實驗室搭建試驗臺采用的是國內(nèi)某知名關(guān)鍵功能部件生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的YP系 列圓盤刀庫自動換刀系統(tǒng)，型號為YP40-24T ,如圖2.1所示。被試圓盤刀庫的主體結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個部分：1.刀盤以及刀盤旋轉(zhuǎn)電機;2. 機械手以及機械手旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)是一個轉(zhuǎn)位一個轉(zhuǎn)位的旋轉(zhuǎn)，且使旋轉(zhuǎn)過程平滑穩(wěn)健，便于完成后續(xù)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(shè)置有空氣開關(guān)QS3,在控制刀盤電機正 反轉(zhuǎn)、機械手電機與控制強電電路的支干線電路上分別設(shè)置有空氣開關(guān)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(zhuǎn)和刀盤反轉(zhuǎn)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(wěn)壓電源，為24V電源提供穩(wěn)定的直流電源。VC 除了最基本的穩(wěn)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(guān)試驗人員進行跟蹤試驗，同時查看換刀系統(tǒng)控制 柜是否在安全范圍內(nèi)。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(guān)技術(shù)文件內(nèi)容；2)在試驗過程中試驗臺遇見突發(fā)故障時，知道如 何處理，能夠冷靜對待；3)在試驗結(jié)束后，要明確知道如何記錄試驗數(shù)據(jù)，包 括刀庫運行時間、換刀次數(shù)以及試驗故障等。在整個試驗過程中要同時配備設(shè)備 維修人員以及故障分析處理人員來協(xié)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(tǒng)的可靠性試驗數(shù)據(jù)來源于實驗室可靠性試驗以及 現(xiàn)場加工中心可靠性試驗。根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的分析方法。
函數(shù)以及威布爾概率密度函數(shù)是確定的，且不含有積分形式，故采用最小二乘法 進行參數(shù)估計，并用線性相關(guān)性系數(shù)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(xiàn)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(xiàn)場故障間隔時間的分布模型有可 能是對數(shù)正態(tài)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(guān)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(shù)據(jù)的收集，最后 是數(shù)據(jù)的處理。依據(jù)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(dǎo)性文件。再者是可靠性數(shù)據(jù)的收集，與廣義的可靠性數(shù)據(jù)不同，本 文中的可靠性數(shù)據(jù)是指：一是通過實驗室可靠性試驗得到的試驗數(shù)據(jù)；二是通過 現(xiàn)場可靠性試驗得到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。下文將對實驗室試驗、現(xiàn)場試驗的方案及可靠 性數(shù)據(jù)的收集過程進行研宄，并對故障的判定技術(shù)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(xiàn)對自動換刀系統(tǒng)的控制作用，囊括電氣系統(tǒng)、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?qū)蜃饔茫ＷC試 驗臺能夠準確的實現(xiàn)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(diào)節(jié)試驗臺位置以 及微調(diào)自動換刀系統(tǒng)位置；4.上支架，連接下支架以及刀庫主體，且能夠微調(diào) 上下以及左右相對位置；5.自動換刀系統(tǒng)，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(diào)節(jié)墊板，在 橫向上自由調(diào)節(jié)虛擬主軸位置以及縱向上微調(diào)虛擬主軸位置。
啟動與關(guān)閉控制電路的功能：控制整個電路的正常啟動與關(guān)閉，同時具備在 突發(fā)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(guān)閉控制電路如 圖2.10所示。
選擇PLC型號要根據(jù)具體需要的輸入輸出端口數(shù)目以及PLC的存儲容量大 小來選定，同時也要考慮到通訊協(xié)議模式，為后面編程做準備。經(jīng)過統(tǒng)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?7個I/O輸 入輸出接點。
本章設(shè)計并搭建了盤式刀庫可靠性試驗臺。首先設(shè)計了試驗臺的基本結(jié)構(gòu)， 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(shè)計了微 調(diào)結(jié)構(gòu)以及預(yù)留了傳感器安裝位置，便于后期對試驗臺的調(diào)試；其次設(shè)計了電氣 系統(tǒng)，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(zhí)行機構(gòu)動作的控制；最后完成對控制程序的設(shè) 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(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)的記錄功能。