专利名称：一种卧式加工中心端齿盘b轴转台早期故障检测方法
技术领域：
本发明涉及一种以激发早期机床故障为目的的故障检测方法，尤其涉及一种作为 卧式加工中心重要功能部件的端齿盘B轴转台，针对它的机械、液压部分进行早期故障检 测的方法。
背景技术：
卧式加工中心机床是复杂的机、电、液、气一体化系统，主要由机架、自动换刀装置 (有刀库)、主轴系统、托盘交换系统、B轴转台及其他液压、气动与电控(数控系统)部分构 成。根据对机床进行跟踪统计的结果，机床出厂后在使用过程中，其失效和出现故障的概率 在时间上呈浴盆曲线分布。机床出厂之后存在一个早期失效期，这个时间段内，机床出现故 障的概率较大，这种故障称为早期故障。在卧式加工中心机床中，端齿盘结构的B轴转台是卧式加工中心机床的重要功能 部件，它是机床加工时承载工件，并能绕B轴旋转的工作台，其主要结构为电机通过蜗轮蜗 杆副驱动转台旋转，转台具有以液压缸为动力的升降功能，转台升起时端齿盘脱离啮合，此 时转台可以旋转到数控系统设定的角度，降下时上下端齿盘啮合，啮合的端齿盘使机床切 削加工时转台锁死，不再转动。该功能部件要求转台升起时旋转自如、升降灵活，噪声小，转 台降下时端齿盘啮合可靠、准确。作为卧式加工中心机床的重要功能部件，其可靠性对机床 整机的可靠性影响极大，根据统计结果，机床早期故障中很大部分出现在端齿盘B轴转台 上。为此，通过试验对其进行早期故障激发，以在将其装进机床整机前找到该功能部 件的加工、装配及设计引起的潜在缺陷，具有重要意义。目前，关于对卧式加工中心机床端 齿盘结构的B轴转台，进行以激发早期故障为目的的可靠性试验方法还没有，无法保证将 其安装到整机上的可靠性，因此也就无法保证卧式加工中心整机的可靠性。故怎样设计一种可以激发端齿盘B轴转台早期故障，以在机床出厂前发现端齿盘 B轴转台潜在缺陷的早期故障检测方法，成为本领域有待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对上述不足，提供一种可以激发端齿盘B轴转台 早期故障的卧式加工中心端齿盘B轴转台早期故障检测方法，从而找出端齿盘B轴转台潜 在缺陷，为提高出厂机床可靠性创造条件。为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案
一种卧式加工中心端齿盘B轴转台早期故障检测方法，其特点在于，包括以下步骤 (1)空载运转试验步骤将性能、精度检验合格的端齿盘B轴转台部件直接装入整机， 连接好电气线路和液压管路，并运行下述运转程序①转台旋转一周；②转台升起；③转台
3降下；重复①②③动作如此循环运转，持续2小时后停止，试验环境温度为10°C 40°C ； 试验时不加负重载荷，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设计最 大值选取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基 频、液压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗轮蜗 杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于于0. 2g、基频大于0. IHz或者基频 幅值超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现要求液压系统出现泄漏、升降液压缸 压力波动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；
如步骤(1)未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(2)；
(2)将负重块安装、固定到转台上，模拟加工时的切削工件，进行大载荷运转试验。试 验时转台运转程序为①转台旋转一周、②转台升起、延时5秒、③转台降下、延时2秒，重复 ①②③动作如此循环运转，持续72小时后停止，环境温度为10°C 40°C ；试验时负重载荷 为设计最大值，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设计最大值选 取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基频、液 压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗轮蜗杆副 安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于于0. 2g、基频大于0. IHz或者基频幅值 超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现要求液压系统出现泄漏、升降液压缸压力 波动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；
如步骤(2 )未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(3 )；
(3)拆卸检验步骤将端齿盘B轴转台进行拆卸、清洗，分析传动系统磨损情况；如果检 测端齿盘啮合间隙超出0. 05 0. 1mm，则判断存在缺陷；如果轴承的磨损情况不满足轴承 技术要求，则判断存在缺陷；如果蜗轮蜗杆副出现破损、粘合现象，则判断存在缺陷。本发明的检测方法，是在对端齿盘B轴转台进行故障模式分析和浴盆曲线定量化 分析后，得出的。本方法模拟端齿盘B轴转台在卧式加工中心机床上的实际工作状态，进行 最大环境应力持续运转，对端齿盘B轴转台早期故障进行激发并检测。本发明的试验方法 首先进行空载试验，以对端齿盘B轴转台性能作试运行检测，以发现明显的装配缺陷；再进 行最大负载试验，监测振动参数和液压泄漏与压力波动情况，主要是在工作环境较恶劣的 情况下，通过对端齿盘B轴转台连续工作时的参数监测，发现其潜在缺陷；最后，试验完毕 后对其进行拆卸清洗，分析内部磨损情况。各步骤中，判断出缺陷后，可以进行人工处理和 排除，如果不能排除，则可让此端齿盘B轴转台禁止出厂，如果可以排除，则排除故障后可 以继续进行后续步骤的检测。试验后的端齿盘B轴转台，如果能够消除缺陷，则消除故障后 可重新装配，装入机床整机中。这样，即可保证出厂机床的端齿盘B轴转台出现早期故障的 概率大大降低。综上所述，通过本发明的方法，能通过试验的方法，对卧式加工中心重要的功能部 件——端齿盘B轴转台进行早期故障激发，找到生产制造过程或设计的潜在缺陷，从而为提 高功能部件及机床整机的可靠性提供实用方法，保证出厂的机床的端齿盘B轴转台出现早 期故障的概率大大降低。同时本方法还可以为机床在设计时是否存在缺陷提供参考依据， 以便于对机床设计进行改善。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。具体实施时，本方法特别适宜于在一款现有的型号为THM6380的卧式加工中心机 床的端齿盘B轴转台中进行实施。具体包括以下步骤。(1)空载运转试验步骤将性能、精度检验合格的端齿盘B轴转台部件直接装入 整机，连接好电气线路和液压管路，并运行下述运转程序①转台旋转一周；②转台升起； ③转台降下；重复①②③动作如此循环运转，持续2小时后停止，试验环境温度为10°C 400C ；试验时不加负重载荷，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设 计最大值选取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小 和基频、液压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗 轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于于0. 2g、基频大于0. IHz或者 基频幅值超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现要求液压系统出现泄漏、升降液 压缸压力波动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；
上述步骤(1)中，环境应力条件具体可设置为环境温度为10°C 40°C，试验负重载荷 为0，旋转速度为12转/分钟，升降液压压力为5Mpa，流量为8L/min。如步骤(1)未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(2)；
(2)将负重块安装、固定到转台上，模拟加工时的切削工件，进行大载荷运转试验。试 验时转台运转程序为①转台旋转一周、②转台升起、延时5秒、③转台降下、延时2秒，重复 ①②③动作如此循环运转，持续72小时后停止，环境温度为10°C 40°C ；试验时负重载荷 为设计最大值，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设计最大值选 取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基频、液 压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗轮蜗杆副 安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于于0. 2g、基频大于0. IHz或者基频幅值 超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现要求液压系统出现泄漏、升降液压缸压力 波动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；
上述步骤(2)中，环境应力条件具体可设置为环境温度为10°C 40°C，试验负重载荷 为lOOOKg，旋转速度为12转/分钟，升降液压压力为5Mpa，流量为8L/min。如步骤(2)未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(3)；
(3)拆卸检验步骤将端齿盘B轴转台进行拆卸、清洗，分析传动系统磨损情况；如果检 测端齿盘啮合间隙超出0. 05 0. 1mm，则判断存在缺陷；如果轴承的磨损情况不满足轴承 技术要求，则判断存在缺陷；如果蜗轮蜗杆副出现破损、粘合现象，则判断存在缺陷。上述各步骤中，如判断出存在缺陷后，可以人工进行检查和修复，修复后可以继续 后续步骤，如果不能修复，则此端齿盘B轴转台不能装配出厂。最后，应说明的是，以上实施例仅用于说明，而非限制本发明的技术实施方案，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以 对本发明进行修改或等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其 均应涵盖在本发明的保护范围中。
权利要求
1. 一种卧式加工中心端齿盘B轴转台早期故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)空载运转试验步骤将性能、精度检验合格的端齿盘B轴转台部件直接装入整机， 连接好电气线路和液压管路，并运行下述运转程序①转台旋转一周；②转台升起；③转台 降下；重复①②③动作如此循环运转，持续2小时后停止，试验环境温度为10°C 40°C ； 试验时不加负重载荷，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设计最 大值选取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基 频、液压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗轮蜗 杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于于0. 2g、基频大于0. IHz或者基频 幅值超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现液压系统出现泄漏、升降液压缸压力 波动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；如步骤(1)未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(2)；(2)将负重块安装、固定到转台上，作为模拟加工时的工件，进行大载荷运转试验，试验时转台运转程序为①转台旋转一周、②转台升起、延时5秒、③转台降下、延时2 秒，重复①②③动作如此循环运转，持续72小时后停止，环境温度为10°C 40°C;试验时负 重载荷为设计最大值，旋转速度为转台设计时的最高转速，升降液压压力与流量按设计最 大值选取，试验过程中监测蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基 频、液压系统是否漏油和运转噪声情况，并按照以下判断原则进行判断如果监测出蜗轮蜗 杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于0. 2g、基频大于0. IHz或者基频幅 值超出一 IOdB +IOdB范围，则判断具有缺陷；发现液压系统出现泄漏、升降液压缸压力波 动值超出一 0. 08MPa +0. 08MPa范围，则判断具有缺陷；如步骤(2)未判断出存在缺陷，则进行下述步骤(3)；(3)拆卸检验步骤将端齿盘B轴转台进行拆卸、清洗，分析传动系统磨损情况；如果检 测端齿盘啮合间隙超出0. 05 0. 1mm，则判断存在缺陷；如果轴承的磨损情况不满足轴承 技术要求，则判断存在缺陷；如果蜗轮蜗杆副出现破损、粘合现象，则判断存在缺陷。
全文摘要
本发明公开了一种卧式加工中心端齿盘B轴转台早期故障检测方法，首先进行空载试验，以对端齿盘B轴转台性能作试运行检测，以发现明显的装配缺陷；再进行最大负载试验，监测振动参数和液压泄漏与压力波动情况，在工作环境较恶劣的情况下，通过对端齿盘B轴转台连续工作时的参数监测，发现其潜在缺陷；最后，试验完毕后对其进行拆卸清洗，分析内部磨损情况。试验后的端齿盘B轴转台，如果能够消除缺陷，则消除故障后可重新装配，装入机床整机中。这样，即可保证出厂机床的端齿盘B轴转台出现早期故障的概率大大降低。
文档编号G01M13/02GK102062700SQ20101060430
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者任显林, 何文辉, 张根保, 李平, 涂林, 王国强, 许智 申请人:中国计量学院, 四川普什宁江机床有限公司, 重庆大学