專利名稱：一種臥式加工中心托盤交換架早期故障檢測方法
技術(shù)領(lǐng)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，尤其涉及一種作為 臥式加工中心重要功能部件的托盤交換架，針對它的機械、液壓部分進行早期故障檢測的 方法。
背景技術(shù)：
臥式加工中心機床是復(fù)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)、B軸轉(zhuǎn)臺及其他液壓、氣動與電控(數(shù)控系統(tǒng))部分構(gòu) 成。根據(jù)對機床進行跟蹤統(tǒng)計的結(jié)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(nèi)，機床出現(xiàn)故 障的概率較大，這種故障稱為早期故障。在臥式加工中心機床中，托盤交換架是臥式加工中心機床的重要功能部件，它的 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。托盤交換架的主要結(jié) 構(gòu)為以液壓升降缸為動力的托盤升降機構(gòu)和以液壓旋轉(zhuǎn)缸為動力的齒輪齒條傳動的托盤 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，工作時，先通過液壓升降缸將托盤升起，再通過旋轉(zhuǎn)液壓缸帶動齒條，而齒條與 驅(qū)動齒輪嚙合，實現(xiàn)托盤旋轉(zhuǎn)。托盤共有兩個，兩個托盤之間的夾角為180度，能圍繞中間 支撐柱旋轉(zhuǎn)，兩個托盤以中間支撐住為中心對稱布置，工作時兩托盤分別放置毛坯和已加 工工件，托盤進行180度旋轉(zhuǎn)時，能將毛坯和已加工工件進行位置互換，旋轉(zhuǎn)液壓缸為帶緩 沖裝置的液壓缸，當托盤快旋轉(zhuǎn)到位時，能自動減速緩沖。作為臥式加工中心機床的重要功 能部件，托盤交換架可靠性對機床整機的可靠性影響極大，機床工作時要求托盤交換架升 起、旋轉(zhuǎn)靈活，噪聲小，托盤交換架降下時位置準確，能達到設(shè)計要求的可靠性指標。根據(jù)統(tǒng) 計結(jié)果，機床早期故障中很大部分出現(xiàn)在托盤交換架上。為此，通過試驗對托盤交換架進行早期故障激發(fā)，以在將其裝進機床整機前找到 該功能部件的加工、裝配及設(shè)計引起的潛在缺陷，具有重要意義。目前，關(guān)于對臥式加工中 心的托盤交換架，進行以激發(fā)早期故障為目的的可靠性試驗方法還沒有，無法保證將其安 裝到整機上的可靠性，因此也就無法保證臥式加工中心整機的可靠性。故怎樣設(shè)計一種可以激發(fā)托盤交換架早期故障，以在機床出廠前發(fā)現(xiàn)托盤交換架 潛在缺陷的早期故障檢測方法，成為本領(lǐng)域有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對上述不足，提供一種可以激發(fā)托盤交換架早期 故障的臥式加工中心托盤交換架早期故障檢測方法，從而找出托盤交換架潛在缺陷，為提 高出廠機床可靠性創(chuàng)造條件。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案
一種臥式加工中心托盤交換架早期故障檢測方法，其特點在于，包括以下步驟
(1)空載運轉(zhuǎn)試驗步驟①將性能、精度檢驗合格的托盤交換架部件直接裝入整機，連 接好電氣線路和液壓管路，調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力為最大設(shè)計壓力；②啟動電氣控制，采用手動 /點動方式控制托盤交換架升降、回轉(zhuǎn)動作，檢測托盤交換是否工作正常；③將托盤交換架 旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為最高設(shè)計轉(zhuǎn)速，將液壓壓力與流量按設(shè)為最大設(shè)計值，在控制面板輸入100 次運轉(zhuǎn)，啟動自動交換，檢查電氣控制系統(tǒng)和托盤交換的性能是否正常；上述步驟中，按照 以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處，如振幅超過5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測 液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和旋轉(zhuǎn)缸，如壓力波動值為一 0. OSMPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；
如步驟(1)未判斷出存在缺陷，則進行下述步驟(2)；
(2)大載荷運轉(zhuǎn)試驗步驟將兩個負重塊安裝、固定到托盤交換架的兩個托盤上，模擬 機床加工時的工況，進行大載荷運轉(zhuǎn)試驗；試驗時托盤交換架運轉(zhuǎn)程序為①托盤交換架 升起、延時5秒；②托盤交換架旋轉(zhuǎn)180度，③托盤交換架降下、延時3秒，完成模擬加工工 件的交換，重復(fù)①②③的動作，如此循環(huán)運轉(zhuǎn)，持續(xù)72小時后停止；試驗時負重載荷為設(shè)計 最大值，旋轉(zhuǎn)速度為托盤交換架設(shè)計時的最高轉(zhuǎn)速，升降與旋轉(zhuǎn)液壓壓力和流量按設(shè)計最 大值選取；試驗過程中按照以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處的振動，如振 動幅值超出5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和 旋轉(zhuǎn)缸，如壓力波動值為一 0. 08MPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；
如步驟(2 )未判斷出存在缺陷，則繼續(xù)進行下述步驟(3 )；
(3)拆卸檢驗步驟將托盤交換架進行拆卸、清洗，分析傳動系統(tǒng)磨損情況；如果檢測 齒輪齒條嚙合間隙超出5 10絲，則判斷存在缺陷；如果升降缸出現(xiàn)破損、粘合現(xiàn)象，則判 斷存在缺陷。本發(fā)明的檢測方法，是在對托盤交換架進行故障模式分析和浴盆曲線定量化分析 后，得出的。本方法模擬托盤交換架在臥式加工中心機床上的實際工作狀態(tài)，進行最大環(huán)境 應(yīng)力持續(xù)運轉(zhuǎn)，對托盤交換架早期故障進行激發(fā)并檢測。本發(fā)明的試驗方法首先進行空載 試驗，以對托盤交換架性能作試運行檢測，以發(fā)現(xiàn)明顯的裝配缺陷，再進行最大負載試驗， 監(jiān)測振動參數(shù)和液壓泄漏與壓力波動情況，主要是在工作環(huán)境較惡劣的情況下，通過對托 盤交換架連續(xù)工作時的參數(shù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其潛在缺陷，最后，試驗完畢后對其進行拆卸清洗， 分析內(nèi)部磨損情況。各步驟中，判斷出缺陷后，可以進行人工處理和排除，如果不能排除，則 可讓此托盤交換架禁止出廠，如果可以排除，則排除故障后可以繼續(xù)進行后續(xù)步驟的檢測。 試驗后的托盤交換架，如果能夠消除缺陷，則消除故障后可重新裝配，裝入機床整機中。這 樣，即可保證出廠機床的托盤交換架出現(xiàn)早期故障的概率大大降低。綜上所述，通過本發(fā)明的方法，能通過試驗的方法，對臥式加工中心重要的功能部 件一托盤交換架進行早期故障激發(fā)，找到生產(chǎn)制造過程或設(shè)計的潛在缺陷，從而為提高 功能部件及機床整機的可靠性提供實用方法，保證出廠的機床的托盤交換架出現(xiàn)早期故障 的概率大大降低。同時本方法還可以為機床在設(shè)計時是否存在缺陷提供參考依據(jù)，以便于 對機床設(shè)計進行改善。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。具體實施時，本方法特別適宜于在一款現(xiàn)有的型號為THM6380的臥式加工中心機 床的托盤交換架中進行實施。具體包括以下步驟。(1)空載運轉(zhuǎn)試驗步驟①將性能、精度檢驗合格的托盤交換架部件與可靠性試 驗臺架連接，或者直接裝入整機，連接好電氣線路和液壓管路，調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力為最大設(shè) 計壓力；②啟動電氣控制，采用手動/點動方式控制托盤交換架升降、回轉(zhuǎn)動作，檢測托盤 交換是否工作正常；③將托盤交換架旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為最高設(shè)計轉(zhuǎn)速，將液壓壓力與流量按設(shè) 為最大設(shè)計值，在控制面板輸入100次運轉(zhuǎn)，啟動自動交換，檢查電氣控制系統(tǒng)和托盤交換 的性能是否正常；上述步驟中，按照以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處，如振 幅超過5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和旋轉(zhuǎn) 缸，如壓力波動值為一 0. 08MPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；
上述步驟中，環(huán)境應(yīng)力條件具體可設(shè)置為環(huán)境溫度為10°C 40°C，試驗負重載荷為 0，旋轉(zhuǎn)速度為4轉(zhuǎn)/分鐘，交換架升降壓力和回轉(zhuǎn)缸壓力為7MPa，流量為8L/min。如步驟(1)未判斷出存在缺陷，則進行下述步驟(2)；
(2)大載荷運轉(zhuǎn)試驗步驟將兩個負重塊安裝、固定到托盤交換架的兩個托盤上，模擬 機床加工時的工況，進行大載荷運轉(zhuǎn)試驗；試驗時托盤交換架運轉(zhuǎn)程序為①托盤交換架 升起、延時5秒；②托盤交換架旋轉(zhuǎn)180度，③托盤交換架降下、延時3秒，完成模擬加工工 件的交換，重復(fù)①②③的動作，如此循環(huán)運轉(zhuǎn)，持續(xù)72小時后停止；試驗時負重載荷為設(shè)計 最大值，旋轉(zhuǎn)速度為托盤交換架設(shè)計時的最高轉(zhuǎn)速，升降與旋轉(zhuǎn)液壓壓力和流量按設(shè)計最 大值選?。辉囼炦^程中按照以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處的振動，如振 動幅值超出5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和 旋轉(zhuǎn)缸，如壓力波動值為一 0. 08MPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；
上述步驟(2)中，環(huán)境應(yīng)力條件具體可以設(shè)置為環(huán)境溫度為10°C 40°C，試驗負重 載荷為1500Kg，旋轉(zhuǎn)速度為4轉(zhuǎn)/分鐘，交換架升降壓力和回轉(zhuǎn)缸壓力為7MPa，流量為8L/
mirio如步驟(2)未判斷出存在缺陷，則繼續(xù)進行下述步驟(3)；
(3)拆卸檢驗步驟將托盤交換架進行拆卸、清洗，分析傳動系統(tǒng)磨損情況；如果檢測 齒輪齒條嚙合間隙超出5 10絲，則判斷存在缺陷；如果升降缸出現(xiàn)破損、粘合現(xiàn)象，則判 斷存在缺陷。上述各步驟中，如判斷出存在缺陷后，可以人工進行檢查和修復(fù)，修復(fù)后可以繼續(xù) 后續(xù)步驟，如果不能修復(fù)，則此托盤交換架不能裝配出廠。最后，應(yīng)說明的是，以上實施例僅用于說明，而非限制本發(fā)明的技術(shù)實施方案，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解依然可以 對本發(fā)明進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其 均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
權(quán)利要求
1. 一種臥式加工中心托盤交換架早期故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟(1)空載運轉(zhuǎn)試驗步驟①將性能、精度檢驗合格的托盤交換架部件直接裝入整機，連 接好電氣線路和液壓管路，調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力為最大設(shè)計壓力；②啟動電氣控制，采用手動 /點動方式控制托盤交換架升降、回轉(zhuǎn)動作，檢測托盤交換是否工作正常；③將托盤交換架 旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為最高設(shè)計轉(zhuǎn)速，將液壓壓力與流量按設(shè)為最大設(shè)計值，在控制面板輸入100 次運轉(zhuǎn)，啟動自動交換，檢查電氣控制系統(tǒng)和托盤交換的性能是否正常；上述步驟中，按照 以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處，如振幅超過5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測 液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和旋轉(zhuǎn)缸，如壓力波動值為一 0. OSMPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；如步驟(1)未判斷出存在缺陷，則進行下述步驟(2)；(2)大載荷運轉(zhuǎn)試驗步驟將兩個負重塊安裝、固定到托盤交換架的兩個托盤上，模擬 機床加工時的工況，進行大載荷運轉(zhuǎn)試驗；試驗時托盤交換架運轉(zhuǎn)程序為①托盤交換架 升起、延時5秒；②托盤交換架旋轉(zhuǎn)180度，③托盤交換架降下、延時3秒，完成模擬加工工 件的交換，重復(fù)①②③的動作，如此循環(huán)運轉(zhuǎn)，持續(xù)72小時后停止；試驗時負重載荷為設(shè)計 最大值，旋轉(zhuǎn)速度為托盤交換架設(shè)計時的最高轉(zhuǎn)速，升降與旋轉(zhuǎn)液壓壓力和流量按設(shè)計最 大值選?。辉囼炦^程中按照以下判斷原則進行判斷監(jiān)測兩托盤振幅最大處的振動，如振 動幅值超出5mm，則判斷存在缺陷；監(jiān)測液壓系統(tǒng)，如泄漏，則判斷存在缺陷；監(jiān)測升降缸和 旋轉(zhuǎn)缸，如壓力波動值為一 0. 08MPa +0. 08MPa之外，則判斷存在缺陷；如步驟(2 )未判斷出存在缺陷，則繼續(xù)進行下述步驟(3 )；(3)拆卸檢驗步驟將托盤交換架進行拆卸、清洗，分析傳動系統(tǒng)磨損情況；如果檢測 齒輪齒條嚙合間隙超出5 10絲，則判斷存在缺陷；如果升降缸出現(xiàn)破損、粘合現(xiàn)象，則判 斷存在缺陷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臥式加工中心托盤交換架早期故障檢測方法，本方法首先進行空載試驗，以對托盤交換架性能作試運行檢測，以發(fā)現(xiàn)明顯的裝配缺陷，再進行最大負載試驗，監(jiān)測振動參數(shù)和液壓泄漏與壓力波動情況，主要是在工作環(huán)境較惡劣的情況下，通過對托盤交換架連續(xù)工作時的參數(shù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其潛在缺陷，最后，試驗完畢后對其進行拆卸清洗，分析內(nèi)部磨損情況。判斷出缺陷后，如果不能排除，則可讓此托盤交換架禁止出廠，如果可以排除，則排除故障后可以繼續(xù)進行后續(xù)步驟的檢測。試驗后的托盤交換架，如果能夠消除缺陷，則消除故障后可重新裝配，裝入機床整機中。這樣，即可保證出廠機床的托盤交換架出現(xiàn)早期故障的概率大大降低。
文檔編號B23Q17/00GK102059586SQ201010604310
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)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