全機能數控車床的主軸測試方法

摘要：在我國社會現代化發展水平不斷提高以及科學技術能力不斷增強的環境下，車床產品逐漸朝著制定化、集成化、復雜化的方向發展。特別是在市場需求以及期望值越來越高的環境下，機床行業整體發展水平呈現出前所未有的上升勢態，相關產品具有的可靠性能也隨之提升，客戶是否能夠通過對機床多樣化性能的充分應用創造出具有一定持續性特點的價值，已經成為客戶是否購買機床的主要條件。本文以臥式32和40規格的車床為例，針對全機能數控車床的主軸測試方法展開詳細分析，為車床產品綜合性能的進一步提升奠定堅實的基礎。

關鍵詞：全機能;數控車床;主軸;測試方法

引言：全機能數控車床是否具有較高的質量和有效性，直接由主軸是否具有較高的工作性能決定。因此加大對主軸相關零部件以及性能的測試力度，使主軸具有的振動、靜剛度、動平衡效果能夠滿足主軸運行要求，從而使主軸結構具有的作用和價值能夠充分發揮到全機能數控車床相關作業中，為企業帶來更多的價值。因此相關人士必須對全新的數控車床主軸的測試方法給予足夠重視，加大對相關測試方法的研究力度，明確了解測試中存在的問題，深入探索導致相關問題存在的原因，在此基礎上，利用多元化的措施將其中存在的問題妥善解決。

一、機床振動測驗

（一）測試目的

在車床制造方內部切削規范要求下，對不同削切標準下機床具有的振動烈度進行測試，從而得到規范切削標準下主軸、刀架、尾臺具有的振動強度。

（二）測試儀器和測試方法

測試儀器振動測試分析儀，其型號為B-K。測試方法主要利用加速度傳感器對振動烈度進行測試。

（三）測試內容和測試過程

32規格車床切削規范：第一，選擇的切削工具直徑為65毫米。第二，在卡盤端面處100毫米的位置設置切槽，也就是切削工具直徑的1.5倍。第三，選擇槽刀的寬度為5毫米。第四，主軸轉動速度保持在490rpm。第五，主軸的進給速度為0.1mm/rad。第六，切削實際深度為10毫米。

40規格車床切削規范：第一，選擇的切削工具直徑為80毫米。第二，在卡盤端面處120毫米的位置設置切槽，也就是切削工具直徑的1.5倍。第三，選擇槽刀的寬度為5毫米。第四，主軸轉動速度保持在490rpm。第五，主軸的進給速度為0.1mm/rad。第六，切削實際深度為10毫米。

超40規格車床的切削規范：第一，選擇的切削工具直徑為100毫米。第二，在卡盤端面處150毫米的位置設置切槽，也就是切削工具直徑的1.5倍。第三，選擇槽刀的寬度為5毫米。第四，主軸轉動速度保持在320rpm。第五，主軸的進給速度為0.1mm/rad。第六，切削實際深度為10毫米。

傳感器實際方向指示：將傳感器的接線方向設定為X向，傳感器吸附方向設定為Z向，并且保證X向和Z向與Y向正相交。

傳感器具體布置位置：在主軸端設置1號傳感器，在刀架位置設置2號傳感器，在柜臺位置設置3號傳感器。

（四）測試結果和結果分析

在標準規范下對40規格車床進行切削時，從切削結構中能夠發現，沒有顫動現象存在其中，因此切削測試結果為合格。對40規格車床進行超標準測試的過程中，當直徑為100毫米時，對應切削測試結果不合格。接下來會對40規則車床進行極限能力測試，對切削工具的寬度進行加大，并且對主軸的進給速度以及轉動速度提升，對其切削振動進行有效測試[1]。

二、測試主軸的靜剛度

（一）測試目的

對于主軸的靜剛度而言，是指在靜態作用力下主軸在X方向和Z方向上，對刀具與相關零件部位之間具有的另一變化進行抵抗的能力。主軸的靜剛度是否較高，對機床的表面質量以及加工性能具有直接影響，對裝配、工藝、機床機械結構之間具有的可靠性和合理性進行全面呈現。

（二）測試儀器和測試方法

測試過程中所使用的儀器為永正稱重傳感器，型號為101BH。主軸的靜剛度測試方法：通過對變形量力的大小之間近似線性關系的有效利用，對力的增加量以及位移的增加量進行計算，得到靜剛度具有的平均值。在對相關數據進行處理的過程中，可以利用最小二乘法以及逐差法進行計算。

（三）測試內容和測試過程

對加持在主軸上方的圓棒通過稱重傳感器進行加力，在此過程中需要注意，力的大小應該以等間距的方式分別沿著X向和Z向進行增加。每次實驗中，在圓棒上放相同位置設置力的作用點，在機床的不同位置分別進行千分表磁力座的固定，并且在進行施力的過程中，對主軸端在對應位置方向上具有的變形值進行準確讀取。

（四）測試結果

由于表桿在與千分表進行連接時存在一定的配合誤差和靈敏度誤差問題，因此在實際載荷發生變化并且讀數表指針不發生變化時，得到的讀數無效。只有在載荷發生變化時千分表的讀數隨之改變，此時的數值才具有有效性[2]。

三、測試主軸的動平衡

（一）測試目的

對車床主軸旋轉部件失衡現象進行解決，使主軸在運行中具有的搖擺振動現象徹底消除。

（二）測試儀器和測試方法

使用的測試儀器為申克便攜式動平衡儀，由于在旋轉過程中，不平衡量存在一定角度，因此根據平衡等級存在差異，對相應的轉速也提出不同要求。

（三）測試內容及測試過程

通過試重法測試車床主軸動平衡性能，在轉速為3000rmp時，利用平衡儀德對初始振動速度和相位值進行測試。

（四）測試結果

根據實際測試可知，當轉速在3000rpm時，通過試重法的有效應用，在動平衡和對測試下，可以對需要配送的角度與重量進行明確。說明該機床主軸通過配重，具有的振動頻率有效降低[3]。

結束語：根據以上針對全機能數控車床主軸測試方法展開的大量實際調查研究能夠知道，想要保證全機能數控機床的運行效率和質量能夠滿足具體工程的施工標準要求，相關人士必須加大對主軸運行狀態的重視力度，通過對主軸動平衡、剛凈度以及車床振動狀態展開的詳細測試，明確判斷全機能數控車床主軸是否處于良好運行狀態。這樣不僅能夠對存在的問題進行及時發現，而且還能在第一時間采取有效的措施將主軸存在的問題妥善解決，不僅能夠保證工程施工質量達到令人滿意的程度，還能為企業提高生產效率、降低生產成本目標的實現提供積極的幫助。

參考文獻：

[1]黃信兵，劉小娟.一種數控車床自動送料裝置的設計研究[J].組合機床與自動化加工技術，2020（05）：111-113.

[2]王碩，陶學恒，李玉光.一種自動清洗玻璃窗的機器人[J].組合機床與自動化加工技術，2019（11）：114-112.

[3]劉燕，劉志.大型板料加工自動送料控制系統的設計與改進[J].組合機床與自動化加工技術，2019（07）：278-280.

姓名：車忠堂? ?出生年月：1978.11.18? 性別：男? ?籍貫：山東省濱州市? ?大學學歷? 職稱：工程師? 研究方向： 機械設計及自動化? ? ? ? ? 單位：濱州渤海活塞有限公司? ?郵編：256602