數控車床加工的可靠性分析與設計

李安

摘 要：在數控車床加工領域，加工工件的可靠性已經受到很多行業的重視。本文對數控車床加工可靠性的現狀進行了分析，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，并且對其設計結構和性能進行了詳細的分析。

關鍵詞：數控車床；可靠性；氣密檢測；中心出水

1引言

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

2數控車床加工可靠性現狀分析

1）傳統車床的加工過程中加工工序分散，零件周轉環節較多，多次重復定位、重復裝卡致使零件變形較大，零件的形位公差以及加工質量的穩定性都得不到保證；

2）傳統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，工藝規程中沒有經過實踐驗證的高效加工切削參數，僅僅憑借操作工人的經驗對零件進行加工，加工質量受操作工人的技能水平影響較大，零件實際加工效率很低，質量隱患多。

3）在人員配備方面，工藝技術人員的數量遠遠不能滿足公司實際生產操作的需求，并且技術人員的技術水平高低不一。他們所編制的新產品工藝規程資料質量參差不齊，關于數控加工工序卡片內容單一，缺乏必要的數控工藝信息，無法有效地指導操作工人進行高效的生產，數控程序的編制效率低下，工裝、夾具、刀具和量具輔助準備時間較長，嚴重影響數控車床使用的效率的提升。

4）隨著數控車床搭載機器人組成自動化生產線的逐漸增多后，機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，如果出現一定的偏差，就會對零件加工的質量造成影響。

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，以及加工內孔時候導致鐵屑不能排除外面，造成內孔表面加工后劃傷等一系列的加工問題，嚴重影響工件加工的質量。為了解決這些加工過程中的不可靠，我們從數控車床結構設計出發，利用高效的檢測手段以及輔助功能的開發，保證車床加工的可靠性。

3提高數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到目標測定值的定性或定量檢測。氣密檢測通常使用差壓測量法，氣源通過氣動三聯件后，它的測量系統包括兩條線路：一條與標定零點壓力聯接（如大氣等），一條與被測對象聯接。測量系統加壓后，通過測量被測對象與標定零點壓力的壓差，即可檢測被測對象的目標測量值。當測量值與設定值相符，表示被加工工件安裝到位，機床正常工作，當測量值與設定值不相符，機床則發出報警停機。

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。氣密檢測系統的前端是檢測元件，并與卡盤相連接，后端是旋轉接頭，并與油缸相連接。氣源通過旋轉接頭進氣，通過氣管把氣源導入到檢測元件中，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0.02mm。

車床通過氣密檢測系統的安裝，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量，達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，經過主軸中心噴到用戶工件上，并且出水路徑經過電磁或氣動控制器，從而使得數控系統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。主軸中心出水系統的前端是噴水元件，并且與拉桿相連接，后端是旋轉接頭，并與油缸相連接。水通過旋轉接頭進水，通過拉桿把水導入到噴水元件中，使水最終噴向工件。

車床通過主軸中心出水的系統的安裝，可以使得加工工件內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。主軸中心出水系統可以提高工件加工的整體質量，達到工件加工的可靠性。

4結語

本文從氣密檢測和主軸中心出水兩個方法來提高數控車床加工的可靠性，相比傳統數控車床加工，加工工件的質量和穩定性都能夠得到明顯的提升。特別是針對搭載機器人自動線的車床，可以實現加工過程中的檢測和監控，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用與推廣。

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