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试验台控制系统设计及状况监测和故障预警方案设计

本章首先对盘式刀库换刀系统可靠性试验台的布局、性能参数和换刀流程进行了 阐发;其次,介绍了试验台预警系统所要实现的目标,然后以所要完成的目标为导引, 对所需的硬件设备和软件做了简要概述。在此基础上,对预警系统的总体方案进行了 设计,选择PLC为下位机、选择数据采集卡PCI对振动信号和温度信号进行监测。

加工中心盘式刀库换刀系统的故障预警方法研究-国表里研究现状

随着制造业的迅猛成长,从二十世纪八十年代最先加工中心引起了发达国家的重 视,并注入了大量的资金和人力进行研究。加工中心的精度、速度等一系列参数得到 了迅速提升,而可靠性作为一个评估参数也逐渐浮现在人们的视野中。状况监测和故 障预警作为提升可靠性程度的一种主要办法也引起了更加广泛的关注。

数据采集电路设计

为了实现对刀库运行状况的监测功能,本文设计了数据采集电路进行数据采集, 采集信号主要包罗振动信号、温度信号三个方面,温度传感器安装于电机表面,振动 传感器安装于机械手下表面,如图3.3所示。

加工中心盘式刀库换刀系统的故障预警方法研究-目的及意义

加工中心盘式刀库换刀系统的故障率较高,但故障模式较为单一。通过尝试室连 续试验激发故障,对所采集的故障前后信号特征进行处理阐发,获取故障特征值,从 而实现故障预警,即在故障信号呈现而故障未发生时发出报警提示。本文旨在提出一 种有效的故障预警方法,并在尝试室条件下验证其可行性。

故障预警系统总体方案设计

该系列盘式刀库采用减速电机带动分度机构实现刀盘的运转,选刀动作快速、平 稳。分度机构由圆柱凸轮与凸轮轴承组合而成,分度精度高,噪音小;刀库刀套采用 工程塑料ABS制作,具有重量轻、运转平稳、冲击小等长处,因此在进行信号采集时 能将干扰降到最低,有效地降低了故障误报率。上述减速电机在运转时带动副链轮、 副链条运转,通过副链条带动刀库外部带有接近传感器的轴转动,实现对刀盘运动的 精确控制。机械手的换刀动作由减速电机带动链条、链条带动滚子式蜗型弧面复合凸 轮来完成。

电气控制系统与下位机PLC控制

故障预警系统主要包罗电气控制环节、数据采集环节和PLC控制环节,只有三个 环节协同工作才能完成盘式刀库换刀系统的状况监测和故障预警功能。本章设计任务 为设计电气控制环节控制刀库的正常动作、设计数据采集环节采集刀库工作时的状况 信号和设计PLC控制环节控制故障预警机构的动作。

尝试室搭建试验台主体方案|加工中心

搭建圆盘式刀库可靠性试验台的目的主要是能够更及时、迅速的收集主动换 刀系统的数据信息,包罗故障时间、故障原因、换刀次数、换刀时间等信息。将 收集来的数据进行可靠性阐发,不仅可以得出刀库的MTBF,为评估同类型刀库 MTBF做指导,并且能够通过故障信息找出刀库轻易呈现故障的部位,针对不同 的故障部位提出相应的改进办法,能够极大的缩短时间,提高该类型刀库的可靠 性程度。并且对其他类型的刀库也具有必然的指导意义。这就要求试验台具备以 下功能:

圆盘式刀库系统故障的定义与分类、判据以及计数准则|加工中心

圆盘式刀库主动换刀系统故障主要包罗功能型故障、参数性故障以及状况性 故障。功能性故障主要是主动换刀系统由于内因因素而产生的故障,如机械手卡 刀,导致机械手电机过载而烧坏等。参数性故障主要是指刀库的相关性能参数超 出规定的变化范围,如刀盘转位以及机械手定位不准确等。状况性故障主要是换 刀系统运转过程中由于温度过高、振动剧烈以及噪声过大而造成的故障。简单来 说,圆盘式刀库主动换刀系统故障就是在规定的条件和时间内,主动换刀系统不 能完成规定的功能。

圆盘式刀库数据记录以及处理的方法|加工中心

试验台运行数据,包罗运行时间、换刀次数以及换刀系统故障。如附录1 表A-1所示。表中包罗运行日期、换刀时间以及每把刀的换刀次数,试验人员需 要把这些数据归类总结以及查抄这些数据是否有呈现偏差的地方,阐发人员按照 这些数据计算换刀频率;如附录1表A-2,主要是记录刀库运行中呈现的故障现 象、故障部位、故障原因以及故障处理,并且记录下当日的试验员以及维修人员, 以便阐发人员能够及时迅速的找到先关人员咨询情况;

现场故障数据的可靠性建模与阐发|加工中心

现场加工中心的试验对象是精工机床中的YP系列圆盘式刀库,数据采集时 间是从加工中心精工机床调试完成后最先的。拔取了从2011年~2013年间的加 工中心精工机床。通过附录1表A-3记录每台精工机床现场加工中呈现的有关圆 盘式刀库的故障,并判定该故障是否是关联故障,将每台机床呈现的关联故障通 过附录1表A-7进行统计。将统计成果整理,具体见附录2表B-1,从附录2表 B-1中可以看出YP系列圆盘刀库在2011~2013年共呈现92次故障。
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