【摘要】：在我國經(jīng)濟(jì)增長邁入新常態(tài)的背景下,隨著自動(dòng)化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,由德國提出的工業(yè)4.0戰(zhàn)略給予了中國裝備制造業(yè)以機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高速精密數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而高速精密數(shù)控機(jī)床的工作性能首先取決于高速主軸的性能。電主軸單元是實(shí)現(xiàn)高速精密加工的關(guān)鍵部件,同時(shí)也是機(jī)床功能部件中的易損件,常因工況環(huán)境惡劣、操作不當(dāng)、部件磨損等導(dǎo)致故障,也會(huì)因長期使用導(dǎo)致精度明顯下降而需要維護(hù)、保養(yǎng)或檢修。掌握高速電主軸系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的加工效率、合理安排設(shè)備維護(hù)和延長設(shè)備使用壽命都具有非常重要的實(shí)際意義。本文以100MD60Y4型電主軸為研究對(duì)象,分析影響電主軸運(yùn)行狀態(tài)的主要指標(biāo),建立優(yōu)化組合權(quán)重的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)模型,對(duì)電主軸的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)方法展開研究,主要工作如下:(1)通過分析電主軸系統(tǒng)的工作原理和常見電主軸故障,確定振動(dòng)量、溫升量和電機(jī)工作效率作為評(píng)價(jià)電主軸運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。(2)通過合理的賦權(quán)方法建立的加權(quán)綜合指標(biāo)將主軸各評(píng)價(jià)指標(biāo)包含的信息進(jìn)行融合,確定高速電主軸運(yùn)行狀態(tài)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,運(yùn)用最優(yōu)化原理將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法進(jìn)行結(jié)合對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。(3)建立電主軸運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的狀態(tài)數(shù)據(jù)模型,通過k均值聚類方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析,對(duì)數(shù)據(jù)類別進(jìn)行初步劃分再經(jīng)過模糊分析進(jìn)行狀態(tài)等級(jí)分類。(4)建立電主軸運(yùn)行狀態(tài)在線評(píng)價(jià)模型,通過Fisher判別法對(duì)樣本數(shù)據(jù)的狀態(tài)等級(jí)進(jìn)行特征匹配,實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸運(yùn)行狀態(tài)的在線評(píng)價(jià)和劣化原因追溯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的高速電主軸運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)方法可以較為清晰地判別得到電主軸的不同運(yùn)行狀態(tài),并由貢獻(xiàn)圖法通過不同變量對(duì)劣化過程的貢獻(xiàn)量找到劣化的主要指標(biāo),由評(píng)價(jià)指標(biāo)體系追溯劣化原因,證明評(píng)價(jià)模型具有可行性和實(shí)用性。本研究能夠?yàn)楦咚僦鬏S的智能化研究提供新的思路和方法,并為高速主軸系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)在精密數(shù)控加工過程中的應(yīng)用推廣奠定理論與方法基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

體的流通同樣也會(huì)起到降溫的作用。逡逑電主軸系統(tǒng)主要包括電源控制系統(tǒng)模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊、冷卻模塊、潤滑模塊、主軸逡逑等部件組成，如圖２．１所示。逡逑邐，？邋一邋？一？邋一邋？邋一邋？邋一邋？邋一邋？邋—邋？邋一邋？邋—邋＿邋一邋？一邋二邋一邋？邋一邋？邋一邋？邋—邋？邋一邋？邋—邋？邋一邋？邋—邋■邐—逡逑潤滑ｆ統(tǒng)邐潤滑油流量１逡逑ｉ邋５Ｓ邐Ｈ＾ｌ邐油氣裝置＾邐：逡逑工控機(jī)N￣，邐－４－＜Ｃ邋３＞邋一￣￣邋Ｌｑ邐邐－ｆｉ逡逑＇空壓機(jī)壓力控制器＇ｄ邐一＾邋Ｉ逡逑｜電參ｆ邋ｊ邐ｉ邐儲(chǔ)氣罐邐流量計(jì)邋」逡逑｜測試儀｜，邐＿邐；邐．邐夕逡逑狀態(tài)反饋邋個(gè)邋Ｉ邋變頻器被測電主軸邋邐逡逑與控制指令邐一邋＿邋＿邋一」邋邐．邐邐逡逑１冷卻水流量控制閥＾逡逑邐ｆｃｊ邐…？逡逑；＾邋溫度計(jì)邋Ｉ邋！逡逑，邋溫度控制器邐Ｉ逡逑ｉ邐冷卻系統(tǒng)邐１逡逑、—一邋邋邋—邋■一．＿．一逡逑圖２．１電主軸整體單元示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ邋ｓｐｉｎｄｌｅ邋ｏｖｅｒａｌｌ邋ｕｎｉｔ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑一般電主軸的外觀結(jié)構(gòu)如圖２．２所示，結(jié)構(gòu)緊湊在數(shù)控機(jī)床上占用空間小，安裝在數(shù)逡逑控車床上可以完成一些特殊的加工工藝路線和得到特殊的加工件。逡逑

圖２．２電主軸外觀圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ邋ｓｐｉｎｄｌｅ邋ａｐｐｅａｒａｎｃｅ逡逑如圖２．３所示，電主軸的基本結(jié)構(gòu)組成包括轉(zhuǎn)軸、前軸承、后軸承、定子、轉(zhuǎn)子、冷逡逑卻水套和外殼等，在加工數(shù)控機(jī)床上用的電主軸后部配備有編碼齒盤，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的加工控逡逑制，前端加裝刀具夾緊裝置，實(shí)現(xiàn)刀具的夾緊和裝配，更智能的加工中心還會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換逡逑刀的功能。電主軸加工運(yùn)行中狀態(tài)劣化的主要表現(xiàn)就是精度的下降，分析主軸結(jié)構(gòu)可以直逡逑觀的了解到主軸是由前后兩個(gè)軸承進(jìn)行支撐運(yùn)轉(zhuǎn)的，隨著設(shè)備長時(shí)間的運(yùn)行軸承會(huì)因?yàn)槲镥义侠砗突瘜W(xué)的各種因素引起疲勞損耗，進(jìn)而導(dǎo)致主軸的不對(duì)中或不平衡，外在的表現(xiàn)就是振逡逑動(dòng)量的增大；同樣，由于電主軸是內(nèi)置電機(jī)，省掉了中間一系列的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)效率得逡逑到提升，但也是由于主軸和轉(zhuǎn)子固定在一起，由定子引起的電磁振動(dòng)也會(huì)影響到主軸加工逡逑精度。逡逑８邋—＇９」１０邋—ｚ逡逑１．前軸承２．定子３．轉(zhuǎn)子４．潤滑油氣通道５．后軸承６．潤滑油氣逡逑接口邋７．主軸８．冷卻水管道９．殼體１０．電路接口邋１１．冷卻水接口逡逑圖２．３電主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ邋ｓｐｉｎｄｌｅ邋ｉｎｔｅｒｎａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑電主軸系統(tǒng)除了主軸外還有配套的外圍設(shè)備來支撐主軸的正常運(yùn)行

ｓ逡逑ｍ邋ｍｂＨＨＨＨＫ逡逑圖２．２電主軸外觀圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ邋ｓｐｉｎｄｌｅ邋ａｐｐｅａｒａｎｃｅ逡逑如圖２．３所示，電主軸的基本結(jié)構(gòu)組成包括轉(zhuǎn)軸、前軸承、后軸承、定子、轉(zhuǎn)子、冷逡逑卻水套和外殼等，在加工數(shù)控機(jī)床上用的電主軸后部配備有編碼齒盤，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的加工控逡逑制，前端加裝刀具夾緊裝置，實(shí)現(xiàn)刀具的夾緊和裝配，更智能的加工中心還會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換逡逑刀的功能。電主軸加工運(yùn)行中狀態(tài)劣化的主要表現(xiàn)就是精度的下降，分析主軸結(jié)構(gòu)可以直逡逑觀的了解到主軸是由前后兩個(gè)軸承進(jìn)行支撐運(yùn)轉(zhuǎn)的，隨著設(shè)備長時(shí)間的運(yùn)行軸承會(huì)因?yàn)槲镥义侠砗突瘜W(xué)的各種因素引起疲勞損耗，進(jìn)而導(dǎo)致主軸的不對(duì)中或不平衡，外在的表現(xiàn)就是振逡逑動(dòng)量的增大；同樣，由于電主軸是內(nèi)置電機(jī)，省掉了中間一系列的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)效率得逡逑到提升

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770997