改善散热

隔离热源可以从根本上减少机床的热变形,在机床设计阶段应考虑凡是可能从机床分离出去的热源如电动机、液压系统、冷却系统、润滑系统和电气装置等均应移出,与机床主体结构和主加工区隔离,使之成为独立单元。对于不能分离的热源可从结构、润滑等方面改善其性能,减少发热,改善散热。对于机床主轴箱和主轴部件,必须采取强制润滑冷却,特别是主轴,应根据主轴轴承种类和工作转速合理选择润滑方式,图2对比了不同润滑方式下轴承温度变化,以供参考。机床切削过程发热量大,要进行冷却,并把切屑及时排除。另外,对于精密机床设计时,应考虑将精密测量部件(如光栅尺或编码器等)远离发热区或采用隔热材料与热源隔离。

4.2 严格控制制造装配质量

机床零部件制造质量不好,会导致零件发热,因此对重要的零部件,特别是工作中会运动的摩擦部件(如轴承、齿轮和蜗轮蜗杆等),一定要严格控制其制造质量。同时机床关键部件的装配质量也很关键,图3为某型号机床空载运转5h,主轴箱的热像仪成像图,可见在图片下方左右有两处白色区域,表明这两处温度明显高于其他位置,这会使这两处热变形加大,造成主轴箱扭曲。这种现象的原因是由于电主轴与主轴箱装配时轴线有偏差,电主轴与主轴箱配合面接触不均匀,引起受热不均。因此,提高装配质量也是减小机床发热的重要保证。

4.3 热变形补偿

精密机床热补偿一般采用实时测量补偿系统进行补偿,通过一定的实时测量系统和误差模型快速实时地得到补偿值,实现实时误差补偿。

4.4 工艺散热

(1)保持机床工作环境温度恒定。根据实验,当昼夜温度在12℃～15℃范围内变化时,主轴轴线的位置变化可达12μm,为运转热位移的3倍,为定位精度的6倍。所以,精密机床工作时对环境温度必须严格控制。另外,在机床工作区域内各种取暖设备以及阳光的照射,不应使热流的方向朝向机床,以免引起不均匀的热变形。

(2)保持系统热平衡。根据机床热变形规律,大部分机床的热变形发生在机床刚启动后的一段时间内,当达到热平衡状态后,热变形趋向稳定,加工精度也趋于稳定。因此,对精密机床,特别是大型机床,在加工之前应预先进行空运转或适量控制热源,使之较快地达到热平衡,然后再进行加工,同样,精密加工应尽量避免中途停车。

5 结语

热变形对精密机床精度的影响不容忽视,它直接影响精密机床的几何精度和定位精度,破坏机床的精度稳定性,增大加工质量误差,甚至可能导致机床零部件的破损。采用合理的机床结构设计是减少机床热变形的基础;严格控制制造装配质量是减少机床热变形的保证;热变形补偿是减少机床热变形的有效措施;工艺散热是控制机床热变形的保障。

参考文献

[1]李传乾.机床摩擦、磨损与润滑[M].北京:机械工业出版社,1990.

[2]成大先.机械设计手册(第四版)第3卷[M].北京:化学工业出版社,2002.

精密机床论文 第6篇

关键词：高速/精密,数控机床,可靠性设计,性能试验

1 问题提出

提高国产数控机床可靠性的关键在于提高国产关键功能部件的可靠性, 而开展可靠性试验是提高产品可靠性的主要技术途径。现阶段对国内数控机床及其功能部件进行的可靠性试验, 主要依靠在机床用户企业对生产过程进行现场跟踪来实现, 试验条件不可控, 试验周期长, 不能满足产品开发进度要求, 而且需要付出高昂的时间和人力成本。

进行关键功能部件的可靠性实验室加速试验, 是提高可靠性试验效率的主要技术手段。实验室可靠性试验须遵循2个原则:一是不能改变故障模式, 二是不能改变故障机理。因此, 可靠性试验系统必须具有工况模拟能力, 包括载荷的维数、大小、种类、频率和速度等, 以使可靠性试验能够激发出关键功能部件真实工作时的潜在故障, 保证试验结果的真实可靠。本文结合数控机床可靠性及关键部位可靠性试验技术方面的研究成果, 对数控机床关键功能部件的可靠性试验系统进行分析。

2 本研究的创新性

数控机床关键功能部件可靠性试验系统的研制, 关键在于准确把握功能部件实际工作状况下的载荷特性, 实现对复杂载荷的模拟。以机床主轴为例, 包括车床主轴和铣床或加工中心主轴 (含电主轴) , 在切削加工工作中会受到三向切削力和切削扭矩的作用, 同时, 切削力中还有较大的动态切削力分量, 而且动态分量对可靠性的影响甚至会大于稳态切削力分量的影响。为此, 机床主轴的可靠性试验系统必须能够对主轴进行多自由度的静动态切削力模拟和切削扭矩模拟。其次, 机床主轴具有较高的转速和回转精度, 扭矩加载装置也需要达到相应的要求。吉林大学经反复调研论证、计算机仿真、多种样机的试制和比较试验, 历时2年, 研发出了采用电液伺服技术的多自由度动态切削力加载装置和采用测功机的切削扭矩加载装置, 并以此为核心部件构建了机床主轴的可靠性试验系统。系统的切削力维数、动静态力和频率、主轴的转速和扭矩等均可通过系统的主控计算机进行控制, 系统的加载范围可通过以上2类加载装置中动力元件的选配来满足要求。

3 数控机床可靠性试验系统及关键技术

3.1 主轴

机床主轴主要由转子、轴承、齿轮、主轴外壳、冷却装置和驱动电动机构成, 其中, 轴承具有支承和定位作用, 齿轮具有传动作用, 冷却装置具有降温作用。机床主轴可靠性试验, 需要对径向力、轴向力和转矩进行加载, 同时测量机床主轴的各项性能参数的变化, 如精度、振动、噪声和温度等, 最后对各项性能参数的变化进行可靠性分析。数控机床主轴可靠性试验系统如图1所示。

主轴的可靠性试验系统采用的是电液伺服加载装置对主轴进行动、静态切削力加载, 并安装动态拉、压力传感器, 用于测量动态加载力大小和波形变化。采用发电测功机进行扭矩加载, 并安装扭矩传感器和转速传感器, 测量电主轴的加载扭矩和转速, 实现加载的实时监控和闭环控制。机床主轴1连接加载棒2, 加载棒通过联轴器4连接转矩加载装置5, 实现转矩加载;径向加载装置7和加载块3接触, 实现径向加载;轴向加载装置6和加载块3接触, 实现轴向加载;控制系统控制加载装置和机床主轴的输入量;传感器采集机床主轴的各项性能参数的变化;数据采集系统用于采集传感器和加载装置的输出量;利用采集到的数据对机床主轴的可靠性进行分析。

3.2 数控动力伺服刀架

动力伺服刀架是数控车床、车削中心、车铣复合等数控机床实现刀具储备、自动换刀、夹刀切削的主要功能部件。动力伺服刀架具有结构紧凑、定位精度高、转位快、刚性好以及能够实现钻削和铣削等特点, 一次装夹能够实现多个工步的加工, 既可以保证精度, 又能极大地提高加工精度和加工效率。

数控动力伺服刀架的可靠性试验系统采用电液伺服加载装置对刀架的模拟刀杆进行动、静态切削力加载, 并安装动态拉、压力传感器, 用于测量动态加载力大小和波形变化。利用测功机对被测动力头进行扭矩加载, 安装扭矩传感器和转速传感器, 实时监测加载数据。

3.3 数控转塔刀架

转塔刀架是数控车床的关键功能部件, 其可靠性水平直接影响到整机的可靠性水平。数控转塔刀架一般由驱动装置、精定位装置、松开和锁紧装置、装刀装置、预定位装置、机械传动机构、检测装置等组成。数控转塔刀架与数控动力伺服刀架的区别在于刀架没有动力轴, 故本试验系统不需要扭矩加载装置, 其他与数控动力伺服刀架的可靠性试验系统类似。

数控转塔刀架的可靠性试验系统包括试验台架设计、电液伺服加载系统、下层控制系统和上位机监控系统4部分。试验台架能够对各种型号的刀架进行安装和固定, 由于要进行动态加载试验, 试验台对刚度要求较高, 而且机构之间可以相对调节, 以实现对刀架的多角度加载;电液伺服加载系统采用电液伺服阀控制液压油缸提供动态加载力, 可靠性高, 控制性能好, 频率响应好, 并能够有效地吸收振动冲击, 针对不同的刀架型号还可以充分利用活塞杆的行程, 调节加载距离;下层PLC控制系统控制系统主要是要做到经济合理与安全可靠;上位机监控系统中上位机监控软件选用Visual Basic, 支持面向对象的程序设计, 功能十分强大。

3.4 链式刀库

链式刀库可靠性试验系统作为数控机床关键功能部件——刀库的加速试验载体, 应满足稳定、可靠的运行要求。链式刀库可靠性试验系统如图2所示。

(1) 地坪铁。支撑除电控柜外的整个试验系统, 由2块1.2*1.7m2单元构成, 整体尺寸2.4*1.7m2, 平台表面精度级。安装时需在地面钻孔, 用固体粘结剂固定, 下面用契形垫铁支撑且可调整高度, 安装完成后需用水平仪找平, 保证平台表面完全光洁水平。 (2) 刀库支架。支撑链式刀库, 由2根方钢支撑柱、槽钢底座、角铁肋板、扁钢加强板等焊接而成。刀库安装后成外伸梁结构, 支架经应力分析后刚度、强度可完全保证试验要求。 (3) 控制柜。安装电气系统和工控机, 控制柜由不锈钢薄板制成, 分电气柜和工控柜, 2部分。电气元器件安装在一块钢板上, 之后固定在电气柜里;工控机放置在工控柜里, 之间留有足够的安全距离, 以保证强电流电磁干扰不会影响工控机正常运行。 (4) 链式刀库。安装在刀库支架上, 与机械主轴构成换刀系统。 (5) 打刀气缸。实现主轴松刀、拉刀功能。从气缸的油杯处可加入机油润滑, 可防止长期剧烈摩擦损坏气缸, 并采用回位进气对接方式, 可使使用者减少接头的装配成本。 (6) 机械主轴。与链式刀库配合实现自动换刀功能, 安装在主轴架上, 与链式刀库构成换刀系统。 (7) 主轴架。支撑机械主轴与打刀气缸。

本试验系统需满足以下功能:一是被试件可代表类似链式刀库, 与机械主轴、打刀机构、主轴架、刀库支架、地坪铁、电控柜组成可靠性试验系统, 模拟实际工况, 并保证良好运行;二是下位机控制刀库可以完成“刀盘选刀—刀套倒刀—机械手扣刀—主轴松刀—换刀—机械手插刀—主轴拉刀—机械手回原点—刀套回刀”整套自动换刀功能, 上位机控制下位机实现随机换刀和手动换刀2项功能, 并连接数据库使试验台具备记录、查询换刀次数、换刀时间和刀库故障等试验数据的能力;三是建立的状态监测系统可以对机械手换刀时的振动状态进行实时监测, 并将X, Y, Z三向振动信号反馈给上位机监测界面, 供后期分析信号曲线的时频特性, 提取卡刀、掉刀等故障的特征指标。

3.5 盘式刀库的可靠性试验系统

盘式刀库结构简单, 成本相对较低换刀可靠性较高, 换刀时间短, 多应用于小型立式加工中心, 刀库容量为15~40把刀具, 需搭配自动换刀机构进行刀具交换, 应用最为广泛。盘式刀库的可靠性试验系统包括机械系统、控制系统、测试系统3个部分。盘式刀库的可靠性试验系统能够根据试验需要, 控制刀盘的旋转、机械手拔刀、转位和插刀等动作。监控系统自动控制刀库的运行, 对刀库工作状态进行监测和报警。

4 结语

综上所述, 文章在对高速/精密数控机床可靠性设计与性能试验技术的研究中, 通过对研究创新点的分析, 主要研究了机床主轴、数控动力伺服刀架、数控转塔刀架、链式刀库和盘式刀库的可靠性试验系统, 以期为同仁提供参考。

参考文献

[1]许智.加工中心及其功能部件可靠性技术研究[D].重庆:重庆大学, 2011.

精密机床论文 第7篇

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