高速精密数控机床可靠性技术研究

王振宇

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

高速精密数控机床可靠性技术研究

王振宇

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

随着我国工业的不断发展，数控机床在我国得到了越来越广泛的应用，我国的数控机床经过了几十年的发展，在高速化、精密化以及复合化等方面都已经取得了较好的发展，但是我国数控机床在可靠性方面却仍存在一定的问题，可靠性及精度不高严重地影响了我国数控机床的进一步应用和发展。文章就高速精密数控机床可靠性技术进行了相应的探讨，以期能够为提高我国数控机床的可靠性及精度提供一些参考。

高速精密数控机床；可靠性；性能试验

在当前的工业生产之中，往往都离不开数控机床的使用，通过对于数控机床以及由数控机床所组成的柔性化制造系统的应用，有效地改善了传统机械加工装备产业，而且数控机床对于实现自动化生产也有着非常重要的意义。但是在数控机床发展和应用过程中，其可靠性及精度仍然有着较大的提升空间，通过对高速精密数控机床的可靠性及精度进一步提高，能够更好地推动数控机床的进一步发展，从而使其更好地服务于工业生产。

1 高速精密数控机床可靠性关键技术

（1）数控转塔刀架。在数控机床中，数控转塔刀架是一个非常重要的部件，其可靠性高低直接影响着整个数控机床的可靠性水平，所以要想使高速精密数控机床的可靠性得到有效的提高，首先必须要注重对数控转塔刀架可靠性水平的提升。一般来说，数控转塔刀架是由驱动装置、精定位装置、松开及锁紧装置、装刀装置等所组成的，数控转塔刀架是没有动力轴的，所以在对其进行可靠性试验的过程中，是不需要扭矩加载装置的。要对数控转塔刀架的可靠性水平加以测试，可以通过可靠性试验系统来实现，而数控转塔刀架的可靠性试验系统主要由试验台架、电液伺服加载系统、下层控制系统以及上位机监控系统组成，其中试验台架的主要作用是进行刀架的安装和固定，因为在试验的过程中，需要进行动态加载，所以要求试验台架必须要具备一定的刚度，而电液伺服加载系统的主要作用就是提供动态加载力并且对加载距离加以调节，电液伺服加载系统应该具有良好的控制性能，并且还要能够对振动冲击加以有效的吸收。下层PLC控制系统的主要作用就是保证整个可靠性试验能够安全稳定地开展，而上位机监控系统则主要是对试验过程中的各种情况加以有效监控。

（2）数控动力伺服刀架。对于高速精密数控机床而言，动力伺服刀架主要是用来进行刀具的储存、自动换刀以及夹刀切削的，一般来说，动力伺服刀架必须要具有结构紧凑、定位精度高、转速快等特点，通过动力伺服刀架的一次装夹，应该能够实现多个工步的加工，这样既能够使精度得到有效的保证，同时还能够有效地提高加工的效率。而要对于动力伺服刀架的可靠性加以测试，也可以通过可靠性试验，一般在进行数控动力伺服刀架的可靠性试验时，是采用电液伺服加载装置来对刀架的模拟刀杆进行动、静态切削力加载，并且同时安装动态拉、压力传感器，使试验过程中的动态加载力和波形变化能够被有效地测量到，而在进行数控动力伺服刀架的可靠性试验时，需要安装相应的扭矩传感器和转速传感器，以便对加载数据进行实时地监测。

（3）主轴。对于数控基床而言，其主轴主要是由转子、轴承、齿轮、主轴外壳、冷却装置及驱动电动机所构成的，其中轴承的主要作用就是支承和定位，而齿轮则主要是用来传动，冷却装置的主要作用就是降温。在进行机床主轴可靠性试验的过程中，需要对于径向力、轴向力以及转矩进行加载，在加载的同时对于基床主轴的各项性能参数的变化加以测量，然后再以这些记录的性能参数的变化来对其可靠性进行分析。在对基床主轴可靠性进行测试时，主要是通过电液伺服加载装置来对主轴进行动、静态切削力进行加载，也需要安装动态拉、压力传感器，通过传感器来对动态加载力的大小以及波形变化加以测量。同时还需要采用发电测功机来进行扭矩的加载，对于电主轴的加载扭矩以及转速加以测量，从而使加载过程中能够实现实时监控和闭环控制。

2 提高高速精密数控机床可靠性的策略

（1）提高数控机床的综合性能。要想使数控机床的可靠性得到有效的保障，必须要有效地提高数控机床的综合性能，数控机床的高速化是提高其高效柔性和高精化的一个重要措施。但是要实现数控机床的高速化，提高其综合性能，首先必须要以先进适用作为原则，对高速范围加以有效确定，因为在数控机床的运行过程中，往往会受到多方面因素的影响，所以不能够仅仅片面地追求高速度。同时高速化还必须要与机床的结构以及控制性能相匹配，因为随着主轴转速的提高，必然会带来一定的负面影响，如果高速化和机床的结构以及控制性能不相匹配，就有可能导致热误差以及控制精度的降低。

（2）发展复合加工数控机床。要进一步地提高数控机床的可靠性，还需要对复合加工数控机床加以发展，通过对复合数控机床的应用，能够使工序的集中度得到有效的提高，使整个加工过程链更加的集约化，从而有效地提高多品种单件以及批量加工的效率，而且还能够更好地保证加工的精度。在发展复合加工数控机床的过程中，可以通过创新技术来对大功能部件的适用面加以扩大，从而使结构得以简化。

3 结语

高速精密数控机床作为大型以及特大型零部件的基础加工设备，其可靠性的高低直接影响着许多其它行业的发展，比如说航空航天、轨道交通以及国防工业等，所以必须要进一步地提高高速精密数控机床的可靠性，使我国的数控机床可靠性得到有效的保障，从而进一步促进其它行业的发展。

［1］石烁宇,蔡雪松.浅析数控机床电气系统可靠性［J］.中小企业管理与科技，2016，（7）：266-266.

［2］王智超，刘晓琼.数控机床可靠性设计工作流分析［J］.河南科技，2014，（3）：134，140.

［3］刘欣.高速精密数控机床可靠性技术研究［J］.商品与质量，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，硕士研究生，高级工程师，主要从事龙门铣、专用设备设计研发工作。