關于數(shù)控機床成品精細化檢驗的研究*

趙小玲 孔德紅 龔 旭 孔香梅

(青海一機數(shù)控機床有限責任公司，青海 西寧 810018)

1 機床成品精細化檢驗的必要性

近年來國內外數(shù)控機床、加工中心(以下簡稱機床)的發(fā)展速度非常迅猛，型式、規(guī)格、功能在不斷擴展，質量、精度和速度也在進一步提高。執(zhí)行的各類技術標準相繼修訂并積極與國際標準接軌，提高采標率和標準質量，增強可操作性。各類功能部件、配套件等層出不窮并被擇優(yōu)選用，已經向單元化、模塊化、專業(yè)化和高精化方向發(fā)展，使產品設計、制造周期大幅度縮短，產品質量、精度、技術水平、可靠性、安全性和檔次等極大提升，具有較強的市場競爭力，發(fā)展前景良好。

因此，緊隨科技發(fā)展步伐，兼顧制造商、用戶和市場的需要達到共贏目的，對機床成品進行精細化檢驗研究勢在必行。

2 機床成品精細化檢驗的內容

機床成品常規(guī)檢驗內容參見GB/T9061—2006 金屬切削機床通用技術條件、GB 5226.1-2008機械電氣安全機械電氣設備第1 部分:通用技術條件、GB 15760—2004 金屬切削機床 安全防護通用技術條件、GB 18568—2001 加工中心安全防護技術條件、GB/T18400.1～7—2010加工中心檢驗條件、JB/T8801—1998 加工中心技術條件等標準的有關規(guī)定。精細化檢驗研究是結合市場需求的變化、用戶的反饋、技術的提升和行業(yè)技術進步的推動，始終遵守符合國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準、產品技術文件和用戶合同及技術協(xié)議的要求，對常規(guī)檢驗內容進行深層次拓展研究和分析后改進、具體化、增加一些應時而生的檢驗內容及控制方法非常有必要。

2.1 增加機床成品檢驗流程圖

流程圖是按生產現(xiàn)場實際運作情況繪制的，很直觀地給出了機床成品精細化檢驗的固定順序。流程圖在執(zhí)行過程中有兩種約束要求即“允許合并檢驗或穿插檢驗”、“應按順序檢驗不許跳序交檢”，使用時應區(qū)別對待。正常情況下應按本流程圖一步一步地進行檢驗，始終遵守上工序檢驗合格檢驗員蓋章后，才能進行下工序檢驗的原則，不允許跳序檢驗，否則檢驗員有權拒絕檢驗。流程圖見圖1。

2.2 改進和具體化機床成品檢驗內容

(1)改進和具體化機床成品基礎安裝水平要求:檢驗機床前，應將機床安置在適當?shù)幕A上并調平，0.010 mm/1000 mm 精密水平儀在縱向和橫向分別控制在2 格(0.020 mm/1000 mm)以內。

(2)改進和具體化機床成品裝配完整性檢驗內容:①檢驗機床成品中主機、電氣、控制、液壓、氣動、潤滑、冷卻、特殊附件等裝配的完整性;②檢驗機床成品中主要外購部件、裝置和電氣件(滾珠絲杠、直線滾動導軌、主軸單元、刀庫、液壓站、恒溫油箱、油冷卻機、水冷卻機、潤滑裝置、氣動裝置、打刀缸、儲能器、鏈板排屑器、機床導軌防護罩、控制箱溫度調節(jié)機、數(shù)控系統(tǒng)、伺服電動機、變壓器等)的主參數(shù)或規(guī)格、數(shù)量是否符合產品設計文件的規(guī)定和用戶合同的要求，是否有合格證、安全標志、使用說明書、生產廠家等。

(3)改進和具體化機床成品安全質量檢驗內容:①機床的電線和電纜導管、油管、氣管和冷卻管等應布置緊湊、排列整齊、不應產生扭曲、折疊等現(xiàn)象，必要時用管夾、支架等固定，不應引起絆倒等危險;②機床的凸出部分、移動部分、分離部分(如刀庫、電纜拖鏈、引出式操作臺、工作臺、立柱、主軸箱等)應采取安全防護措施(如防護罩、護欄等)，防止產生磕傷、碰傷、劃傷、剮傷、絆倒等危險;③運動部件與運動部件之間或運動部件與靜止部件之間，不應存在擠壓危險或剪切危險，否則應采取安全措施，如主軸箱與工作臺之間應給出主軸端面或軸心線至工作臺面的最小距離，并采用軟、硬限位和死擋鐵等安全措施，避免產生擠壓危險;工作臺、滑鞍、立柱等與墻或其他物體之間應采取安全防護措施(如機床全防護罩、護板)，防止產生擠壓危險;滑鞍與床身、主軸箱與立柱、立柱與床身、工作臺與床身、滑枕與橫梁等之間應采用導軌防護罩防止產生剪切危險;為防止操作者由于意料不到的運動或觀察、調整、加工時產生擠壓危險，應在工作區(qū)域周邊加防護裝置或安全警告信息標識。④運動部件不允許同時運動時，其控制機構應聯(lián)鎖，做法是手動換刀時，自動換刀機構應不起作用;設置刀具到位檢測信號，主軸沒有拉刀信號，進給軸不能運動，主軸不能旋轉;機械手不在待機位置，進給軸不能運動，主軸不能旋轉。⑤刀具夾緊裝置應確保主軸運轉時，手動松開刀具的控制裝置不起作用。⑥機床自動運行方式下，不允許打開防護罩門，否則冷卻液停止，機床進給保持，排屑裝置停止運動;防護門關閉，再按“循環(huán)起動”按鈕，機床可繼續(xù)運行。⑦普通交流異步電動機采用電動機保護開關作過載和短路保護，其整定值等于電動機的額定電流，且應位于器件調整范圍的中區(qū)附近。⑧伺服電動機采用自動檢測報警功能，對過載、過流進行報警處理。⑨機床液壓系統(tǒng)應設有液位、壓力和液溫監(jiān)控和報警信息。⑩在所有安全防護裝置都就位并發(fā)揮作用的情況下進行冷卻液噴濺試驗，冷卻液的滲漏不應造成環(huán)境污染、滑倒等危險。

2.3 增加機床成品檢驗內容

(1)在空運轉試驗中增加檢驗內容:①抓大刀、重刀、長刀的次數(shù)為每個刀位不少于3 次;②對機床的自動排屑系統(tǒng)進行空運轉試驗，工作應正常、操作調整應方便。

(2)在連續(xù)空運轉試驗中增加檢驗內容:①應在手動功能試驗、數(shù)控功能試驗合格后，對機床所有功能進行連續(xù)空運行試驗，測試機床在規(guī)定時間內自動連續(xù)運行的正確性、安全性、準時性、平穩(wěn)性、可靠性、靈活性和全面性;②在連續(xù)空運轉試驗中不得以倍率開關調節(jié)運行速度，更不允許使用“進給保持”按鈕，以防止假跑車計時。

(3)在負荷試驗中增加檢驗內容:①回轉工作臺至少應進行15 次旋轉;②工件夾持托板應做工作臺最大承載重量的交換試驗，交換次數(shù)不少于10 次;③機械主軸和電主軸的負荷切削試驗是不一樣的。機械主軸適應三合一(最大扭矩、最大切削抗力和最大功率)重切，主軸轉速設為臨界速度n0，采用銑削方式進行試驗，改變進給速度或切削深度，使機床達到設計規(guī)定的最大扭矩、最大切削抗力和最大功率，測試機床的剛度、強度、抗震性、切削加工效率。但電主軸不適應三合一重切，功率應單獨切削達到設計規(guī)定。

(4)增加機床數(shù)控精度檢驗要求:全閉環(huán)控制機床進行數(shù)控精度檢驗時分兩步進行，首先在半閉環(huán)狀態(tài)下檢驗，精度指標達到國家標準要求;然后在全閉環(huán)狀態(tài)下檢驗，數(shù)控精度達到用戶技術協(xié)議和合同要求。

(5)增加機床全防護罩試漏試驗內容:機床主軸轉速推薦選用中速;刀具為重切銑刀;冷卻液按泵的流量供給;冷卻液應噴射到重切銑刀上;工作臺上安裝一個模擬工件;機床模擬工況進行各種運行，在保證不漏的情況下空運行1 h。運行時間由檢驗員確認。

(6)增加用戶工件編程和加工要求內容:用戶的工件需要在公司加工時，試切工應編制完整的自動加工程序(含自動換刀、冷卻液供給)進行加工，必須一次性連續(xù)完成工件加工并交檢合格。實體工件加工完成后，試切工還需交檢自動加工程序的連續(xù)性即將原自動加工程序再模擬工況運行5 遍，每遍運行期間不允許自動停機，以便用戶廠家能順利加工工件。運行遍數(shù)由檢驗員確認。對于雙工位機床必須兩個工位都加工工件檢驗其一致性。

2.4 增加機床試驗/檢驗后應復檢的內容或遵守事項

(1)增加機床負荷試驗后的復檢內容:①用塞尺檢驗滑動導軌面的結合間隙、各壓板面的間隙、鑲條結合面的間隙、各坐標方向的支承座固定結合面間的間隙;②機床各軸電動機運行電流或功率檢驗，不得超過技術文件規(guī)定值;③開關行程應在規(guī)定范圍內;④機床主軸錐孔接觸精度檢驗為，7:24 主軸錐孔接觸面積≥80%以上，且靠近大端;1:10 主軸錐孔接觸面積≥85%以上。

(2)增加用戶工件加工完成后的復檢內容:復檢機床的主要參數(shù)即主軸轉速、進給速度、快速移動速度、反向間隙、干涉區(qū)、軟限位。

(3)增加機床負荷試驗后應遵守的事項:①機床負荷試驗后不應重新調整安裝水平，否則，應復檢調整后受到影響的有關項目;②機床已經負荷切削之后，不允許進行任何機構調整(拆除防護罩、修刮工作臺面者除外);③負荷切削試驗后需要進行機構調整的，均應進行不少于4 h 的空運行試驗(可以不跑刀庫機械手)之后，再進行至少2/3 滿負荷切削試驗(調整刀庫機械手者除外)，同時復檢有關的精度;④凡是在負荷切削試驗之后研修主軸的，必須進行滿負荷的切削試驗;拆修主軸的，須再進行最高轉速2 h 的運轉之后，再進行負荷切削試驗，并檢驗相關精度。

(4)增加機床幾何精度檢驗應遵守的事項:幾何精度檢驗是保證機床加工精度的基礎，所以幾何精度的檢驗應準確、嚴格和全面，所有檢驗項目應一次交檢合格。在交檢過程中不允許以任何理由進行任何機構的調整(如鑲條、壓板、偰塊等)，如果有某項超差，則調整后重新檢驗受影響的相關項目。

(5)增加機床數(shù)控精度檢驗應遵守的事項:數(shù)控精度取決于機床的幾何精度、剛度、機床的測量系統(tǒng)精度、進給控制系統(tǒng)的精度和動態(tài)特性等因素，他是機床綜合精度的檢驗。在交檢時，原則上不得進行測試軸的機械調整，如果需要調整，則在調整后該軸應進行空運行1 h 再進行測試;如果更換絲杠，除應進行該軸空運行4 h 外，還應負荷試驗20 min 后再進行數(shù)控精度及相關幾何精度檢驗。

(6)增加機床工作精度檢驗應遵守的事項:機床工作精度檢驗是對幾何精度、數(shù)控精度、各種聯(lián)動功能、動態(tài)切削精度等的綜合考核，是機床合格與否的最終判定。精加工試件精度或用戶要求加工工件精度應一次交驗合格。如果出現(xiàn)不合格則應查找、分析不合格原因，采取有效措施進行調整，并復檢受到影響的相關精度項目，然后再試切送檢直至合格為止。

3 結語

將以上精細化檢驗內容整理后編入企業(yè)標準《數(shù)控機床成品檢驗規(guī)范》中，在筆者公司的《整體床身式精密臥式加工中心》、《高速立式加工中心》、《數(shù)控床身銑床》等系列產品中實施后，各項精度指標和技術要求都形成了閉環(huán)控制，實用效果良好。經現(xiàn)場驗證有部分共性技術內容值得同行借鑒，而且“回轉工作臺至少應進行15次旋轉”、“工件夾持托板應做工作臺最大承載重量的交換試驗，交換次數(shù)不少于10 次”兩條精細化研究內容已經納入正在修訂的行業(yè)標準《加工中心 技術條件》中，受到行業(yè)協(xié)會、公司領導和用戶的高度評價。