本文通過搭建加工中心盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺(tái)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)盤式刀庫的狀態(tài) 監(jiān)測(cè)以及狀態(tài)信號(hào)的記錄，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行比較分析，選擇適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)信號(hào)建立關(guān)系 模型并求取故障預(yù)警閾值，最終實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。
本課題研究的目的在于對(duì)盤式刀庫換刀系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警，收集狀態(tài)信號(hào)，包括正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信號(hào)與臨界故障時(shí)的狀態(tài)信號(hào)，在所收集的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上 進(jìn)行趨勢(shì)分析并進(jìn)行故障預(yù)警，提高盤式刀庫換刀系統(tǒng)的可靠性水平。因此，故障預(yù) 警系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：
本章首先對(duì)盤式刀庫換刀系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)和換刀流程進(jìn)行了 分析；其次，介紹了試驗(yàn)臺(tái)預(yù)警系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，然后以所要完成的目標(biāo)為導(dǎo)引， 對(duì)所需的硬件設(shè)備和軟件做了簡(jiǎn)要概述。在此基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)警系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了 設(shè)計(jì)，選擇PLC為下位機(jī)、選擇數(shù)據(jù)采集卡PCI對(duì)振動(dòng)信號(hào)和溫度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
本章首先運(yùn)用JM3815無線靜動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變儀采集了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù), 一方面得到了結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作過程中的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，另一方面驗(yàn)證了有限元 仿真的準(zhǔn)確性。其次運(yùn)用傅里葉分析儀對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)實(shí)驗(yàn)得到了結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確 的模態(tài)參數(shù)，集合上一章得到的結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型，使我們對(duì)于機(jī)床的靜態(tài)特性 有了更深一步的了解。
本論文在深入研宄機(jī)床靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析方法國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上, 對(duì)龍門加工中心關(guān)鍵部件以及整機(jī)裝配體進(jìn)行了比較完善的靜動(dòng)態(tài)特性分析與 研究。完成了預(yù)期的工作任務(wù)，達(dá)到了全面了解機(jī)床靜動(dòng)態(tài)特性的目的。論文 的總結(jié)如下：
精工加工中心電磁懸浮系統(tǒng)的基本原理是通過電磁繞組感應(yīng)出的電磁力吸引導(dǎo) 軌，電磁力的方向與橫梁的重力方向相反。當(dāng)電磁力逐漸增加到與移動(dòng)橫梁的重力相 等時(shí)，移動(dòng)橫梁就會(huì)懸浮起來完全與導(dǎo)軌分開，從而實(shí)現(xiàn)無摩擦的運(yùn)動(dòng)。電磁懸浮系 統(tǒng)有兩種：排斥型和吸引型。
假設(shè)立柱與床身構(gòu)成的結(jié)合面為理想結(jié)合面，即假定結(jié)合面之間的接觸壓力在整 個(gè)結(jié)合面上為常數(shù)，結(jié)合面上各點(diǎn)均勻接觸，并在所有的接觸點(diǎn)上具有相同的力學(xué)性 質(zhì)。使用吉村允孝法計(jì)算床身與立柱間結(jié)合面的等效剛度。
理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法把機(jī)械結(jié)構(gòu)有限元理論模態(tài)分析的正過程和試驗(yàn)?zāi)?態(tài)分析的逆過程有機(jī)地結(jié)合起來，并根據(jù)實(shí)際需要交替反復(fù)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī) 械結(jié)構(gòu)的動(dòng)力修改至動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的全過程，以求得系統(tǒng)最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型及其最 優(yōu)的動(dòng)態(tài)特性模態(tài)分析，稱為理論——試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。該方法進(jìn)一步擴(kuò)大了前兩 種方法工程應(yīng)用的范圍并顯著提高其工程應(yīng)用的效果，己成為目前的發(fā)展方向。
本論文以1060型立式加工中心進(jìn)行研究，該加工中心為立式床身式結(jié)構(gòu)，進(jìn)給軸為X、Y、Z三座標(biāo)控制， ******快移速度達(dá)20m/min(Z軸：15m/min);主軸為伺服電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，功率為 7.5/11Kw，最高轉(zhuǎn)速達(dá)8000rpm;采用臺(tái)灣進(jìn)口上銀雙螺母預(yù)壓C3級(jí)滾珠絲杠和 重載精密滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，絲杠兩端采用預(yù)拉伸機(jī)構(gòu)，大大消除了熱變形對(duì)機(jī)床精 度的影響，機(jī)床定位精度達(dá)±0.0〇5mm，重復(fù)定位精度達(dá)±0.003mm;采用進(jìn)口臺(tái) 灣刀庫，容量16-24把可選，換刀準(zhǔn)確可靠，最快換刀時(shí)間小于2.5秒；機(jī)床數(shù) 控操作系統(tǒng)可以客戶自選，機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種盤類、板類、殼體、凸輪、模具 等復(fù)雜零件一次裝夾，完成鉆、銑、鏜、擴(kuò)、鉸、攻絲等多種工序加工，適合于 多品種、中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，對(duì)復(fù)雜、高精度零件的加工更能顯示其優(yōu)越性； 機(jī)床如配置第四、五軸，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜回轉(zhuǎn)類零件的高效、高精自動(dòng)化加工。機(jī) 床適合航空航天、軍工國防、汽車摩托車、工程機(jī)械、制冷石化、機(jī)車車輛等行 業(yè)的中小型零件的高效、高精自動(dòng)化加工。
模態(tài)分析理論是一門融振動(dòng)理論、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及自動(dòng)控 制理論于一體的綜合，并結(jié)合自身內(nèi)容的發(fā)展，形成的一套獨(dú)特的理論。模態(tài)分 析實(shí)質(zhì)上是一種坐標(biāo)變換[22][23]t24][25]。其目的在于把原物理坐標(biāo)系統(tǒng)中描述的相應(yīng) 向量轉(zhuǎn)換到“模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng)”中來描述。在物理坐標(biāo)系統(tǒng)中，彈性力和阻尼力往 往和兩座標(biāo)的相對(duì)位移與相對(duì)速度有關(guān)，即對(duì)應(yīng)的矩陣為非對(duì)角陣，對(duì)于有成千 上萬自由度的系統(tǒng)，解非對(duì)角陣（或耦合方程）既費(fèi)時(shí)又會(huì)產(chǎn)生很大誤差。向量 并不一定正交，而模態(tài)坐標(biāo)中的正交向量能更好地反映結(jié)構(gòu)特性。模態(tài)試驗(yàn)就是 通過對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析尋求其“模態(tài)參數(shù)”的。主要應(yīng)用有：