JB T 4368.4-1996 数控卧式车床.性能试验规范.pdf

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1、中华人民共和囡机械行业标准JB/T 4368. 4-96 数控卧式车床性能试验规范1 主擅内害与适用范围本标准规定了数控卧式车床的试验项目和试验方法。本标准适用于最大车削直径2001 000 mm.最大车削长度至5000mm的数控卧式车床型式试验和产品水平评价。其试验项目、试验条件和试验方法，简式数控卧式车床和其他各系列数控卧式车床可参照使用。2 引用标准GB 3785 声级计的电声性能及测试方法GB 4215 金属切削机床噪声声功率级的测定GB 9061 金属切削机床通用技术条件GB 10931 数字控制机床位置精度的评定方法GB/T 1804一般公差线性尺寸的未注公差GB/T 16462数

2、控卧式车床精度检验1B;T 4368. 3数控卧式车床技术条件ZB 150002 饥床数字控制系统通用技术条件ZB J50 004金属切削机床噪声声压级的测定3 基本要求3. 1 本标准是对GB9061、ZB150002及其配套的通用试验方法等标准的补充和具体化.按本标准试验时，机床必须符合原标准的规定。3.2 试验的机床应为按精度及技术条件等标准检验合格的产品.3.3 试验场地应符合有关标准要求，应满足下述的正常试验大气条件a. 环境温度z1535pb. 相对湿度:45%75%, C. 大气压力;86J06kPa。3.4 测试仪器、最仪应经国家指定的法定计量部门检定或标定，必须有检定合格证。

3、3.5试验前按使用说明书规定安装和调整好机床，并重新注入适量润滑油，不得使用代用润滑油.3.6 机床的坐标规定，见图10 中华人民共和国机械工业部1996-04-11批准1996-10-01实施43 4 试验项目JBjT 4368.4一-96x+ Y+ Z+ I I , AC+ a 斜床身b 水平床身X 对工件直径尺寸产生主要影响.垂直于次平面的方向;Y 对工件直径尺寸产生次要影响，垂直于主平面的方向，Z工件轴向IC! 工件回转方向，U、V、W双刀架数控车床的第三刀架与X、Y、Z对应的坐标，其方向与X、Y、Z方向相同图1各系列数控卧式车床试验项目按表l的规定.表1试验项目数控卧式车床数控卧式数

4、控卧式排刀数控卧式双轴通用型卡盘车床功能试碰。噪声试验。空运转振动试验。f:, 温升和热变形试验。静刚度试验。传动效率试验。动态性能试验。位置精度试验。回转精度试验。直线运动均匀性试验。工作精度试验。A 生产能力试验。连续运行试验。注EO为应进行的试验项目A为因结构影响(如元尾座)需减少相应试验内容项目。口当两轴能同时工作时，试验时两轴需同时运转。5 试验内容5. 1 功能试验44 卡盘草床卡盘车床。口A A口。口C 。A A 。口5. 1. 1 手动功能试验5. 1. 1. 1 试验条件JB/T 4368. 4-96 a. 工作电压保持为额定值的+10%-15%范围pb. 电网干扰和外界辐射

5、干扰不超过ZBJ50 002的规定。5. 1. 1. 2 试验方法用按键、开关或人工操纵对机床进行功能试验，试验其动作的灵活性、平稳性和可靠性，a. 任选一种主轴转速和动力刀具主轴转速，启动主袖和动力刀架机构进行正转、反转、停止(包括制动)的连续试验，连续操作不少于7次sb. 主轴和动力刀具主轴做低、中、高转速变换试验，转速的指令值与显示值(或实测值)之差不得大于5%，C. 任选一种进给量，将启动进给和停止动作连续操纵，在Z轴、X袖、C铀的全部行程上做工作进给和快速进给试验.Z轴、X袖快速行程应大于1/2全行程。正、反方向连续操作不少于7次。并测量快速进给速度及加、减速特性。测试伺服电机电流的

6、波动，其允许差值由制造厂规定gd. 在Z轴、X轴、C轴的全部行程上，做低、中、高进给量变换试验ge. 用手摇脉冲发生器或单步移动溜板、滑板、c轴的进给试验Pf. 用手动或机动使尾座和尾座主轴在其全部行程上作移动试验，g. 有锁紧机构的运动部件，在其全部行程的任意位置上作锁紧试验，倾斜和垂直导轨的滑板，切断动力后不应下落gh. 回转刀架进行各种转位夹紧试验;i. 液压、润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性能试验，要求调整方便、动作灵活、润滑良好、冷却充分，各系统不得渗漏;j. 排屑、运屑装置试验$k. 有自动装夹换刀机构的机床，应进行自动装夹换n试验gt 有分度定位机构的c轴应进行分度定位试验;m

7、. 数字控制装置的各种指示灯、光电阅读机、通风系统等功能试验;n. 卡盘的夹紧、松开，试验其灵活性及可靠性;p. 机床的安全、保险、防护装置功能试验;q. 在主轴最高转数下，测量制动时间，取7次平均值gr. 自动监测、自动对刀、自动测量、自动上下料装置等辅助功能试验。& 液压润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性能试验，要求操作方便、动作灵活、润滑良好、冷却充分、各系统无渗漏。5. 1. 2 控制功能试验5. 1. 2. 1 试验条件按5.1. 1. 1规定。5. 1. 2. 2 试验方法用CNC控制指令进行机床的功能试验，试验其动作的灵活性和功能可靠性。a 主轴进行正转、反转、停止及变换主轴转速

8、试验(元级变速机构做低、中、高速试验事有级变速机构做各级转速试验), b. 进给机构做低、中、高进给量及快速进给变换试验;c. c轴、X轴和Z轴联动试验gd. 回转刀架进行各种转位夹紧试验，选定一个工位测定相邻刀位和回转1800的转位时间，连续7次，取其平均值5e. 试验进给坐标的超程、手动数据输入、坐标位置显示、回基准点、程序序号指示和检索、程序暂45 JB/T 4368. 4-96 停、程序结束、程序消除、单步进给、直线插补、圆弧插补、直线切削循环、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切自j循环、刀具位置补偿、螺距补偿、间隙插补及其他说明书规定的面板及程序功能的可靠性和动作的灵活性。5.2 噪

9、声试验5.2. 1 声压级试验5.2.1.1 试验条件a 测试前机床应中速运转30min, b. 测试时机床应安装卡盘，并关闭防护门，c. 主轴正、反转逐级测试(元级变速时应含低、中、高速若干级)，两个主铀的机床测试时除分别测试每个主轴外，应再增加两个主轴同时运转时的噪声测试。5.2. 1. 2 试验方法按ZB50 004规定进行试验。并按比例绘制测量环境的大小和机床安装位置、机床周围反射物体的大小和形状。对地面、墙壁、天花板等的材料性质加以说明。测点及测试方法g3. 传声器离地面高1.5 m，平面测点位置按图2规定。6 量1 L/2 7 图2h 在最高声压级的转速下测量1-6点的声压级，然后

10、确定最高声庄级第7点位置，并记录测得数据gc. 在第7点位置上测量各级转速的声压级，记录数据时要注明音质情况如有无杂声及其特征); d. 当背景噪声小于机床工作噪声3-10dB(A)时，声级计读数按ZBJ50 004规定进行修正$e. 新产品和改进机床可进行频谱分析。5.2.2 声功率试验(仅在型式检验时进行)按GB4215中关于简易法的规定进行试验，背景噪声须低于被测噪声3dB(A)以上，其修正值按GB 4215中表2的规定。5. 2. 2. 1 试验条件按5.2.1.1规定。5.2.2.2 试验方法a. 以整机最大宽度和最大长度(不包括突出的手柄、泊管、汹盘等非主要发声件)作为基准体尺寸1

11、1占和1，(见图衍。b. 采用矩形六面体的表面为测量表面，各测量表面到基准体的垂直距离(测量距离)为1m, c. 基本测点规定为6点(见图剖，图3中第6点为在高度h的水平面上读得最大A计权声压级的那一点846 J8/T 4368. 4-96 d. 附加测点:x.t长度大于2.5m的机床，当1-5点中最大与最小声压级之差超过5dB(A)肘，则需增加测点7、8、9、10(见图3)。9X / J 5.2. 2. 3 数据处理a 测点声压级式中zLp, 测点声压级，dB(A), 基本测点，X附加测点图3L pi = L Pi - K 1i Lpe 声级计在2点的读数值，dB(A)，Ku 第z点背景噪声

12、修正值，dB(A)。b. 平均声压级L p 盹式中:Lp-一一平均声压级，dB(A), N-一一测点总数。-注2当Le值的变动范围不跑过5dB(A)时，L，可以使用其算术平均值。C. 环境修正值-H M .( 1 ) . ( 2 ) 根据GB4215中简易法的规定，环境修正值几应小于7dB(A)。用比较法确定凡，即用标准声源确定修正值的方法:K:!; = L w一Lw.A, ，热位移向上为+.Uy:By高于A，为十;二l.A，热位移接近刀架为十，-6.a, ，比A，接近刀架为+.J/T 4368. 4-96 表2线位移角位移线位移角位移铀向位移-6.Z，主辅端热位移远离箱体为十。5. 4. 2

13、. 1 试验条件按5.4.1.1规定。5.4.2.2 试验方法My=Ay ABUJ-AU J Ily= L .A=Ax A =B军，一-A.恕L D.ZZ 测试装置及测点布置用检验棒(也可用车削卡盘中的悬臂试件测量主轴锥孔轴线的综合热位移(见图12)各测点应用非接触式的传感器。传感器的支架固定在刀架或滑板上，由测量仪读数或通过数据采集系统进行数据运算处理.A位置传感器用来测量主轴锥孔轴线位移.B位置与A位置之差用来测量角位移.C位置用来测量轴向位移.Y A B 传噩噩x 测量也阳30I L I一皿图125.4.2.3 测试仪器及装置试验用检验棒的圆柱部分长度1当D.(最大切IJIJ直径)小于或

14、等于800mm时应不小于300mm, 当D.大于800mm时应不小于500mm. 测试仪器要经过充分预热，消除其零点飘移，测量前还应消除支架装夹所引起的应力，5.4.2. 4 数据处理综合热位移按表2中公式计算。5.5 静刚度试验5.5. 1 试验条件5. 5. 1. 1 每次试验前下列部位均应运动刀架各运动副、尾座套筒、尾座体及其压板移动，主制转动，使接近正常工作状态。5. 5. 1. 2 尾座压板螺钉应符合工作状态并充分紧团。52 JB/T 4368.4-96 5.5.2 试验方法5. 5. 2. 1 在卡盘与尾座顶尖间安装弓形加载装置，其长度L为最大车削长度，但不得大于1500 mm.

15、如因13所示(数控卡盘车床可在主轴与刀架之间加载，其方向与主平面成60)。5.5.2.2 弓形加载装置与床身导轨平面呈60夹角。加载螺杆与模拟车刀呈15夹角，使刀架作用力指向主轴端。5.5.2.3 在床身平面导轨或底座上固定表座，用指示器分别测量卡盘、刀架、尾座套筒在X方向的位移(见图13)。b唱MF事晤晴苗 豆豆向一10 2 1./2 持盛器或耳形测力甘模拟车刀弓醒加篝篝直也直a 斜床身=30. 直住铺1 L b 水平床身图135.5.2.4 加载力按表3规定，若需要重新试验，同l必须卸下弓形如载装置使各部件进行运动，恢复间隙后再次加载.表3Da mm 加载力N 200 1 600 200-

16、250 250-320 2240 3200 53 D. mm 320-400 400-500 500-630 630-800 800-1000 J/T 4368. 4-96 表3(完)加载力N 4 480 6 400 8960 12800 17 920 5.5.2.5 型式试验中，必要时可逐级加载，绘制刚度曲线，也可增加位移测点以分析薄弱环节。5.5.3 数据处理相对位移值按式(的计算g11 = 11，一;价十岛)式中.二X方向相对位移，mm;11, X方向卡盘位移，mmJ112 X方向刀架位移，mm;11, X方向尾座套筒位移，mm。注:位移值以图13指示器摆放情况，按图l确定正负方向。5.

17、6 传动效率试险5.6. 1 空载功率试验5. 6. 1. 1 试验条件a. 测试前机床应中速空运转30min; b. 测试时机床应安装卡盘。5.6.1.2 试验方法a. 由主铀最低转速起逐级测量，主轴运转30s后读数gb. 测量电动机输人功率N测量时监视电网电压并用调压器调压，允差为:1:5%05.6.2 主传动效率试验(仅在型式检验时进行)5. 6. 2. 1 试验条件按5.6.1.1规定。5.6.2.2 试验方法测试仪器设备的配置见图140( 6 ) a. 将粉末制动器或其他负载装置装在床身上，调整粉末制动器激磁电流，使电机基本达到额定输出功率eb. 根据粉末制动器能力，试验尽可能接近最

18、低速比例 采用直流电机时，可用电流、电压表代替三相功率表。54 JB/T 4368.4-96 扭炬仪负载光电辑量章电压果梓徽处理器显示电班里样打印图145.6.2.3 数据处理各级转速的效率计算公式sN习币;=市:. ( 7 ) 式中z币各级转速的效率;N, 电机输入功率，kW;N, 伽 9 550 ( 8 ) 式中，N, 负载功率，kW;M 制动力矩，N m n一一主轴实测转速，r/min。5. 7 动态性能试验5.7. 1 切削颤振试验z分别在短试件和长试件上进行极限切宽试验。5. 7. 1. 1 试验条件8. 试验前机床应中速运转30min; b. 切削试验前新刀具应试切三次，每次切深0

19、.5mm左右pt 刀具几何角度按图15规定。电2士306土302士皿2士302土30图15h 车床刀具标准高度，mm; 55 B 车床刀具标准宽度，mm;刀片材料:YTI5; 磨损极限:30min为重磨周期回5. 7. 1. 2 试验方法J8/T 4368. 4-96 机床不产生颤振的最大切削宽度定义为极限切削宽度，用表示。a 试验用三把车刀各切削一次，短试件在外端部L/3范围内、长试件在试件两端(l/101/的L范围内进行切削试验;b. 短试件直径d取0.2矶、长度L取O.3D, (见图16)，长试件直径d取0.25D，、长度L取1.5D, (见图17); 试件材料245号钢，硬度为190士

20、10H队图16L 国17C. 主轴端用卡盘夹紧试件，长试件用尾座顶尖顶紧zd 切削速度:v=100m/min(士10%); 进给量F=O.1mm/r(士10%), 切入深度z大于3mm; e. 双刀架数控车床，两个刀架应分别进行此项试验gt 颤振判别方法操作者通过听觉和视觉判别起振，即有明显的振纹或发出颤振的声音gg. 试验不允许手动切削。5.7. 1. 3 数据处理测量每次切削时的极限切宽和颤振时的电机输入功率$以三把刀具所切的极限切宽的数据平均值作为该机床的极限切削宽度hhm 5.7.2 激振试验(仅在型式试验时进行)可做正弦相对激振，或用正弦激振、脉冲激振方法做绝对激振。5.7.2.1

21、试验条件按5.7. 1. 1规定。5.7.2.2 试验方法56 JB/T 4368.4-96 a 正弦相对激振可采用接触式或非接触式激振器、安装在刀架或滑板上。测振用相对式传感器装在靠近激振位置的刀架或滑板上，测量与工件间的相对振动。被激振试件可采用如图16所示的短试件，在试件端部15mm处X方向进行激振和拾振;也可采用如图17所示的长试件，在试件中|同X方向进行激振和拾振。根据幅频特性曲线对主要共振峰进行振型测试，并进行薄弱环节识别及动态改进囚b. 正弦绝对激振采用短试件，对主轴部件X方向进行激振试验，离试件端部15mm处激振和拾振，根据幅频特性曲线，求出主轴主要共振频率并进行振型测试，确定

22、其振动形态s对主要部件(如床身、刀架、尾座等)也可进行激振试验并选其主要共振频率进行测试，确定其振动形态pC. 脉冲激振的激振点位置与5.7.2.2b相同。测试仪器配置框图见图18，信号处理用带有FFT程序的信号分析仪。JII:忡锺I=. I电荷放主器CHl 磁带机-1信号扯理位电荷放大器1-ICH2 X-y记录也图185.7.2.3 数据处理a 正弦相对激振z将所测得响应值绘制出幅频特性曲线和幅相特性曲线(见图19)。1m -G(Jmu 。R, 图19从图上求出最大负实部分量，估算其极限切削宽度，计算公式为zK eb1irn二丁L寸一. . . . . . . . . . ( 9 ) 2G(

23、叫J，式中，K，-切削系数，即单位切削宽度时的切削刚度。在对比试验中可以假定为常数，N/m. mm; bJim一一极限切削宽度，mm;G(叫-一一动柔度，m/N， -GC叫J，一一动柔度最大负实部分量。b. 正弦绝对激振z通过试验做出动柔度的幅频、相频及幅相特性曲线和振型所需要的各种有关数据。根据这些曲线和数据可求出机床的各部分动态参数一一动刚度(动柔度)、各阶共振频率、阻尼比及画出振型。根据这些数据来评价机床的动态特性并且可以分析结构的薄弱环节。c 脉冲激振s将磁带机所记录的力和响应的信号，送人双通道信号处理仪可以直接得到5.7.2.3b所列动态参数。57 JB/T 4368. 4-96 5

24、.8 位置精度试验5.8. 1 回转刀架转位的重复定位精度5.8.1.1 试验条件机床应保持原始调整状态并按使用说明书规定润滑。5.8. 1. 2 试验方法在回转刀架工具孔或工具槽内装一镶有钢球的模拟车刀g滑板或床身上固定非接触式或接触式传感器在钢球X方向和Z方向读数见图20);回辑刀果a. b. Z向传.X向传嚣图20C. 记录传感器读数，并使之转位360。再行测量，至少7次，以最大读数与垣小读数之差作为误差，d. 每个工位均需检验。5.8. 2 C轴位置精度5. 8. 2. 1 试验条件按5.8.1.1规定。5.8.2.2 试验方法参照GB10931中5.5. 2.在主轴上装一正面多棱体。

25、调整正面多棱体轴线与主轴轴线同袖。固定自准直仪，使其光束对准正面多棱体的工作面，以正面多棱体的棱数确定目标位置。以线性循环方式绕C轴正负方向连续5次对每个目标位置进行检测，测出每个位置偏差，即实际位置与目标位置之差值。5.8.2.3 数据处理按GB10931规定的方法.i算出II负方向的平均位置偏差(Xjt . X; )和标准偏差凹;t .5; ) 0 重复定位精度Rcf :误差以65，f .65; .j.中的最大值计，即RcI =6Sjmn; 反向差值Bc:误差以(主d-X;t)中的最大绝对值计.ftPB.= IB; 1血，c 定位精度A 二飞甲一一J8fT 4368. 4-96 导轨上分别

26、测量。5. 10. 2 试验方法可采用如图22所示光栅式爬行测量仪，也可采用激光干涉仪等测试仪器。从低进给量逐级试验进给运动情况.至运动均匀为止因示植暴爬行仪记量仪威撞宇处理.镜先栅且幢幢底座拉杆图225. 10. 3 数据处理5. 10. 3. 1 爬行采用光栅式爬行测量仪经示波器所测得的正弦波形，有畸变为接近垂直于时间坐标轴的线段时称为爬行(见图23)。不产生爬行的实测最小进给速度称临界进给速度V(rz , 图235.10.3.2 进给速度波动率(仅在型式试验时进行)S. 从光栅式位移传感器输出的是正弦信号，因此记录曲线须经过变换，用人工或微机运算得到真实位移量后，画出位移时间曲线(见图2

27、4)，X(m) 世事问喝时间t(s) 华出申且nHt问司图24b. 计算有关数据实测进给速度=按照时间位移曲线分段计算z. ( 10 ) IlXi V; =-一I:J.ti 式中s叫实测进给速度，m/s;IlXi 真实位移，m号60 缸，时间，S进给速度波动量:式中:t，v一进给速度波动量，m/s进给速度披动率z式中:v 进给速度波动率% ; v-一名义进给速度，m/seJB/T 4368.4 96 !J. v = VX - Vmin ;S. = 。一v v 用进给速度波动率札值的大小来评价进给运动的平稳性。5.门工作精度试验5. 11. 1 试验条件5. 11. 1. 1 加工试验前，机床应

28、中速空运转30mino . ( 11 ) . ( 12 ) 5.1 1. 1.2 除螺纹刀具外，刀具应采用YTl5或YT30硬质合金刀片，刀具前角Y为6，主偏角p为450，刀尖半径r为0.5mm，刃倾角为0允许刀具有初磨损，用卡盘装夹试件。5. 11. 2 试验方法5.1 1. 2.1 牢削圃度典型试件.材料为45号钢、YL铝合金及H62黄锅，尺寸见图25.按最佳切削用最加工，用圆度仪检测圆度值。d!= d一(52-3 d = D./5 dz=d- (l L=D./5 、z 、ES 25-30 5 L 问:/ 。5A 图255. 11. 2. 2 车削直径的一致性按GB/T16462中的P1规

29、定进行切削。-20) O20) 5. 11. 2. 3 精车端面典型试件用GB/T16462中P2规定的试料尺寸，材料为铸铁及黄铜，按最佳切削用量切削(允许采用恒线速切削)。5. 11. 2. 4 精车60。螺纹按Gll/T16462中凹的规定，并按最佳切削用量加工。5. 11. 2. 5 具有c轴功能的车床，还应做分度、钻孔、镜六方的工作试验。5. 12 生产能力试验5. 12. 1 试验条件加工试验前.机床按加工件的程序窄运行30min 0 5. 12.2 试验方法5. 12. 2. 1 自选刀具，但不得采用组合刀具，按最佳切削用量进行编程。5.12.2.2 试件为45号钢直径为A的棒料，

30、成品尺寸见图26及表L5.12.2.3 加工30件，任取其中连续加工的25件进行考核。61 吃D 卡!l.D. 三三320A 80 B 56 C 35 D 28 E 18 F 2 G 10 K 56X 1. 5 W(h6) 42 V(H7l 22 P 38 Q 19 R 4 T 53 U 100 5. 12.3 数据处理U JB/T 4368.4-96 图26表4320-500 100 72 43 35 22 2 13 72 X 1. 5 52 28 48 23 5 69 130 ;. x. 将图26所示中的W尺寸实测值按表5填写并计算.62 V 未注公差为GB/T1804一mmm 500-8

31、00 800 120 150 80 100 52 65 42 53 26 33 2 3 16 20 80X 1. 5 100X2 62 80 35 42 58 74 28 35 6 8 77 96 160 200 JB/T 4368. 4-96 表5工序能力革数n(i) X, 1 l n=5 2 m=5 3 4 5 2 L; X, 3 X, 2.: XJ5 4 Rj = Xjmn - X 5 总平均数X2:X，/5 6 平均极差RER;/5 7 标准偏差5, R!d R!2. 326 8 加工件数N 日尺寸公差川h6)上偏差T.下偏差T，10 偏移系数klJXTu十T，)/2 I (T. - T,)/2 II 工序能力革数5. 13 连续运行试验5. 13. 1 试验条件按5.1.1.1规定。5. 13.2 试验方法T.一T，C,K (l - K) 65R I z 按5.12试验程序连续空运转并按表6循环，使整机连续运行。表6工作电压额定值额定值+10%时间h 4 8 附加说明g本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会提出回本标准由沈阳车床研究所、沈阳自动车床研究所归口。本标准由沈阳车床研究所起草。m(j) 3 4 5 额定值额定值一10%4 8 63