数控车床动力伺服刀架可靠性系统研制及试验研究

【摘要】目前国内研发的数控机床在精度、速度、大型化和多轴联动等方面已经取得明显的进展，跟国外的差距主要体现在数控机床的可靠性，尤其是数控机床国产关键功能部件的可靠性。研发关键功能部件可靠性试验系统和开展可靠性试验的研究是提高机床可靠性的主要技术手段。然而目前国内机床主机企业及附件企业对动力伺服刀架可靠性试验系统的研制，仅停留在空转或偏重试验。建立具有模拟实际工况的动力伺服刀架可靠性试验系统和对试验的研究具有实际应用价值。本文结合国家科技重大专项开展数控车床动力伺服刀架可靠性试验系统的研制和可靠性试验的研究，在对企业现场获得的可靠性数据进行分析的基础上，制定了实验室可靠性试验方法，分别进行转位、动态力加载及扭矩加载三种工况的可靠性试验；对试验数据采用贝叶斯方法建立故障间隔时间模型，并针对出现的故障提出改进措施，提高国产动力伺服刀架的可靠性水平，以达到提高国产数控车床整机可靠性水平的目的。本文主要的研究内容如下：（1）以国产动力伺服刀架为研究对象，通过对使用工况载荷分析，研制了具有电液伺服动态切削力和电涡流测功机扭矩混合加载的动力伺服刀架可靠性试验系统。为满足多角度动态力的加载，设计了具有五自由度的电液伺服动态加载支撑装置，采用XY移动平台实现动力头与测功机的快速脱开和联接。（2）对可靠性试验系统的监测与控制进行分析和设计，监测试验对象动力伺服刀架性能参数，监测电液伺服动态切削力加载和电涡流测功机扭矩加载的状态；试验系统集于上位工控机统一控制，实现动力伺服刀架转位、电液伺服动态力加载、扭矩加载和试验系统监测等功能。（3）参照相关国家和行业标准，明确术语定义、故障判定、计数原则和抽样原则等，根据提出的现场可靠性试验方案和流程进行现场可靠性试验，并对现场试验数据进行分析处理。（4）在对企业现场获得的可靠性数据进行分析的基础上，制定了实验室可靠性试验方案，在实验室进行转位试验、动态力加载试验和扭矩加载可靠性试验；选择两参数威布尔分布为动力伺服刀架故障间隔时间的概率分布模型并运用贝叶斯方法进行参数估计，对动力伺服刀架进行可靠性评估，最后对实验室可靠性试验中出现的故障提出改进方案。
【作者】何佳龙；
【导师】杨兆军；
【作者基本信息】吉林大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】数控车床；动力伺服刀架；可靠性试验系统；动态加载；可靠性试验；

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