加工中心盤式刀庫換刀系統(tǒng)的故障預警方法研究-背景
課題背景隨著市場經(jīng)濟地快速發(fā)展和全球經(jīng)濟一體化程度地不斷加深,，市場對于裝備制造 業(yè)產(chǎn)品提出了性能更好,、能耗更少,、人機界面更高等一系列要求,，作為裝備制造業(yè)的“工 作母機”一精工機床，其精度,、功能,、可靠性水平直接決定了產(chǎn)品的市場競爭力水平[1]。 長期以來,，我國一直是精工機床制造大國[2],、消費大國，卻不是制造強國[3],。國內(nèi)精工 機床市場,，尤其中高端市場長期被國外品牌所占領[4][5]，其中主要原因就是國產(chǎn)精工機 床產(chǎn)品的可靠性水平差[6][7],。精工機床是國家裝備制造業(yè)的工作母機,，其技術(shù)水平代表了一個國家的綜合 實力,。精工機床是集機、電,、液,、光于一體的復雜系統(tǒng)[11]。精工機床的應用極大地提 升了自動化程度,，提高了生產(chǎn)率,，降低了制造成本，也能改善工人勞動條件,。隨著市 場競爭的加劇,，產(chǎn)品的更新速度越來越快，精工機床的應用越來越廣泛,。精工機床技 術(shù)的先進程度決定著精工裝備的精度,、可靠性等性能參數(shù)，因此技術(shù)的先進與否更能 體現(xiàn)一個國家裝備制造業(yè)技術(shù)水平的高低[12],。社會經(jīng)濟的不斷進步對裝備制造業(yè)提出了越來越高的要求,。在科學技術(shù)的不斷發(fā) 展的條件下，裝備制造業(yè)也在不斷的進步,，裝備制造業(yè)的發(fā)展也在促進著科學技術(shù)的 攀升,，此二者的動力來源于社會經(jīng)濟的不斷增長和人民日益增長的物質(zhì)文化需求?？?學技術(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)的提升為科學技術(shù)提供了更為精密的儀器、功 能更為全面的設備,。社會經(jīng)濟的不斷進步對企業(yè)的生產(chǎn)制造不斷提出新的挑戰(zhàn)：要求 企業(yè)生產(chǎn)越來越復雜的零件的同時卻不能對精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,；要求企業(yè)能夠根 據(jù)市場的需求快速的調(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)嚴格控制 成本,，提高生產(chǎn)制造的自動化，實現(xiàn)較長時間內(nèi)無人監(jiān)管條件下的安全生產(chǎn)[13][14],。 對于上述要求,，普通機床等剛性制造設備顯然是難以實現(xiàn)的，只有精工機床才能 實現(xiàn)上述功能,。與傳統(tǒng)機床相比,，精工機床的自動化程度高，可自行根據(jù)程序設定進 行加工,，可在同一精工機床完成多道工序,，減少了因更換刀具,、裝夾工件所產(chǎn)生的時 間成本、人力成本,，提高了生產(chǎn)效率,；同時，也可避免多次裝夾產(chǎn)生的累計誤差,，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量,；對于普通機床無法規(guī)避的定位誤差、刀具誤差,、溫度變化誤差等問題,， 精工機床都可以在精工程序中加入代碼，進行誤差補償,。隨著社會不斷發(fā)展,，對精工 機床的性能提出了更高的要求，精工機床應向著高精度,、高效率,、高柔性自動化程度 發(fā)展[15][16]。精工機床是社會經(jīng)濟發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物,，因此,，大多數(shù)國家尤其是發(fā)達 國家常常視精工機床擁有量和消費量為本國工業(yè)化程度的一個度量。從2005年起,，數(shù) 控機床價值總額在我國整體機床價值總額中已超過60%[17],，并呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。 目前,，精工機床已廣泛應用于各行各業(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，精工機床已經(jīng)植入于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷嬷?。因此,，如何?高精工機床的精度和可靠性就顯得尤為重要。尤其對于航天航空工業(yè),、核工業(yè),、武器 裝備制造業(yè)等一些關乎到國家命運生死存亡的行業(yè)，低檔精工機床不適合也無法生產(chǎn) 出高質(zhì)量,、高性能的產(chǎn)品,。在國內(nèi)高檔精工機床市場，國有自主品牌的高檔精工機床 因其可靠性低得不到市場的認可，更無法在眾多國外品牌圍繞下進行突圍,。因此為了 提高精工機床可靠性,、維持精工機床高效穩(wěn)定的工作就成了重中之重。精工機床關鍵 功能部件能否正常工作直接會對整機正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響,，國內(nèi)的大多數(shù)高檔精工機床 由國外進口,，發(fā)生故障后對關鍵功能部件進行維修需要國外的廠商來解決，花費不僅 巨大,，而且維修周期較長,，嚴重影響企業(yè)生產(chǎn)效率。因此實時監(jiān)控精工機床各個關鍵 功能部件的健康狀態(tài),，及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)并提前聯(lián)系主機廠商,，在發(fā)生故障前對故障 部位進行維護、更換就顯得尤為重要,。加工中心是由機械設備與精工系統(tǒng)組成的適用于加工復雜形狀工件的高效率精工 機床,。加工中心具有自動換刀系統(tǒng)，可通過精工系統(tǒng)自動更換刀具,。加工中心的最初 原型為精工銑床,，在二十世紀四十年代末，美國開始研究精工機床,，并由美國MIT研 制成功了************臺精工銑床[18][19];************臺加工中心由美國卡尼雷特公司研制成 功,。隨著傳感器枋術(shù)、材料學不斷取得新講展,，加工中心的件能愈加完善,，加工中心 越來越受到世界各國尤其是工業(yè)發(fā)達國家的重視。隨著加工中心的性能,、精度,、速度、柔性自動化不斷提高,，可靠性作為一個重要 評價指標也日益受到人們重視[2()],。眾所周知，現(xiàn)今國內(nèi)機床行業(yè)能夠生產(chǎn)高端加工中 心,，但其可靠性低、精度保持能力差,，無法在市場競爭中取得優(yōu)勢,。國內(nèi)企業(yè)寧愿花 高價買進口的加工中心，也不愿意選擇性價比較高的國產(chǎn)加工中心,。導致這些問題的 主要原因是國產(chǎn)加工中心技術(shù)含量低,、國產(chǎn)加工中心精度保持性差、國產(chǎn)加工中心可 靠性低,，直接對企業(yè)的生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響,，造成人力物力浪費,，給企業(yè)帶來損失。盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)是加工中心的關鍵功能部件之一,，由刀盤,、機械手、氣缸 組成,。刀盤可以儲存刀具,，并在精工系統(tǒng)的控制下進行選刀；氣缸和機械手協(xié)作完成 拔刀,、換刀,、插刀動作。盤式刀庫機械手自動換刀系統(tǒng)故障率較高,，發(fā)生故障時對整 機可靠性會產(chǎn)生直接影響,。自動換刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復雜、換刀時機械手動作速度快,、插 刀和抓刀時定位準確性要求高,，故障率較高，據(jù)統(tǒng)計精工機床15 %左右的故障都與之 有關,，可以說換刀系統(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鍵部件的 故障預警研究，在故障發(fā)生前做好維修的準備,，或者在故障發(fā)生前對關鍵功能部件進 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“加工中心盤式刀庫換刀系統(tǒng)的故障預警方法研究”,，因為編輯困難導致有些函數(shù),、表格、圖片,、內(nèi)容無法顯示,，有需要者可以在網(wǎng)絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡僅供學習參考,，轉(zhuǎn)載請注明,！