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實驗室搭建試驗臺采用的是國內某知名關鍵功能部件生產企業生產的YP系 列圓盤刀庫自動換刀系統，型號為YP40-24T ,如圖2.1所示。被試圓盤刀庫的主體結構主要包括以下幾個部分：1.刀盤以及刀盤旋轉電機;2. 機械手以及機械手旋轉電機；3.刀套垂直與水平氣缸4.刀庫分度裝置，控制刀 盤旋轉是一個轉位一個轉位的旋轉，且使旋轉過程平滑穩健，便于完成后續刀具 的選擇與定位。如圖2.2所示。
如上圖2.9所示，在主干線電路上設置有空氣開關QS3,在控制刀盤電機正 反轉、機械手電機與控制強電電路的支干線電路上分別設置有空氣開關QS2、 QS1和QS4,起到保護主干線電路以及支干線電路的作用，同時保證各自的相互 獨立性，互不干擾；主干線上的交流接觸器KM1起到控制各個支線路的通斷的 作用，而支干線上的交流接觸器KM2、KM3以及KM4則分別起到控制機械手 電機、刀盤正轉和刀盤反轉的作用；支干線上的熱繼電器FR1、FR2、FR3起到 熱保護支線電路的作用；VC為穩壓電源，為24V電源提供穩定的直流電源。VC 除了最基本的穩定電壓功能外，還具有一定的過壓保護、欠壓保護以及缺相和短 路過載保護功能。
試驗過程中要配備相關試驗人員進行跟蹤試驗，同時查看換刀系統控制 柜是否在安全范圍內。同時試驗人員要明確自己的職責：1) 了解試驗臺操作說 明書以及相關技術文件內容；2)在試驗過程中試驗臺遇見突發故障時，知道如 何處理，能夠冷靜對待；3)在試驗結束后，要明確知道如何記錄試驗數據，包 括刀庫運行時間、換刀次數以及試驗故障等。在整個試驗過程中要同時配備設備 維修人員以及故障分析處理人員來協助試驗人員，保證試驗的順利進行。
圓盤式刀庫自動換刀系統的可靠性試驗數據來源于實驗室可靠性試驗以及 現場加工中心可靠性試驗。根據不同類型的數據采用不同的分析方法。
函數以及威布爾概率密度函數是確定的，且不含有積分形式，故采用最小二乘法 進行參數估計，并用線性相關性系數進行擬合檢驗，同時通過解析法以及圖形法 來驗證所選模型是否合理，若驗證合理，加工中心現場故障間隔時間的分布模型 為威布爾分布模型；若驗證不合理，加工中心現場故障間隔時間的分布模型有可 能是對數正態分布或者其他分布，通過具體分析排除后再次確定分析模型進行相 關計算分析。
可靠性試驗的大體流程為：首先確定試驗方案，然后進行數據的收集，最后 是數據的處理。依據可靠性試驗的流程，首先要確定試驗方案，即試驗將如何進 行的一個指導性文件。再者是可靠性數據的收集，與廣義的可靠性數據不同，本 文中的可靠性數據是指：一是通過實驗室可靠性試驗得到的試驗數據；二是通過 現場可靠性試驗得到的現場數據。下文將對實驗室試驗、現場試驗的方案及可靠 性數據的收集過程進行研宄，并對故障的判定技術進行扼要闡述。
如圖2.5所示，圓盤式刀庫可靠性試驗臺主要由以下七個部分組成：1.控 制柜，用于實現對自動換刀系統的控制作用，囊括電氣系統、下位機PLC以及 上位機VB控制程序等；2.地平鐵，作為平面基準以及橫向導向作用，保證試 驗臺能夠準確的實現自動換刀，同時地平鐵材料選擇HT200,具有很好的減震作 用；3,下支撐架，連接上支架以及地平鐵作用，且能夠自由調節試驗臺位置以 及微調自動換刀系統位置；4.上支架，連接下支架以及刀庫主體，且能夠微調 上下以及左右相對位置；5.自動換刀系統，試驗臺主體部分；6.虛擬主軸，用 虛擬主軸代替真實主軸完成換刀動作簡單實用；7.虛擬主軸位置調節墊板，在 橫向上自由調節虛擬主軸位置以及縱向上微調虛擬主軸位置。
啟動與關閉控制電路的功能：控制整個電路的正常啟動與關閉，同時具備在 突發狀況下能夠迅速有效的切掉電源的功能。整個電路的啟動與關閉控制電路如 圖2.10所示。
選擇PLC型號要根據具體需要的輸入輸出端口數目以及PLC的存儲容量大 小來選定，同時也要考慮到通訊協議模式，為后面編程做準備。經過統計，如下 表2.2 PLC輸入接線端口、2.3 PLC輸出接線端口所示，可以看出，PLC輸入接 線端口至少需要11個，輸出接線端口至少需要6個�？偣仓辽傩枰�17個I/O輸 入輸出接點。
本章設計并搭建了盤式刀庫可靠性試驗臺。首先設計了試驗臺的基本結構， 試驗臺主要包括下支架、上支架以及虛擬主軸等部件，并在這些部件上設計了微 調結構以及預留了傳感器安裝位置，便于后期對試驗臺的調試；其次設計了電氣 系統，主要包括啟動與開閉控制電路、三相電機控制電路以、單相強電控制電路 以及單相弱電控制電路，保證對執行機構動作的控制；最后完成對控制程序的設 計，主要包括上位機VB程序控制以及下位機PLC程序控制，保證對自動換刀 系統的控制以及數據的記錄功能。
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