實(shí)驗(yàn)室搭建試驗(yàn)臺采用的是國內(nèi)某知名關(guān)鍵功能部件生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的YP系 列圓盤刀庫自動(dòng)換刀系統(tǒng)，型號為YP40-24T ,如圖2.1所示。被試圓盤刀庫的主體結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部分：1.刀盤以及刀盤旋轉(zhuǎn)電機(jī);2. 機(jī)械手以及機(jī)械手旋轉(zhuǎn)電機(jī)；3.刀套垂直與水平氣缸4.刀庫分度裝置，控制刀 盤旋轉(zhuǎn)是一個(gè)轉(zhuǎn)位一個(gè)轉(zhuǎn)位的旋轉(zhuǎn)，且使旋轉(zhuǎn)過程平滑穩(wěn)健，便于完成后續(xù)刀具 的選擇與定位。如圖2.2所示。
如上圖2.9所示，在主干線電路上設(shè)置有空氣開關(guān)QS3,在控制刀盤電機(jī)正 反轉(zhuǎn)、機(jī)械手電機(jī)與控制強(qiáng)電電路的支干線電路上分別設(shè)置有空氣開關(guān)QS2、 QS1和QS4,起到保護(hù)主干線電路以及支干線電路的作用，同時(shí)保證各自的相互 獨(dú)立性，互不干擾；主干線上的交流接觸器KM1起到控制各個(gè)支線路的通斷的 作用，而支干線上的交流接觸器KM2、KM3以及KM4則分別起到控制機(jī)械手 電機(jī)、刀盤正轉(zhuǎn)和刀盤反轉(zhuǎn)的作用；支干線上的熱繼電器FR1、FR2、FR3起到 熱保護(hù)支線電路的作用；VC為穩(wěn)壓電源，為24V電源提供穩(wěn)定的直流電源。VC 除了最基本的穩(wěn)定電壓功能外，還具有一定的過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)以及缺相和短 路過載保護(hù)功能。
試驗(yàn)過程中要配備相關(guān)試驗(yàn)人員進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，同時(shí)查看換刀系統(tǒng)控制 柜是否在安全范圍內(nèi)。同時(shí)試驗(yàn)人員要明確自己的職責(zé)：1) 了解試驗(yàn)臺操作說 明書以及相關(guān)技術(shù)文件內(nèi)容；2)在試驗(yàn)過程中試驗(yàn)臺遇見突發(fā)故障時(shí)，知道如 何處理，能夠冷靜對待；3)在試驗(yàn)結(jié)束后，要明確知道如何記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包 括刀庫運(yùn)行時(shí)間、換刀次數(shù)以及試驗(yàn)故障等。在整個(gè)試驗(yàn)過程中要同時(shí)配備設(shè)備 維修人員以及故障分析處理人員來協(xié)助試驗(yàn)人員，保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行。
圓盤式刀庫自動(dòng)換刀系統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)以及 現(xiàn)場加工中心可靠性試驗(yàn)。根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的分析方法。
函數(shù)以及威布爾概率密度函數(shù)是確定的，且不含有積分形式，故采用最小二乘法 進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，并用線性相關(guān)性系數(shù)進(jìn)行擬合檢驗(yàn)，同時(shí)通過解析法以及圖形法 來驗(yàn)證所選模型是否合理，若驗(yàn)證合理，加工中心現(xiàn)場故障間隔時(shí)間的分布模型 為威布爾分布模型；若驗(yàn)證不合理，加工中心現(xiàn)場故障間隔時(shí)間的分布模型有可 能是對數(shù)正態(tài)分布或者其他分布，通過具體分析排除后再次確定分析模型進(jìn)行相 關(guān)計(jì)算分析。
可靠性試驗(yàn)的大體流程為：首先確定試驗(yàn)方案，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，最后 是數(shù)據(jù)的處理。依據(jù)可靠性試驗(yàn)的流程，首先要確定試驗(yàn)方案，即試驗(yàn)將如何進(jìn) 行的一個(gè)指導(dǎo)性文件。再者是可靠性數(shù)據(jù)的收集，與廣義的可靠性數(shù)據(jù)不同，本 文中的可靠性數(shù)據(jù)是指：一是通過實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；二是通過 現(xiàn)場可靠性試驗(yàn)得到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。下文將對實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)的方案及可靠 性數(shù)據(jù)的收集過程進(jìn)行研宄，并對故障的判定技術(shù)進(jìn)行扼要闡述。
如圖2.5所示，圓盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺主要由以下七個(gè)部分組成：1.控 制柜，用于實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制作用，囊括電氣系統(tǒng)、下位機(jī)PLC以及 上位機(jī)VB控制程序等；2.地平鐵，作為平面基準(zhǔn)以及橫向?qū)蜃饔，保證試 驗(yàn)臺能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，同時(shí)地平鐵材料選擇HT200,具有很好的減震作 用；3,下支撐架，連接上支架以及地平鐵作用，且能夠自由調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺位置以 及微調(diào)自動(dòng)換刀系統(tǒng)位置；4.上支架，連接下支架以及刀庫主體，且能夠微調(diào) 上下以及左右相對位置；5.自動(dòng)換刀系統(tǒng)，試驗(yàn)臺主體部分；6.虛擬主軸，用 虛擬主軸代替真實(shí)主軸完成換刀動(dòng)作簡單實(shí)用；7.虛擬主軸位置調(diào)節(jié)墊板，在 橫向上自由調(diào)節(jié)虛擬主軸位置以及縱向上微調(diào)虛擬主軸位置。
啟動(dòng)與關(guān)閉控制電路的功能：控制整個(gè)電路的正常啟動(dòng)與關(guān)閉，同時(shí)具備在 突發(fā)狀況下能夠迅速有效的切掉電源的功能。整個(gè)電路的啟動(dòng)與關(guān)閉控制電路如 圖2.10所示。
選擇PLC型號要根據(jù)具體需要的輸入輸出端口數(shù)目以及PLC的存儲容量大 小來選定，同時(shí)也要考慮到通訊協(xié)議模式，為后面編程做準(zhǔn)備。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，如下 表2.2 PLC輸入接線端口、2.3 PLC輸出接線端口所示，可以看出，PLC輸入接 線端口至少需要11個(gè)，輸出接線端口至少需要6個(gè)？偣仓辽傩枰17個(gè)I/O輸 入輸出接點(diǎn)。
本章設(shè)計(jì)并搭建了盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺。首先設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺的基本結(jié)構(gòu)， 試驗(yàn)臺主要包括下支架、上支架以及虛擬主軸等部件，并在這些部件上設(shè)計(jì)了微 調(diào)結(jié)構(gòu)以及預(yù)留了傳感器安裝位置，便于后期對試驗(yàn)臺的調(diào)試；其次設(shè)計(jì)了電氣 系統(tǒng)，主要包括啟動(dòng)與開閉控制電路、三相電機(jī)控制電路以、單相強(qiáng)電控制電路 以及單相弱電控制電路，保證對執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制；最后完成對控制程序的設(shè) 計(jì)，主要包括上位機(jī)VB程序控制以及下位機(jī)PLC程序控制，保證對自動(dòng)換刀 系統(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)的記錄功能。
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