本章主要圍繞如何選取合適的主軸變頻器加速時間來優化主傳動系統的主軸 能耗展開，通過降低主軸能耗達到降低主傳動系統能耗的目的。首先分別給出了 主傳動系統主軸旋轉加速功率和能耗方程的詳細獲取方法，然后基于精工加工中心 XK713進行了實例分析，最后根據精工加工中心參數列出了 4種可供選擇的精工加工中心 主軸變頻器旋轉加速時間方案，根據方案分別計算出了各自方案下的精工加工中心主 軸能耗，并最終通過對結果的分析給出了最優的主軸變頻器旋轉加速時間方案， 當選取此種方案時，確實可以起到降低精工加工中心主軸能耗的效果，提升了主傳動 系統的能效，從而實現主傳動系統節能的目的。
油氣潤滑起源于19世紀末，最早意義上的油氣潤滑系統是依靠高速蒸汽將潤滑 油運送至摩擦表面來改善設備的摩擦狀況[2()]。1950年，REBS(萊伯斯）的第一人 Alexander Rebs先生創造了潤滑行業新的奇跡，成功地研制出了遞進式分配器，這種 分配器不僅可以有效得節省分配潤滑劑的時間，還可以將潤滑油分配給多個潤滑點， 且每個潤滑點分配的潤滑劑也可不同[21]。1960年以后，人們發現壓縮空氣可以代替 蒸汽，油氣潤滑系統的潤滑原理有了基本的雛形[22]。
對于滾動軸承的這類點接觸機械零件，油膜形狀和厚度、油膜中的壓力分布、溫 度場以及摩擦力等都直接影響到表面膠合、擦傷和接觸疲勞失效[35]。所以，彈性流體 動力潤滑原理是研宄滾動軸承潤滑理論的根本，對軸承的潤滑具有指導作用，合理使 用彈流潤滑理論可以提高軸承使用壽命。
經典流體潤滑理論起源于1886年，從Reynolds提出Reynolds方程以來奠定了潤 滑理論的基礎，距今己有200多年的歷史了[36]。起初，在進行理論研宄時由于科技發 展的限制，許多條件都是為了更利于分析進行了合理的簡化和假設。隨著科技的發展, 分析己經在基本模擬現實的基礎之上進行。在潤滑理論發展過程中每一次進步，都與 科學技術息息相關。科技的進步使理論得到升華，理論的發展又推動科技躍進，彼此 之間相互促進。潤滑理論的發展過程大致上可分為3個時期。
如圖3.1所示，在滾動軸承高速旋轉時，軸承滾動體與軌道間摩擦力會隨著轉速 的增加而增大，導致軸承耗損加劇，直接造成軸承的磨損過度、點蝕、擦傷等問題， 使軸承的精度下降，使用壽命減小。摩擦力的增大，直接導致軸承發熱量升高，使軸 承發生燒結現象，直接造成使用壽命縮短。軸承發熱量的變大，直接導致軸承溫度升 高，由于過度發熱使軸承熱變形量變大，使軸承精度降低，降低了軸承的使用壽命和 機械加工質量。
精工系統作為精工機床的核心部件，決定著精工機床的性能。隨著計算機技 術、控制技術的迅猛發展，傳統精工系統結構的封閉性使各廠商產品的軟、硬件 互不兼容，用戶不能靈活配置系統資源等不足嚴重限制了自身的發展。為此，制 造商在激烈的市場競爭環境下快速地做出了反應，模塊化、可重構的開放式精工 系統適應了這種制造環境[5]。影響比較大的有美國的omac[6]計劃、歐共體的 OSACAm計劃和日本的OSEC[8]計劃。
本課題采用三維繪圖軟件SOLIDWORKS對工作臺進行實體建模，采用 ANSYS WORKBENCH對研究對象進行有限元仿真。
本文所使用的故障數據主要包括兩部分：現場試驗數據和實驗室試驗數據。 現場試驗數據是設備在實際運行過程中所產生的故障數據。本文采用的現場試驗 數據是針對鏈式刀庫及機械手現場考核的可靠性數據。由于設備在現場運行過程 中所產生故障的影響因素較多，故有些故障為非關聯故障己剔除，本文所使用的 現場試驗數據以經過整理。下表5.1中列出了部分故障間隔時間的數據。實驗室 試驗數據主要是實驗室試驗過程中所產生的故障數據。通常實驗室試驗是在模擬 鏈式刀庫及機械手換刀過程的前提下，進行的有針對性的可靠性試驗。本文使用 的實驗室試驗數據來源于實驗室鏈式刀庫及機械手可靠性試驗臺運行過程中所 產生的故障數據，試驗臺2012年9月到2014年1月期間進行的可靠性試驗。現 場試驗數據和實驗室試驗數據如下表：
通過對直方圖的分析，并考慮威布爾分布較強的適應性。所以下文將在假設 故障數據服從兩參數威布爾模型的基礎上，對故障數據進行處理，并進行相應的 參數估計，最后運用解析法進行模型檢驗，從而最終確定故障數據所服從的分布 模型。
精工加工中心主傳動系統主要有變頻器、主軸異步電動機、主軸及傳動部件構成, 而主傳動系統的主要作用是為主軸刀具切削加工提供原動力，從而實現機床的切 削加工運動，如圖3.1所示。精工加工中心主傳動系統中最主要的部件為主軸電機和 主軸，現代機床主軸電機一般采用異步式，與同步式相比具有價格便宜、質量輕 等優點，但調速較為波動。精工加工中心主軸作為加工過程中關鍵的執行部件，在數 控銑床運行過程中主要是夾住刀具帶動其旋轉，根據主軸的功能特點其材質對精 度、強度以及耐腐蝕性等都有較高要求，這些因素都有可能會影響工件表明的加 工精度及質量。
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