李安

摘 要：在數(shù)控車床加工領(lǐng)域，加工工件的可靠性已經(jīng)受到很多行業(yè)的重視。本文對數(shù)控車床加工可靠性的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出采用氣密檢測和主軸中心出水兩種方法來提高工件加工的可靠性，并且對其設(shè)計結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；可靠性；氣密檢測；中心出水

1引言

在數(shù)控車床加工的眾多指標(biāo)中，用戶對數(shù)控車床加工的可靠性需求在逐漸的增加，尤其在國防領(lǐng)域，汽車領(lǐng)域和氣動及液壓元件領(lǐng)域等的流水線上生產(chǎn)設(shè)備，對加工的可靠性均有明顯的需求。如果數(shù)控車床加工不可靠，高性能不能維持，則會失去其可用性。因此，加工可靠性技術(shù)的提升已成為我國數(shù)控車床發(fā)展的重點(diǎn)。

2數(shù)控車床加工可靠性現(xiàn)狀分析

1）傳統(tǒng)車床的加工過程中加工工序分散，零件周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)較多，多次重復(fù)定位、重復(fù)裝卡致使零件變形較大，零件的形位公差以及加工質(zhì)量的穩(wěn)定性都得不到保證；

2）傳統(tǒng)的工藝方案的編制比較粗放，常常忽略了新型刀具的使用效果，工藝規(guī)程中沒有經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的高效加工切削參數(shù)，僅僅憑借操作工人的經(jīng)驗(yàn)對零件進(jìn)行加工，加工質(zhì)量受操作工人的技能水平影響較大，零件實(shí)際加工效率很低，質(zhì)量隱患多。

3）在人員配備方面，工藝技術(shù)人員的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足公司實(shí)際生產(chǎn)操作的需求，并且技術(shù)人員的技術(shù)水平高低不一。他們所編制的新產(chǎn)品工藝規(guī)程資料質(zhì)量參差不齊，關(guān)于數(shù)控加工工序卡片內(nèi)容單一，缺乏必要的數(shù)控工藝信息，無法有效地指導(dǎo)操作工人進(jìn)行高效的生產(chǎn)，數(shù)控程序的編制效率低下，工裝、夾具、刀具和量具輔助準(zhǔn)備時間較長，嚴(yán)重影響數(shù)控車床使用的效率的提升。

4）隨著數(shù)控車床搭載機(jī)器人組成自動化生產(chǎn)線的逐漸增多后，機(jī)器手在輔助裝夾工件過程中，不能保證每次裝卡后工件的位置一致，如果出現(xiàn)一定的偏差，就會對零件加工的質(zhì)量造成影響。

由于上述這些原因限制了車床加工的可靠性，從而導(dǎo)致每次裝卡工件的靠面與定位面的靠緊程度都不相同，造成一定的廢品率，以及加工內(nèi)孔時候?qū)е妈F屑不能排除外面，造成內(nèi)孔表面加工后劃傷等一系列的加工問題，嚴(yán)重影響工件加工的質(zhì)量。為了解決這些加工過程中的不可靠，我們從數(shù)控車床結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，利用高效的檢測手段以及輔助功能的開發(fā)，保證車床加工的可靠性。

3提高數(shù)控車床加工可靠性的方法

3.1氣密檢測

氣密檢測，即通過氣密性檢測手段達(dá)到目標(biāo)測定值的定性或定量檢測。氣密檢測通常使用差壓測量法，氣源通過氣動三聯(lián)件后，它的測量系統(tǒng)包括兩條線路：一條與標(biāo)定零點(diǎn)壓力聯(lián)接（如大氣等），一條與被測對象聯(lián)接。測量系統(tǒng)加壓后，通過測量被測對象與標(biāo)定零點(diǎn)壓力的壓差，即可檢測被測對象的目標(biāo)測量值。當(dāng)測量值與設(shè)定值相符，表示被加工工件安裝到位，機(jī)床正常工作，當(dāng)測量值與設(shè)定值不相符，機(jī)床則發(fā)出報警停機(jī)。

如圖1所示，該車床采用主軸單元的主軸箱，卡盤安裝在主軸單元的前部，油缸通過連接盤安裝在主軸單元的后部，二者通過拉桿連接起來。氣密檢測系統(tǒng)的前端是檢測元件，并與卡盤相連接，后端是旋轉(zhuǎn)接頭，并與油缸相連接。氣源通過旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)氣，通過氣管把氣源導(dǎo)入到檢測元件中，然后通過檢測元件和工件之間定位面的差壓來判斷工件是否靠緊。氣密檢測的精度可達(dá)0.02mm。

車床通過氣密檢測系統(tǒng)的安裝，可以使得每次裝卡加工工件都充分靠緊在定位面上，從而提高加工工件質(zhì)量，達(dá)到工件加工的可靠性。

3.2主軸中心出水

主軸中心出水是利用冷卻泵從水箱出來的水，經(jīng)過主軸中心噴到用戶工件上，并且出水路徑經(jīng)過電磁或氣動控制器，從而使得數(shù)控系統(tǒng)面板上的按鍵和程序代碼均可控制。

如圖2所示，該車床同樣采用主軸單元的主軸箱，卡盤安裝在主軸單元的前部，油缸通過連接盤安裝在主軸單元的后部，二者通過拉桿連接起來。主軸中心出水系統(tǒng)的前端是噴水元件，并且與拉桿相連接，后端是旋轉(zhuǎn)接頭，并與油缸相連接。水通過旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)水，通過拉桿把水導(dǎo)入到噴水元件中，使水最終噴向工件。

車床通過主軸中心出水的系統(tǒng)的安裝，可以使得加工工件內(nèi)孔時鐵屑排到工件外面，從而避免加工過程中殘留的鐵屑對已加工后的內(nèi)孔表面造成劃傷。同時還可以輔助清理刀具和冷卻刀具，從而避免帶鐵屑的刀具繼續(xù)加工時影響加工表面的粗糙度及其精度。主軸中心出水系統(tǒng)可以提高工件加工的整體質(zhì)量，達(dá)到工件加工的可靠性。

4結(jié)語

本文從氣密檢測和主軸中心出水兩個方法來提高數(shù)控車床加工的可靠性，相比傳統(tǒng)數(shù)控車床加工，加工工件的質(zhì)量和穩(wěn)定性都能夠得到明顯的提升。特別是針對搭載機(jī)器人自動線的車床，可以實(shí)現(xiàn)加工過程中的檢測和監(jiān)控，使得無人情況下加工更加可靠。上述兩種方法值得在市場上廣泛應(yīng)用與推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]王國強(qiáng)，張根寶，洪濤，陳家焱. 基于任務(wù)的數(shù)控車床加工過程可靠性建模技術(shù)研究[J]. 中國機(jī)械工程，2013，5：1296.

[2]趙榮興. 數(shù)控車床加工現(xiàn)狀及優(yōu)化設(shè)計的研究[J]. 工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2015，8：419.

[3]傅曉云，杜經(jīng)民，李寶仁. 氣密自動檢測裝置的研究[J]. 液壓與氣動，2005，5：37-39.

[4]王先奎. 機(jī)械加工工藝手冊[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[5]現(xiàn)代實(shí)用車床設(shè)計手冊編委會. 現(xiàn)代實(shí)用車床設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.