課題背景
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)地快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)一體化程度地不斷加深，市場(chǎng)對(duì)于裝備制造 業(yè)產(chǎn)品提出了性能更好、能耗更少、人機(jī)界面更高等一系列要求，作為裝備制造業(yè)的“工 作母機(jī)”一數(shù)控機(jī)床，其精度、功能、可靠性水平直接決定了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力水平[1]。 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)一直是數(shù)控機(jī)床制造大國(guó)[2]、消費(fèi)大國(guó)，卻不是制造強(qiáng)國(guó)[3]。國(guó)內(nèi)數(shù)控 機(jī)床市場(chǎng)，尤其中市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外品牌所占領(lǐng)[4][5]，其中主要原因就是國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī) 床產(chǎn)品的可靠性水平差[6][7]。
數(shù)控機(jī)床是國(guó)家裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，其技術(shù)水平代表了一個(gè)國(guó)家的綜合 實(shí)力。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、光于一體的復(fù)雜系統(tǒng)[11]。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用極大地提 升了自動(dòng)化程度，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本，也能改善工人勞動(dòng)條件。隨著市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品的更新速度越來(lái)越快，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)控機(jī)床技 術(shù)的*程度決定著數(shù)控裝備的精度、可靠性等性能參數(shù)，因此技術(shù)的*與否更能 體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)技術(shù)水平的高低[12]。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步對(duì)裝備制造業(yè)提出了越來(lái)越高的要求。在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā) 展的條件下，裝備制造業(yè)也在不斷的進(jìn)步，裝備制造業(yè)的發(fā)展也在促進(jìn)著科學(xué)技術(shù)的 攀升，此二者的動(dòng)力來(lái)源于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和人民日益增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需求?？?學(xué)技術(shù)的發(fā)展為裝備制造業(yè)提供了性能更加優(yōu)良的材料、更加智能化的控制方式、更 快的傳感器和處理系統(tǒng)，而裝備制造業(yè)的提升為科學(xué)技術(shù)提供了更為精密的儀器、功 能更為全面的設(shè)備。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)制造不斷提出新的挑戰(zhàn)：要求 企業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越復(fù)雜的零件的同時(shí)卻不能對(duì)精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；要求企業(yè)能夠根 據(jù)市場(chǎng)的需求快速的調(diào)整自己的生產(chǎn)線，快速的生產(chǎn)出合格產(chǎn)品；要求企業(yè)嚴(yán)格控制 成本，提高生產(chǎn)制造的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)人監(jiān)管條件下的安全生產(chǎn)[13][14]。
對(duì)于上述要求，普通機(jī)床等剛性制造設(shè)備顯然是難以實(shí)現(xiàn)的，只有數(shù)控機(jī)床才能 實(shí)現(xiàn)上述功能。與傳統(tǒng)機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度高，可自行根據(jù)程序設(shè)定進(jìn) 行加工，可在同一數(shù)控機(jī)床完成多道工序，減少了因更換刀具、裝夾工件所產(chǎn)生的時(shí) 間成本、人力成本，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)，也可避免多次裝夾產(chǎn)生的累計(jì)誤差，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量；對(duì)于普通機(jī)床無(wú)法規(guī)避的定位誤差、刀具誤差、溫度變化誤差等問(wèn)題， 數(shù)控機(jī)床都可以在數(shù)控程序中加入代碼，進(jìn)行誤差補(bǔ)償。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，對(duì)數(shù)控 機(jī)床的性能提出了更高的要求，數(shù)控機(jī)床應(yīng)向著高精度、高效率、高柔性自動(dòng)化程度 發(fā)展[15][16]。
數(shù)控機(jī)床是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物，因此，大多數(shù)國(guó)家尤其是發(fā)達(dá) 國(guó)家常常視數(shù)控機(jī)床擁有量和消費(fèi)量為本國(guó)工業(yè)化程度的一個(gè)度量。從2005年起，數(shù) 控機(jī)床價(jià)值總額在我國(guó)整體機(jī)床價(jià)值總額中已超過(guò)60%[17]，并呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。 目前，數(shù)控機(jī)床已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，例如汽車制造業(yè)、船舶工業(yè)、航天航空、 武器裝備制造等等，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)植入于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷嬷?。因此，如何?高數(shù)控機(jī)床的精度和可靠性就顯得尤為重要。尤其對(duì)于航天航空工業(yè)、核工業(yè)、武器 裝備制造業(yè)等一些關(guān)乎到國(guó)家命運(yùn)生死存亡的行業(yè)，低檔數(shù)控機(jī)床不適合也無(wú)法生產(chǎn) 出高質(zhì)量、高性能的產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)高檔數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)，國(guó)有自主品牌的高檔數(shù)控機(jī)床 因其可靠性低得不到市場(chǎng)的認(rèn)可，更無(wú)法在眾多國(guó)外品牌圍繞下進(jìn)行突圍。因此為了 提高數(shù)控機(jī)床可靠性、維持?jǐn)?shù)控機(jī)床高效穩(wěn)定的工作就成了重中之重。數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵 功能部件能否正常工作直接會(huì)對(duì)整機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，國(guó)內(nèi)的大多數(shù)高檔數(shù)控機(jī)床 由國(guó)外進(jìn)口，發(fā)生故障后對(duì)關(guān)鍵功能部件進(jìn)行維修需要國(guó)外的廠商來(lái)解決，花費(fèi)不僅 巨大，而且維修周期較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)效率。因此實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)控機(jī)床各個(gè)關(guān)鍵 功能部件的健康狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)并提前主機(jī)廠商，在發(fā)生故障前對(duì)故障 部位進(jìn)行維護(hù)、更換就顯得尤為重要。
加工中心是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率數(shù)控 機(jī)床。加工中心具有自動(dòng)換刀系統(tǒng)，可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)更換刀具。加工中心的初 原型為數(shù)控銑床，在二十世紀(jì)四十年代末，美國(guó)開始研究數(shù)控機(jī)床，并由美國(guó)mit研 制臺(tái)數(shù)控銑床[18][1臺(tái)加工中心由美國(guó)卡尼雷特公司研制成 功。隨著傳感器枋術(shù)、材料學(xué)不斷取得新講展，加工中心的件能愈加完善，加工中心 越來(lái)越受到世界各國(guó)尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的重視。
隨著加工中心的性能、精度、速度、柔性自動(dòng)化不斷提高，可靠性作為一個(gè)重要
評(píng)價(jià)指標(biāo)也日益受到人們重視[2()]。*，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)能夠生產(chǎn)加工中 心，但其可靠性低、精度保持能力差，無(wú)法在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)寧愿花 高價(jià)買進(jìn)口的加工中心，也不愿意選擇性價(jià)比較高的國(guó)產(chǎn)加工中心。導(dǎo)致這些問(wèn)題的 主要原因是國(guó)產(chǎn)加工中心技術(shù)含量低、國(guó)產(chǎn)加工中心精度保持性差、國(guó)產(chǎn)加工中心可 靠性低，直接對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響，造成人力物力浪費(fèi)，給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。
盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)是加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，由刀盤、機(jī)械手、氣缸 組成。刀盤可以儲(chǔ)存刀具，并在數(shù)控系統(tǒng)的控制下進(jìn)行選刀；氣缸和機(jī)械手協(xié)作完成 拔刀、換刀、插刀動(dòng)作。盤式刀庫(kù)機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障率較高，發(fā)生故障時(shí)對(duì)整 機(jī)可靠性會(huì)產(chǎn)生直接影響。自動(dòng)換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、換刀時(shí)機(jī)械手動(dòng)作速度快、插 刀和抓刀時(shí)定位準(zhǔn)確性要求高，故障率較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)控機(jī)床15 %左右的故障都與之 有關(guān)，可以說(shuō)換刀系統(tǒng)是加工中心的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，因此開展加工中心關(guān)鍵部件的 故障預(yù)警研究，在故障發(fā)生前做好維修的準(zhǔn)備，或者在故障發(fā)生前對(duì)關(guān)鍵功能部件進(jìn) 行事前維修，從而避免故障發(fā)生是非常有意義的工作[21]。
本文采摘自“加工中心盤式刀庫(kù)換刀系統(tǒng)的故障預(yù)法研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！