專利名稱：一種臥式加工中心機床早期故障檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以激發(fā)早期機床故障為目的的故障檢測方法，尤其涉及一種針對 具有連續(xù)分度B軸的臥式加工中心機床，對其除電氣控制外的機床其他部分進行早期故障 檢測的方法。
背景技術：
具有連續(xù)分度B軸的臥式加工中心機床是復雜的機、電、液、氣一體化系統(tǒng)，主要 由機架、自動換刀裝置(有刀庫)、主軸系統(tǒng)、托盤交換系統(tǒng)、連續(xù)分度B軸轉臺及其他液壓、 氣動與電控(數(shù)控系統(tǒng))部分構成，其中，托盤交換系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)機床加工時將已 加工工件與待加工毛坯進行位置交換，從而實現(xiàn)將待加工毛坯送入加工位，并對其自動定 位，同時將已加工工件送離加工工位；而B軸轉臺是機床加工時承載工件，并能繞B軸旋轉 的工作臺。該機床能完成4軸聯(lián)動加工，具有高精高效的加工特點。因該類機床結構的復雜 性，其可靠性受零部件質量、裝配工藝及設計的影響，另一方面，在機床出廠前，機床制造企 業(yè)難于發(fā)現(xiàn)機床設計、加工、裝配過程中的潛在缺陷，無法很好地保證出廠機床的可靠性。根據對機床進行跟蹤統(tǒng)計的結果，機床出廠后在使用過程中，其失效和出現(xiàn)故障 的概率在時間上呈浴盆曲線分布。機床出廠之后存在一個早期失效期，這個時間段內，機床 出現(xiàn)故障的概率較大，這種故障稱為早期故障。故申請人考慮到如果能夠設計一種可以激 發(fā)機床早期故障，以在機床出廠前發(fā)現(xiàn)潛在缺陷的機床早期故障檢測方法，則可以降低出 廠機床的早期故障率，對提高出廠機床的可靠性，具有重要的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對上述不足，提供一種可以激發(fā)機床早期故障的 臥式加工中心機床的早期故障檢測方法，從而找出機床潛在缺陷，從而為提高出廠機床可 靠性創(chuàng)造條件。為了解決上述技術問題，本發(fā)明中采用了如下的技術方案
一種臥式加工中心機床早期故障檢測方法，其特點在于，所述臥式加工中心機床為具 有連續(xù)分度B軸的臥式加工中心機床，本方法包括以下步驟，
(1)非切削加工試驗步驟所述非切削加工試驗步驟包括①對機床整機系統(tǒng)進行安裝 和調試，使其能正常運轉；②對B軸轉臺、托盤交換系統(tǒng)、刀庫加載，加載方法如下B軸轉臺 裝夾毛坯，所述毛坯質量為機床的最大加工工件質量，B軸轉臺的旋轉速度設定為設計最高 轉速，所述毛坯最大高度和最大直徑不超過機床的最大加工范圍；托盤交換系統(tǒng)的交換速 度、升降速度按設計正常加工速度選??；按刀庫能承載的最大單把刀具質量選用刀具，并將 其裝入刀庫，裝入刀庫的刀具總質量不超過刀庫允許的最大質量，刀具的安裝位置位于使 刀庫振動強度最大處；試驗時換刀速度按機床設計最大換刀速度設定；③根據模擬加工工藝編寫加工程序并輸入系統(tǒng)中，所述模擬加工工藝要求機床X、Y、Z軸速度達到機床設計最 高速，機床運動部件都需要運動且要能達到設計最大運動時間；同時所述模擬加工工藝要 求刀具進行模擬加工，刀具不能觸碰毛坯，只是圍繞毛坯運動；④開機通電，運行數(shù)控程序， 運行時間不低于48小時，運行期間按照以下缺陷判斷原則進行判斷如數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障 報警，則判斷機床具有缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如果液壓站輸出液壓波動超出2%、流量波動超 出0. 5%、溫度超過60°C、連續(xù)運轉M小時溫升超過20°C或者液壓站主管道到各子系統(tǒng)的 接頭處出現(xiàn)泄漏，即判斷具有缺陷；檢測冷卻系統(tǒng)，如果冷卻系統(tǒng)輸出壓力與流量波動超出 2%，即判斷具有缺陷；監(jiān)視排屑系統(tǒng)，如果機內螺旋排屑器出現(xiàn)卡、堵現(xiàn)象或者機外排屑器 出現(xiàn)泄漏情況，即判斷具有缺陷；監(jiān)視B軸轉臺，如果B軸轉臺轉動時噪聲超出80分貝、出 現(xiàn)抖動現(xiàn)象、鎖緊氣缸出現(xiàn)漏氣或者不能鎖緊，即判斷具有缺陷；監(jiān)視托盤交換系統(tǒng)，如果 兩托盤振幅最大處的振動幅值超過5mm或者托盤旋轉到位時無法緩沖，即判斷具有缺陷； 監(jiān)測主軸系統(tǒng)，如果軸承位置溫度超過60°C、旋轉接頭無法旋轉或出現(xiàn)泄漏、前軸承支撐處 振動幅值超過0. 002mm、噪聲超過65分貝、主軸錐孔吹氣不通或切屑不能吹凈，即判斷機床 具有缺陷；
如果按照上述缺陷判斷原則未判斷出機床具有缺陷，則切削加工出第一個標準檢驗工 件，并繼續(xù)進行下述步驟(2)，其中所述第一個標準檢驗工件需要選擇至少具有一個中心 孔、一個工件定位后呈橫平豎直正方形的四周表面、一個工件定位后呈傾斜的正方形的四 周表面、一個外圓表面和數(shù)個內孔的工件；
(2)切削加工試驗步驟所述切削加工試驗步驟包括①調試機床并對B軸轉臺、托盤 交換系統(tǒng)、刀庫加載；加載方法和步驟(1)加載方法相同；②根據切削加工工藝編寫加工程 序并輸入系統(tǒng)中，所述切削加工工藝要求機床X、Y、Z軸速度達到機床設計最高速，機床運 動部件都需要運動且要能達到設計最大運動時間；同時所述切削加工工藝要求刀具進行實 際切削加工，并一直連續(xù)加工直至毛坯件被切削到無法繼續(xù)加工為止；④開機通電，運行數(shù) 控程序，運行期間按照以下缺陷判斷原則進行判斷如數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障報警，則判斷機床 具有缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如果液壓站輸出液壓波動超出2%、流量波動超出0. 5%、溫度超過 60°C、連續(xù)運轉M小時溫升超過20°C或者液壓站主管道到各子系統(tǒng)的接頭處出現(xiàn)泄漏，即 判斷存在缺陷；檢測冷卻系統(tǒng)，如果冷卻系統(tǒng)輸出壓力與流量波動超出2%，即判斷存在缺 陷；監(jiān)視排屑系統(tǒng)，如果機內螺旋排屑器出現(xiàn)卡、堵現(xiàn)象或者機外排屑器出現(xiàn)泄漏情況，即 判斷存在缺陷；監(jiān)視B軸轉臺，如果B軸轉臺轉動時噪聲超出80分貝、出現(xiàn)抖動現(xiàn)象、鎖緊 氣缸出現(xiàn)漏氣或者無法鎖緊，即判斷機床具有缺陷；監(jiān)視托盤交換系統(tǒng)，如果兩托盤振幅最 大處的振動幅值超過5mm或者托盤旋轉到位時無法緩沖，即判斷機床具有缺陷；監(jiān)測主軸 系統(tǒng)，如果軸承位置溫度超過60°C、旋轉接頭不能旋轉或者出現(xiàn)泄漏、前軸承支撐處振動幅 值超過0. 002mm、噪聲超過65分貝、主軸錐孔吹氣不通或者切屑不能吹凈，即判斷機床具有 缺陷；
如果按照上述試驗方法完成了切削加工試驗，并按照上述缺陷判斷原則未判斷出機床 存在缺陷，則切削加工出第二個標準檢驗工件，并繼續(xù)進行下述步驟(3)，其中所述第二個 標準檢驗工件的加工要求和第一個標準檢驗工件相同；
(3)精度檢驗步驟分別檢測第一個標準檢驗工件和第二個標準檢驗工件的加工精度 并比較，如果加工精度誤差超出許可范圍，則判斷機床具有缺陷。
上述技術方案的步驟(3)中所述的加工精度誤差許可范圍，根據如下的表1進行 判斷
表1標準檢驗工件加工后的檢測項及其標準值
權利要求
1. 一種臥式加工中心機床早期故障檢測方法，其特征在于，所述臥式加工中心機床為 具有連續(xù)分度B軸的臥式加工中心機床，本方法包括以下步驟，(1)非切削加工試驗步驟所述非切削加工試驗步驟包括①對機床整機系統(tǒng)進行安裝 和調試，使其能正常運轉；②對B軸轉臺、托盤交換系統(tǒng)、刀庫加載，加載方法如下B軸轉臺 裝夾毛坯，所述毛坯質量為機床的最大加工工件質量，B軸轉臺的旋轉速度設定為設計最高 轉速，所述毛坯最大高度和最大直徑不超過機床的最大加工范圍；托盤交換系統(tǒng)的交換速 度、升降速度按設計正常加工速度選取；按刀庫能承載的最大單把刀具質量選用刀具，并將 其裝入刀庫，裝入刀庫的刀具總質量不超過刀庫允許的最大質量，刀具的安裝位置位于使 刀庫振動強度最大處；試驗時換刀速度按機床設計最大換刀速度設定；③根據模擬加工工 藝編寫加工程序并輸入系統(tǒng)中，所述模擬加工工藝要求機床X、Y、Z軸速度達到機床設計最 高速，機床運動部件都需要運動且要能達到設計最大運動時間；同時所述模擬加工工藝要 求刀具進行模擬加工，刀具不能觸碰毛坯，只是圍繞毛坯運動；④開機通電，運行數(shù)控程序， 運行時間不低于48小時，運行期間按照以下缺陷判斷原則進行判斷如數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障 報警，則判斷機床具有缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如果液壓站輸出液壓波動超出2%、流量波動超 出0. 5%、溫度超過60°C、連續(xù)運轉M小時溫升超過20°C或者液壓站主管道到各子系統(tǒng)的 接頭處出現(xiàn)泄漏，即判斷具有缺陷；檢測冷卻系統(tǒng)，如果冷卻系統(tǒng)輸出壓力與流量波動超出 2%，即判斷具有缺陷；監(jiān)視排屑系統(tǒng)，如果機內螺旋排屑器出現(xiàn)卡、堵現(xiàn)象或者機外排屑器 出現(xiàn)泄漏情況，即判斷具有缺陷；監(jiān)視B軸轉臺，如果B軸轉臺轉動時噪聲超出80分貝、出 現(xiàn)抖動現(xiàn)象、鎖緊氣缸出現(xiàn)漏氣或者不能鎖緊，即判斷具有缺陷；監(jiān)視托盤交換系統(tǒng)，如果 兩托盤振幅最大處的振動幅值超過5mm或者托盤旋轉到位時無法緩沖，即判斷具有缺陷； 監(jiān)測主軸系統(tǒng)，如果軸承位置溫度超過60°C、旋轉接頭無法旋轉或出現(xiàn)泄漏、前軸承支撐處 振動幅值超過0. 002mm、噪聲超過65分貝、主軸錐孔吹氣不通或切屑不能吹凈，即判斷機床 具有缺陷；如果按照上述缺陷判斷原則未判斷出機床具有缺陷，則切削加工出第一個標準檢驗工 件，并繼續(xù)進行下述步驟(2)，其中所述第一個標準檢驗工件需要選擇至少具有一個中心 孔、一個工件定位后呈橫平豎直正方形的四周表面、一個工件定位后呈傾斜的正方形的四 周表面、一個外圓表面和數(shù)個內孔的工件；(2)切削加工試驗步驟所述切削加工試驗步驟包括①調試機床并對B軸轉臺、托盤 交換系統(tǒng)、刀庫加載；加載方法和步驟(1)加載方法相同；②根據切削加工工藝編寫加工程 序并輸入系統(tǒng)中，所述切削加工工藝要求機床X、Y、Z軸速度達到機床設計最高速，機床運 動部件都需要運動且要能達到設計最大運動時間；同時所述切削加工工藝要求刀具進行實 際切削加工，并一直連續(xù)加工直至毛坯件被切削到無法繼續(xù)加工為止；④開機通電，運行數(shù) 控程序，運行期間按照以下缺陷判斷原則進行判斷如數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障報警，則判斷機床 具有缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如果液壓站輸出液壓波動超出2%、流量波動超出0. 5%、溫度超過 60°C、連續(xù)運轉M小時溫升超過20°C或者液壓站主管道到各子系統(tǒng)的接頭處出現(xiàn)泄漏，即 判斷存在缺陷；檢測冷卻系統(tǒng)，如果冷卻系統(tǒng)輸出壓力與流量波動超出2%，即判斷存在缺 陷；監(jiān)視排屑系統(tǒng)，如果機內螺旋排屑器出現(xiàn)卡、堵現(xiàn)象或者機外排屑器出現(xiàn)泄漏情況，即 判斷存在缺陷；監(jiān)視B軸轉臺，如果B軸轉臺轉動時噪聲超出80分貝、出現(xiàn)抖動現(xiàn)象、鎖緊 氣缸出現(xiàn)漏氣或者無法鎖緊，即判斷機床具有缺陷；監(jiān)視托盤交換系統(tǒng)，如果兩托盤振幅最大處的振動幅值超過5mm或者托盤旋轉到位時無法緩沖，即判斷機床具有缺陷；監(jiān)測主軸 系統(tǒng)，如果軸承位置溫度超過60°C、旋轉接頭不能旋轉或者出現(xiàn)泄漏、前軸承支撐處振動幅 值超過0. 002mm、噪聲超過65分貝、主軸錐孔吹氣不通或者切屑不能吹凈，即判斷機床具有 缺陷；如果按照上述試驗方法完成了切削加工試驗，并按照上述缺陷判斷原則未判斷出機床 存在缺陷，則切削加工出第二個標準檢驗工件，并繼續(xù)進行下述步驟(3)，其中所述第二個 標準檢驗工件的加工要求和第一個標準檢驗工件相同；(3)精度檢驗步驟分別檢測第一個標準檢驗工件和第二個標準檢驗工件的加工精度 并比較，如果加工精度誤差超出許可范圍，則判斷機床具有缺陷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臥式加工中心機床早期故障檢測方法，首先進行非切削加工試驗，主要是在工作環(huán)境較惡劣的情況下，機床較長時間地進行X軸、Y軸、Z軸及B軸與刀庫換刀等動作，且機床負載了極限質量的模擬加工毛坯和刀具，以發(fā)現(xiàn)明顯的裝配缺陷；這之后，再進行切削加工試驗，在機床受到切削抗力的情況下，并在比較惡劣的工況下，發(fā)現(xiàn)其潛在缺陷；最后，在工件切削完畢后，通過切削標準檢驗工件進行精度檢驗，以對機床精度衰減情況進行量化，判斷是否精度衰減過快。本方法使用時，可以在臥式加工中心機床出廠前對其進行早期故障試驗激發(fā)，判斷其是否存在早期故障。
文檔編號B23Q17/00GK102059587SQ20101060431
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者任顯林, 何文輝, 張根保, 李平, 涂林, 王國強, 許智 申請人:中國計量學院, 四川普什寧江機床有限公司, 重慶大學