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2017年5月23日

加工中心盤式刀庫換刀系統的故障預警方法研究-背景

隨著市場經濟地快速發展和全球經濟一體化程度地不斷加深，市場對于裝備制造業產品提出了性能更好、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精工機床產品的可靠性水平差[6][7]。

2017年5月23日

試驗模態分析在機床結構分析中的應用

機床動態特性的試驗研究包括[13][2°][21]:動態測試、模態分析、確定薄弱環節以及切削試驗等，根據需要采取相應措施用以實現結構動態特性優化，是理論分析和動態試驗密切結合的過程。機床動態特性中起主要作用的是少數低階模態，只要能精確地測試和識別出這些模態的參數，就可較精確地反映機床結構的動態特性。試驗模態分析技術通過對結構進行動態試驗，識別結構的模態參數，建立模態模型，用圖形顯示結構振動形態，根據結構的實際使用情況，找出薄弱的環節，為結構動力修改提供可靠的信息。其分析結果主要依賴于實際的測試數據和分析手段選擇的合理性。

2017年5月23日

試驗模態分析的測試系統

隨著測試儀器、計算機技術、軟件技術的飛速發展，動態試驗中，功能強大的以計算機為主體的試驗分析系統逐步取代了依賴于專用信號分析儀的傳統的試驗分析系統，且功能更強大、靈活。為以計算機為主體結構的模態特性試驗分析系統硬件，如圖3.2所示，主要有以下三個分系統組成

2017年5月23日

加工中心盤式刀庫換刀系統的故障預警方法研究-主要內容

本文通過搭建加工中心盤式刀庫可靠性試驗臺預警系統，實現對盤式刀庫的狀態監測以及狀態信號的記錄，在此基礎上進行比較分析，選擇適當的狀態信號建立關系模型并求取故障預警閾值，最終實現故障預警。

2017年5月23日

故障預警系統的功能設計

本課題研究的目的在于對盤式刀庫換刀系統進行狀態監測與故障預警，收集狀態信號，包括正常運行時的狀態信號與臨界故障時的狀態信號，在所收集的數據基礎上進行趨勢分析并進行故障預警，提高盤式刀庫換刀系統的可靠性水平。因此，故障預警系統應具備以下功能：

2017年5月23日

試驗臺控制系統設計及狀態監測和故障預警方案設計

本章首先對盤式刀庫換刀系統可靠性試驗臺的結構、性能參數和換刀流程進行了分析；其次，介紹了試驗臺預警系統所要實現的目標，然后以所要完成的目標為導引，對所需的硬件設備和軟件做了簡要概述。在此基礎上，對預警系統的總體方案進行了設計，選擇PLC為下位機、選擇數據采集卡PCI對振動信號和溫度信號進行監測。

2017年5月23日

機床動態特性研究的方法

理論與試驗相結合的方法把機械結構有限元理論模態分析的正過程和試驗模態分析的逆過程有機地結合起來，并根據實際需要交替反復應用，從而實現了機械結構的動力修改至動態優化設計的全過程，以求得系統最優的數學模型及其最優的動態特性模態分析，稱為理論——試驗模態分析。該方法進一步擴大了前兩種方法工程應用的范圍并顯著提高其工程應用的效果，己成為目前的發展方向。

2017年5月23日

VMC1060型立式加工中心試驗模態分析-論又研究的內容及目的

本論文以1060型立式加工中心進行研究，該加工中心為立式床身式結構，進給軸為X、Y、Z三座標控制，最大快移速度達20m/min(Z軸：15m/min);主軸為伺服電機動力驅動，功率為 7.5/11Kw，最高轉速達8000rpm;采用臺灣進口上銀雙螺母預壓C3級滾珠絲杠和重載精密滾動直線導軌，絲杠兩端采用預拉伸機構，大大消除了熱變形對機床精度的影響，機床定位精度達±0.0〇5mm，重復定位精度達±0.003mm;采用進口臺灣刀庫，容量16-24把可選，換刀準確可靠，最快換刀時間小于2.5秒；機床數控操作系統可以客戶自選，機床能夠實現對各種盤類、板類、殼體、凸輪、模具等復雜零件一次裝夾，完成鉆、銑、鏜、擴、鉸、攻絲等多種工序加工，適合于多品種、中小批量產品的生產，對復雜、高精度零件的加工更能顯示其優越性；機床如配置第四、五軸，可實現對復雜回轉類零件的高效、高精自動化加工。機床適合航空航天、軍工國防、汽車摩托車、工程機械、制冷石化、機車車輛等行業的中小型零件的高效、高精自動化加工。

2017年5月23日

模態分析基本理論

模態分析理論是一門融振動理論、信號分析、數據處理、數理統計及自動控制理論于一體的綜合，并結合自身內容的發展，形成的一套獨特的理論。模態分析實質上是一種坐標變換[22][23]t24][25]。其目的在于把原物理坐標系統中描述的相應向量轉換到“模態坐標系統”中來描述。在物理坐標系統中，彈性力和阻尼力往往和兩座標的相對位移與相對速度有關，即對應的矩陣為非對角陣，對于有成千上萬自由度的系統，解非對角陣（或耦合方程）既費時又會產生很大誤差。向量并不一定正交，而模態坐標中的正交向量能更好地反映結構特性。模態試驗就是通過對結構或部件的試驗數據的處理和分析尋求其“模態參數”的。主要應用有：

2017年5月23日

試驗模態分析基本步驟

這是試驗模態的關鍵一步，所測量得到的數據的準確性和可靠性直接影響到模態試驗的結果。在某一激振力的作用下被測系統一旦被激振起來，就可以通過測試儀器測量得到激振力或響應的時域信號，通過數學手段將其轉化為頻域信號，就可以得到系統頻響函數的平均估計，在某些情況下不要求計算頻響函數，只需要時間歷程就可以了。