【摘要】：伴隨著機械設(shè)備的功能水平及自動化程度提高,機床發(fā)生故障的可能性越來越大,可靠性問題已嚴(yán)重制約了數(shù)控機床的發(fā)展。加工中心關(guān)鍵功能部件作為機床的重要組成部分,其可靠性水平的高低直接影響著整機的可靠性水平,如換刀系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及主軸等,這些關(guān)鍵功能部件一旦發(fā)生故障,將直接影響著整個加工中心的加工效率以及用戶的經(jīng)濟(jì)效益。自動換刀系統(tǒng)是高檔加工中心的一個重要組成部分,是體現(xiàn)高檔加工中心性能的重要部分。盡管國產(chǎn)自動換刀系統(tǒng)能夠基本滿足功能要求,然而其可靠性水平無法與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比,這嚴(yán)重制約了國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,如果自動換刀系統(tǒng)的可靠性得到提升,將有助于國產(chǎn)高檔數(shù)控加工中心的可靠性水平的提升。國內(nèi)學(xué)者在整機的可靠性研究方面,已經(jīng)有了一定的理論基礎(chǔ)。由于國內(nèi)機床企業(yè)出于短期投資回報率的目的,國內(nèi)學(xué)者無法做到對自動換刀系統(tǒng)進(jìn)行多年的跟蹤實驗,無法獲得可靠充足的故障數(shù)據(jù),這就限制了它的可靠性相關(guān)研究。并且專門針對自動換刀系統(tǒng)可靠性建模研究的文獻(xiàn)相對較少。另外,對它的研究并不全面,存在很多不足之處。所以,對自動換刀系統(tǒng)的可靠性研究是有必要的。這樣可以有助于縮短自動換刀系統(tǒng)的可靠性增長周期,為產(chǎn)品可靠性改進(jìn)設(shè)計及故障診斷維修提供了理論參考。同時在工程中,對于類似產(chǎn)品的相關(guān)研究也有很大的參考價值。本文基于現(xiàn)場跟蹤試驗下采集得到的故障數(shù)據(jù),應(yīng)用故障總時間法對多組不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理,這樣可以為后續(xù)可靠性分析提供一個比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)；應(yīng)用經(jīng)驗建模理論,并選用三參數(shù)威布爾分布模型,引入最小二乘法、右逼近法、K-S檢驗,分別建立基于整機故障間隔時間的可靠性模型、基于自動換刀系統(tǒng)故障間隔時間的可靠性模型、基于自動換刀系統(tǒng)首次故障時間的可靠性模型,這樣可以得到更精確的可靠性模型；并結(jié)合以上三種模型,應(yīng)用點估計法,分別得到整機的平均故障間隔時間,自動換刀系統(tǒng)的平均故障間隔時間和平均首次故障時間；應(yīng)用改進(jìn)的危害度法分別分析整機和自動換刀系統(tǒng)的故障模式,這樣可以得到更合理的實驗結(jié)果；應(yīng)用Bayes后驗概率模型,建立自動換刀系統(tǒng)與整機的后驗概率模型；應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析,建立自動換刀系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系。
[Abstract]:With the improvement of the function level and automation degree of mechanical equipment, the possibility of machine tool failure is increasing, and the reliability problem has seriously restricted the development of CNC machine tool. As an important part of the machine tool, the reliability level of the key functional parts of machining center directly affects the reliability level of the whole machine, such as the tool changing system, the electrical system and the spindle, etc. Once these key functional components fail, It will directly affect the machining efficiency of the whole machining center as well as the economic benefits of the users. Automatic tool-changing system is an important part of high-grade machining center, and it is an important part of the performance of high-grade machining center. Although the automatic tool-changing system made in China can basically meet the functional requirements, its reliability level can not be compared with the advanced products abroad, which seriously restricts the development of the domestic CNC machine tool industry. Therefore, if the reliability of automatic tool-changing system is improved, it will be helpful to improve the reliability level of domestic high-grade NC machining center. Domestic scholars in the reliability of the whole machine, has a certain theoretical basis. For the purpose of short-term return on investment in domestic machine tool enterprises, domestic scholars can not carry out tracking experiments on automatic tool-changing system for many years, and can not obtain reliable and sufficient fault data, which limits its reliability-related research. And there are relatively few literatures on reliability modeling of automatic tool-changing system. In addition, the research on it is not comprehensive, there are many shortcomings. Therefore, it is necessary to study the reliability of automatic tool changing system. This can help to shorten the reliability growth period of automatic tool changing system and provide theoretical reference for product reliability improvement design and fault diagnosis and maintenance. At the same time, in engineering, there is great reference value for the related research of similar products. Based on the fault data collected under the field tracking test, this paper uses the fault total time method to pre-process many groups of different types of data, so as to provide a more accurate data basis for the subsequent reliability analysis. Based on the empirical modeling theory and the three-parameter Weibull distribution model, the reliability models based on the fault interval time of the whole machine are established by introducing the least square method, the right approximation method and the KS test, respectively. Based on the reliability model of the fault interval time of the automatic tool changing system and the first failure time of the automatic tool changing system, a more accurate reliability model can be obtained. Combined with the above three models, the mean fault interval time, the average fault interval time and the average first fault time of the automatic tool changing system are obtained by using the point estimation method. The improved hazard method is used to analyze the fault modes of the whole machine and the automatic tool-changing system respectively, so that more reasonable experimental results can be obtained, and the posterior probability model of the automatic tool-changing system and the whole machine is established by using the Bayes posterior probability model. The relationship between automatic tool changing system and other systems is established by grey relational analysis.
【學(xué)位授予單位】：延邊大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG659

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本文編號：2439485