對(duì)于滾動(dòng)軸承的這類點(diǎn)接觸機(jī)械零件，油膜形狀和厚度、油膜中的壓力分布、溫 度場(chǎng)以及摩擦力等都直接影響到表面膠合、擦傷和接觸疲勞失效[35]。所以，彈性流體 動(dòng)力潤(rùn)滑原理是研宄滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑理論的根本，對(duì)軸承的潤(rùn)滑具有指導(dǎo)作用，合理使 用彈流潤(rùn)滑理論可以提高軸承使用壽命。
經(jīng)典流體潤(rùn)滑理論起源于1886年，從Reynolds提出Reynolds方程以來(lái)奠定了潤(rùn) 滑理論的基礎(chǔ)，距今己有200多年的歷史了[36]。起初，在進(jìn)行理論研宄時(shí)由于科技發(fā) 展的限制，許多條件都是為了更利于分析進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化和假設(shè)。隨著科技的發(fā)展, 分析己經(jīng)在基本模擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。在潤(rùn)滑理論發(fā)展過(guò)程中每一次進(jìn)步，都與 科學(xué)技術(shù)息息相關(guān)。科技的進(jìn)步使理論得到升華，理論的發(fā)展又推動(dòng)科技躍進(jìn)，彼此 之間相互促進(jìn)。潤(rùn)滑理論的發(fā)展過(guò)程大致上可分為3個(gè)時(shí)期。
如圖3.1所示，在滾動(dòng)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承滾動(dòng)體與軌道間摩擦力會(huì)隨著轉(zhuǎn)速 的增加而增大，導(dǎo)致軸承耗損加劇，直接造成軸承的磨損過(guò)度、點(diǎn)蝕、擦傷等問(wèn)題， 使軸承的精度下降，使用壽命減小。摩擦力的增大，直接導(dǎo)致軸承發(fā)熱量升高，使軸 承發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，直接造成使用壽命縮短。軸承發(fā)熱量的變大，直接導(dǎo)致軸承溫度升 高，由于過(guò)度發(fā)熱使軸承熱變形量變大，使軸承精度降低，降低了軸承的使用壽命和 機(jī)械加工質(zhì)量。
精工系統(tǒng)作為精工機(jī)床的核心部件，決定著精工機(jī)床的性能。隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)精工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的封閉性使各廠商產(chǎn)品的軟、硬件 互不兼容，用戶不能靈活配置系統(tǒng)資源等不足嚴(yán)重限制了自身的發(fā)展。為此，制 造商在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下快速地做出了反應(yīng)，模塊化、可重構(gòu)的開放式精工 系統(tǒng)適應(yīng)了這種制造環(huán)境[5]。影響比較大的有美國(guó)的omac[6]計(jì)劃、歐共體的 OSACAm計(jì)劃和日本的OSEC[8]計(jì)劃。
本課題采用三維繪圖軟件SOLIDWORKS對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行實(shí)體建模，采用 ANSYS WORKBENCH對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行有限元仿真。
本文所使用的故障數(shù)據(jù)主要包括兩部分：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)。本文采用的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 數(shù)據(jù)是針對(duì)鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手現(xiàn)場(chǎng)考核的可靠性數(shù)據(jù)。由于設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程 中所產(chǎn)生故障的影響因素較多，故有些故障為非關(guān)聯(lián)故障己剔除，本文所使用的 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)以經(jīng)過(guò)整理。下表5.1中列出了部分故障間隔時(shí)間的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室 試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)。通常實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是在模擬 鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手換刀過(guò)程的前提下，進(jìn)行的有針對(duì)性的可靠性試驗(yàn)。本文使用 的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室鏈?zhǔn)降稁?kù)及機(jī)械手可靠性試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中所 產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)，試驗(yàn)臺(tái)2012年9月到2014年1月期間進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)。現(xiàn) 場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
通過(guò)對(duì)直方圖的分析，并考慮威布爾分布較強(qiáng)的適應(yīng)性。所以下文將在假設(shè) 故障數(shù)據(jù)服從兩參數(shù)威布爾模型的基礎(chǔ)上，對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行相應(yīng)的 參數(shù)估計(jì)，最后運(yùn)用解析法進(jìn)行模型檢驗(yàn)，從而最終確定故障數(shù)據(jù)所服從的分布 模型。
精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有變頻器、主軸異步電動(dòng)機(jī)、主軸及傳動(dòng)部件構(gòu)成, 而主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要作用是為主軸刀具切削加工提供原動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床的切 削加工運(yùn)動(dòng)，如圖3.1所示。精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)中最主要的部件為主軸電機(jī)和 主軸，現(xiàn)代機(jī)床主軸電機(jī)一般采用異步式，與同步式相比具有價(jià)格便宜、質(zhì)量輕 等優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)速較為波動(dòng)。精工加工中心主軸作為加工過(guò)程中關(guān)鍵的執(zhí)行部件，在數(shù) 控銑床運(yùn)行過(guò)程中主要是夾住刀具帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，根據(jù)主軸的功能特點(diǎn)其材質(zhì)對(duì)精 度、強(qiáng)度以及耐腐蝕性等都有較高要求，這些因素都有可能會(huì)影響工件表明的加 工精度及質(zhì)量。
精工加工中心主軸即為銑床加工時(shí)夾持刀具轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，主要包括主軸、軸承和一些 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，在精工加工中心加工過(guò)程中的主要作用就是用來(lái)裝夾刀具，帶動(dòng)刀具儀 器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，精工加工中心主軸作為銑床非常重要的元器件之一，其結(jié)構(gòu)精度和剛度將 直接決定精工機(jī)床加工過(guò)程中其加工的工件的質(zhì)量和精度，對(duì)精工加工中心的切削效率 也有一定的影響，判斷精工加工中心主軸的好壞指標(biāo)主要有三點(diǎn)：
量大面廣的精工機(jī)床使用范圍非常廣泛，但使用效率普遍較低，精工加工中心作 為應(yīng)用較為廣泛的精工機(jī)床，其能量效率也是非常低的，要達(dá)到精工加工中心的節(jié)能 優(yōu)化目的必須深入分析精工加工中心能耗特性，掌握精工加工中心能耗規(guī)律，而主傳動(dòng)系 統(tǒng)作為精工加工中心的主要能耗單元，其能量的傳輸流動(dòng)占整個(gè)精工加工中心加工系統(tǒng)傳 輸能量的95%以上，因此探宄精工加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗特性，提出基于能量利用 率方程的主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能措施對(duì)整個(gè)精工加工中心的優(yōu)化節(jié)能都具有十分重要的 意義。本論文主要對(duì)精工加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)能耗特性和主軸優(yōu)化節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了 研宄，并取得了以下進(jìn)展和成果。