【摘要】：在我國經(jīng)濟增長邁入新常態(tài)的背景下,隨著自動化技術(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)以機遇和挑戰(zhàn)。高速精密數(shù)控機床是裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,而高速精密數(shù)控機床的工作性能首先取決于高速主軸的性能。電主軸單元是實現(xiàn)高速精密加工的關(guān)鍵部件,同時也是機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,也會因長期使用導(dǎo)致精度明顯下降而需要維護、保養(yǎng)或檢修。掌握高速電主軸系統(tǒng)的運行狀態(tài)對于提高數(shù)控機床的加工效率、合理安排設(shè)備維護和延長設(shè)備使用壽命都具有非常重要的實際意義。本文以100MD60Y4型電主軸為研究對象,分析影響電主軸運行狀態(tài)的主要指標(biāo),建立優(yōu)化組合權(quán)重的運行狀態(tài)評價模型,對電主軸的運行狀態(tài)評價方法展開研究,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,確定振動量、溫升量和電機工作效率作為評價電主軸運行狀態(tài)的評價指標(biāo)。(2)通過合理的賦權(quán)方法建立的加權(quán)綜合指標(biāo)將主軸各評價指標(biāo)包含的信息進行融合,確定高速電主軸運行狀態(tài)各評價指標(biāo)的權(quán)重,運用最優(yōu)化原理將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法進行結(jié)合對指標(biāo)進行賦權(quán)。(3)建立電主軸運行狀態(tài)評價的狀態(tài)數(shù)據(jù)模型,通過k均值聚類方法對實驗數(shù)據(jù)進行聚類分析,對數(shù)據(jù)類別進行初步劃分再經(jīng)過模糊分析進行狀態(tài)等級分類。(4)建立電主軸運行狀態(tài)在線評價模型,通過Fisher判別法對樣本數(shù)據(jù)的狀態(tài)等級進行特征匹配,實現(xiàn)對電主軸運行狀態(tài)的在線評價和劣化原因追溯。實驗結(jié)果表明,本文提出的高速電主軸運行狀態(tài)評價方法可以較為清晰地判別得到電主軸的不同運行狀態(tài),并由貢獻圖法通過不同變量對劣化過程的貢獻量找到劣化的主要指標(biāo),由評價指標(biāo)體系追溯劣化原因,證明評價模型具有可行性和實用性。本研究能夠為高速主軸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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659
【圖文】：

體的流通同樣也會起到降溫的作用。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N￣，邐－４－＜Ｃ邋３＞邋一￣￣邋Ｌｑ邐邐－ｆｉ逡逑＇空壓機壓力控制器＇ｄ邐一＾邋Ｉ逡逑｜電參ｆ邋ｊ邐ｉ邐儲氣罐邐流量計邋」逡逑｜測試儀｜，邐＿邐；邐．邐夕逡逑狀態(tài)反饋邋個邋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)控機床上用的電主軸后部配備有編碼齒盤，實現(xiàn)閉環(huán)的加工控逡逑制，前端加裝刀具夾緊裝置，實現(xiàn)刀具的夾緊和裝配，更智能的加工中心還會實現(xiàn)自動換逡逑刀的功能。電主軸加工運行中狀態(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軸承進行支撐運轉(zhuǎn)的，隨著設(shè)備長時間的運行軸承會因為物逡逑理和化學(xué)的各種因素引起疲勞損耗，進而導(dǎo)致主軸的不對中或不平衡，外在的表現(xiàn)就是振逡逑動量的增大；同樣，由于電主軸是內(nèi)置電機，省掉了中間一系列的傳動裝置，傳動效率得逡逑到提升，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也會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)控機床上用的電主軸后部配備有編碼齒盤，實現(xiàn)閉環(huán)的加工控逡逑制，前端加裝刀具夾緊裝置，實現(xiàn)刀具的夾緊和裝配，更智能的加工中心還會實現(xiàn)自動換逡逑刀的功能。電主軸加工運行中狀態(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軸承進行支撐運轉(zhuǎn)的，隨著設(shè)備長時間的運行軸承會因為物逡逑理和化學(xué)的各種因素引起疲勞損耗，進而導(dǎo)致主軸的不對中或不平衡，外在的表現(xiàn)就是振逡逑動量的增大；同樣，由于電主軸是內(nèi)置電機，省掉了中間一系列的傳動裝置，傳動效率得逡逑到提升

【參考文獻】

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本文編號：2770997