鏈式刀庫及機械手自動換刀裝置可靠性試驗臺研究.pdf

1、加工中心已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志之一。而自動換刀裝置是整個加工中心的關(guān)鍵部件。根據(jù)調(diào)查顯示,雖然近些年,我國自動換刀裝置的生產(chǎn)水平取得了長足的進步,但是和一些發(fā)達國家相比,還存在不小的差距,主要體現(xiàn)在可靠性方面,并且可靠性低已經(jīng)成為制約國產(chǎn)自動換刀裝置競爭力的重要因素。因此,提高自動換刀裝置的可靠性水平對于提高加工中心整體的可靠性水平具有突出的意義。課題結(jié)合國家科技重大專項“車銑復合加工中心用刀庫及機械手可靠性設計及性

2、能試驗技術(shù)研究”,針對自動換刀裝置可能產(chǎn)生的可靠性故障,如刀庫故障、機械手故障、電氣故障和液壓故障等,設計了相應的可靠性試驗臺。通過電氣系統(tǒng)的設計、控制系統(tǒng)的設計、測試系統(tǒng)的設計和數(shù)據(jù)分析,搭建了一個完整的可靠性試驗臺,為可靠性的研究奠定了基礎。
　　 通過深入研究試驗臺的功能,依照電氣系統(tǒng)設計的規(guī)范,設計了試驗臺的電氣原理圖,其中包括強電部分和弱電部分。根據(jù)整個系統(tǒng)所需的功率大小和電流大小,選擇了相應的電器元件,并在此基礎上完

3、成了整個電氣系統(tǒng)的布局和安裝。
　　 結(jié)合整個自動換刀的功能要求和動作流程,選擇了合適的數(shù)控系統(tǒng)和控制方式。利用數(shù)控系統(tǒng)在隨機選刀方面的優(yōu)越性,編寫了刀庫的自動選刀程序。基于宏程序的簡便性,編寫了機械手的自動換刀程序。最后通過現(xiàn)場調(diào)試,完成整個自動換刀的程序修改,使其滿足自動換刀的要求。
　　 測試系統(tǒng)中分別設計了針對機械手和鏈輪的測試方案,并基于此方案通過PROSIG進行數(shù)據(jù)的采集。引入Hilbert-Huang變換對

4、機械手在不同換刀速度下和不同抓刀數(shù)量下的瞬態(tài)運動特性進行了研究,通過對比時頻圖和能量譜圖,可知當機械手瞬時運動狀態(tài)發(fā)生改變時,相對應的瞬時頻率和能量也將隨之改變,因此可在一定程度上檢測機械手的運動故障和掉刀故障并能準確的定位發(fā)生的時刻。對鏈輪振動信號進行了互相關(guān)性的EMD去噪預處理和Hilbert變換,對比分析不同載荷和不同轉(zhuǎn)速下鏈輪的邊際譜,可知當鏈輪周期旋轉(zhuǎn)的條件變化時,頻率和能量的分布也會產(chǎn)生變化,為鏈輪的早期探傷和故障分析提出了