加工中心链式刀库及机械手可靠性试验方法研究-总结与展望

本文搭建了链式刀库及机械手可靠性试验系统，进行了链式刀库及机械手实 验室可靠性试验，实现了链式刀库的频繁换刀，暴露了链式刀库及机械手设计缺 陷或薄弱环节，并在接下来的文章中对链式刀库及机械手实验室试验和现场试验 分别制定了试验方案和数据收集方法，制定了数据收集所需的运行记录表、故障 记录表、加工工序记录表等，并在文章第五章对所收集的数据进行了建模分析, 得出了服从的分布模型，并分析出了系统的薄软环节，得出了链式刀库及机械手 的可靠性水平，为数控机床整机可靠性的提高提供了依据。

本文所做的主要工作如下：

(1) 根据链式刀库及机械手的工作模式以及课题提出的试验台需要实现的 功能，搭建了链式刀库及机械手可靠性试验系统。首先，确定了搭建链式刀库及 机械手可靠性试验系统的总体方案。然后，在总体方案确定的基础上，设计了搭 建试验系统所需的硬件结构，如换刀机械手动力输入装置等，并分析了试验系统 结构强度。后，设计了试验系统的控制程序，包括主电路控制系统、辅助电路 控制系统、以及PLC控制程序的设计等。为了方便控制、降低操作复杂性，使 用了人机交互功能强大的触摸屏进行上位机的控制。

(2) 为保障链式刀库及机械手可靠性试验的有序进行，制定了进行链式刀 库及机械手实验室试验和现场试验的试验流程，包括试验的前期准备、试验要求、 试验内容等，并制定了链式刀库及机械手故障判定与计数准则。为了使所收集的 数据真实可靠，规范了链式刀库及机械手实验室试验和现场试验数据收集方法。 研制了链式刀库及机械手实验室试验所需的运行记录表和故障记录表，以及现场 试验所需的运行记录表、故障记录表、加工工序记录表等。

(3) 分析处理了所收集的链式刀库及机械手现场可靠性试验数据，得出了 现场可靠性试验数据所服从的威布尔分布模型，其中A = l.〇〇6, ^ = 2105.62,得 到了链式刀库及机械手在现场试验时的可靠性水平，=2100.3/;。在此过程中， 进行了可靠性数据的初步分析、分布模型的参数估计、分布模型的线性相关性检 验和假设检验，并进行了模型的拟合分析。在实验室试验数据较少的情况下，采 用了贝叶斯统计分析方法，引用了 WinBUGS专业软件进行数据处理，得出 « = 2105.0 ^ = 0-9646 ,得到了链式刀库及机械手的可靠性水平，

= 2138.8/z。并通过对实验室试验数据和现场试验数据处理结果的对比分 析，得到了在排除早期故障的前提下，实验室试验可以近似代替现场试验的结论。

根据整个试验系统搭建及后期可靠性数据处理的过程，现对加工中心未来努 力方向及数据处理方法提出几点展望：

(1) 搭建完成的链式刀库及机械手可靠性试验系统，虽然能够使试验台在 模拟刀库换刀过程的情况下进行稳定运行，不过对故障的检测稍有不足。

(2) 虽然加工中心关键功能部件的可靠性水平已得到较大的提供，但是加 工中心整机的可靠性水平还较进口机床有较大差距，很多时候这种关键功能部件 可靠性水平有较大提高，而未能使整机的可靠性水平提高较多的主要原因是装配 过程可靠性水平不高，希望后期能在装配技术可靠性方面多做研宄。

(3) 在实验室试验更加完善的前提下，继续可靠性数据的收集，并寻求更 加合适的可靠性数据处理方法，进一步提高关键功能部件的可靠性水平，从而达 到提高整机可靠性水平的目的。