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海天精工機床有限公司 海天精工博客

加工中心鏈式刀庫及機械手可靠性試驗方法研究-總結與展望

本文搭建了鏈式刀庫及機械手可靠性試驗系統，進行了鏈式刀庫及機械手實 驗室可靠性試驗，實現了鏈式刀庫的頻繁換刀，暴露了鏈式刀庫及機械手設計缺 陷或薄弱環節，并在接下來的文章中對鏈式刀庫及機械手實驗室試驗和現場試驗 分別制定了試驗方案和數據收集方法，制定了數據收集所需的運行記錄表、故障 記錄表、加工工序記錄表等，并在文章第五章對所收集的數據進行了建模分析, 得出了服從的分布模型，并分析出了系統的薄軟環節，得出了鏈式刀庫及機械手 的可靠性水平，為精工機床整機可靠性的提高提供了依據。

非線性雙電磁懸浮系統耦合分析|加工中心

由于不相等，因此式(3.8)中與電磁力/相乘的矩陣非對角線元素不為零，即每一個電磁懸浮系統的加速度表達式中都會含有與另外一個電磁懸浮系統電磁力 相關的項，因此雙電磁懸浮系統存在一定的耦合關系。

加工中心盤式刀庫可靠性試驗方法研究的國外現狀|加工中心

國外對可靠性技術的研宄可以追溯到二戰時期，當時的軍方高層對軍用物品 如戰斗機、炮彈以及槍械等的高故障率十分關注，可靠性由此而產生。美國軍部 在上個世界五十年代開始系統的從事可靠性研宄，1952年美國成立AGREE小組， 即電子設備可靠性咨詢，拉開了可靠性研宄的序幕。到1957年，AGREE報告首 次比較完整的闡述了可靠性的理論與研宄方向[12]。從此，可靠性工程發展為一門 獨立的工程學科[13]。這時的可靠性研究主要是針對電子產品，其他領域涉獵的很 少，還很空白。

圓盤式刀庫自動換刀系統設計|加工中心

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。

試驗臺電氣控制系統的設計|加工中心

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。

圓盤式刀庫可靠性試驗的前期準備|加工中心

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數據的分析與處理|加工中心

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。

加工中心換刀系統分布模型的參數估計|加工中心

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。

回轉工作臺系統的工作原理|加工中心

加工中心回轉工作臺系統是由伺服電機、蝸輪蝸桿傳動機構、齒輪傳動機 構以及工作臺組成，傳動機構在電機和工作臺之間進行運動和能量的傳動，以 實現工作臺的精確轉動。在按照設計要求，伺服電機需要訂購FNAUC公司提供 的伺服電機；工作臺臺面設置為帶有T字形槽的工作臺臺面；回轉工作臺一般有 兩種傳動方式：一種是多級齒輪傳動，該傳動方式的結構緊湊，只能完成回轉 功能，不能進行自鎖且占用空間比較大；第二種傳動方式采用蝸輪蝸桿傳動和 齒輪傳動相結合的方式，該方式雖然傳動效率相對于第一傳動方式低，但其能 夠完成自鎖，并且占用空間小，結構緊湊。兩種傳動方式進行比較發現，蝸輪 蝸桿傳動具有以下特點：

鏈式刀庫及機械手可靠性試驗簡介|加工中心

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。
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