本章主要圍繞如何選取合適的主軸變頻器加速時間來優(yōu)化主傳動系統(tǒng)的主軸 能耗展開,，通過降低主軸能耗達到降低主傳動系統(tǒng)能耗的目的,。首先分別給出了 主傳動系統(tǒng)主軸旋轉(zhuǎn)加速功率和能耗方程的詳細獲取方法,，然后基于精工加工中心 XK713進行了實例分析，最后根據(jù)精工加工中心參數(shù)列出了 4種可供選擇的精工加工中心 主軸變頻器旋轉(zhuǎn)加速時間方案,，根據(jù)方案分別計算出了各自方案下的精工加工中心主 軸能耗，并最終通過對結(jié)果的分析給出了最優(yōu)的主軸變頻器旋轉(zhuǎn)加速時間方案,， 當(dāng)選取此種方案時,，確實可以起到降低精工加工中心主軸能耗的效果，提升了主傳動 系統(tǒng)的能效,，從而實現(xiàn)主傳動系統(tǒng)節(jié)能的目的,。
油氣潤滑起源于19世紀(jì)末，最早意義上的油氣潤滑系統(tǒng)是依靠高速蒸汽將潤滑 油運送至摩擦表面來改善設(shè)備的摩擦狀況[2()],。1950年,，REBS(萊伯斯）的第一人 Alexander Rebs先生創(chuàng)造了潤滑行業(yè)新的奇跡，成功地研制出了遞進式分配器,，這種 分配器不僅可以有效得節(jié)省分配潤滑劑的時間,，還可以將潤滑油分配給多個潤滑點， 且每個潤滑點分配的潤滑劑也可不同[21],。1960年以后,，人們發(fā)現(xiàn)壓縮空氣可以代替 蒸汽，油氣潤滑系統(tǒng)的潤滑原理有了基本的雛形[22],。
對于滾動軸承的這類點接觸機械零件,，油膜形狀和厚度,、油膜中的壓力分布、溫 度場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 動力潤滑原理是研宄滾動軸承潤滑理論的根本,，對軸承的潤滑具有指導(dǎo)作用,，合理使 用彈流潤滑理論可以提高軸承使用壽命。
經(jīng)典流體潤滑理論起源于1886年,，從Reynolds提出Reynolds方程以來奠定了潤 滑理論的基礎(chǔ),，距今己有200多年的歷史了[36]。起初,，在進行理論研宄時由于科技發(fā) 展的限制,，許多條件都是為了更利于分析進行了合理的簡化和假設(shè)。隨著科技的發(fā)展, 分析己經(jīng)在基本模擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)之上進行,。在潤滑理論發(fā)展過程中每一次進步,，都與 科學(xué)技術(shù)息息相關(guān)?？萍嫉倪M步使理論得到升華,，理論的發(fā)展又推動科技躍進，彼此 之間相互促進,。潤滑理論的發(fā)展過程大致上可分為3個時期,。
如圖3.1所示，在滾動軸承高速旋轉(zhuǎn)時,，軸承滾動體與軌道間摩擦力會隨著轉(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度,、點蝕,、擦傷等問題， 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 機械加工質(zhì)量,。
精工系統(tǒng)作為精工機床的核心部件,，決定著精工機床的性能。隨著計算機技 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 造商在激烈的市場競爭環(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的omac[6]計劃,、歐共體的 OSACAm計劃和日本的OSEC[8]計劃。
本課題采用三維繪圖軟件SOLIDWORKS對工作臺進行實體建模,，采用 ANSYS WORKBENCH對研究對象進行有限元仿真,。
本文所使用的故障數(shù)據(jù)主要包括兩部分：現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)和實驗室試驗數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)是設(shè)備在實際運行過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),。本文采用的現(xiàn)場試驗 數(shù)據(jù)是針對鏈?zhǔn)降稁旒皺C械手現(xiàn)場考核的可靠性數(shù)據(jù),。由于設(shè)備在現(xiàn)場運行過程 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)場試驗數(shù)據(jù)以經(jīng)過整理,。下表5.1中列出了部分故障間隔時間的數(shù)據(jù)。實驗室 試驗數(shù)據(jù)主要是實驗室試驗過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),。通常實驗室試驗是在模擬 鏈?zhǔn)降稁旒皺C械手換刀過程的前提下,，進行的有針對性的可靠性試驗。本文使用 的實驗室試驗數(shù)據(jù)來源于實驗室鏈?zhǔn)降稁旒皺C械手可靠性試驗臺運行過程中所 產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù),，試驗臺2012年9月到2014年1月期間進行的可靠性試驗?，F(xiàn) 場試驗數(shù)據(jù)和實驗室試驗數(shù)據(jù)如下表：
通過對直方圖的分析，并考慮威布爾分布較強的適應(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,，對故障數(shù)據(jù)進行處理，并進行相應(yīng)的 參數(shù)估計,，最后運用解析法進行模型檢驗,，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系統(tǒng)主要有變頻器,、主軸異步電動機,、主軸及傳動部件構(gòu)成, 而主傳動系統(tǒng)的主要作用是為主軸刀具切削加工提供原動力，從而實現(xiàn)機床的切 削加工運動,，如圖3.1所示,。精工加工中心主傳動系統(tǒng)中最主要的部件為主軸電機和 主軸,，現(xiàn)代機床主軸電機一般采用異步式，與同步式相比具有價格便宜,、質(zhì)量輕 等優(yōu)點,，但調(diào)速較為波動。精工加工中心主軸作為加工過程中關(guān)鍵的執(zhí)行部件,，在數(shù) 控銑床運行過程中主要是夾住刀具帶動其旋轉(zhuǎn),，根據(jù)主軸的功能特點其材質(zhì)對精 度、強度以及耐腐蝕性等都有較高要求,，這些因素都有可能會影響工件表明的加 工精度及質(zhì)量,。