發(fā)布時(shí)間：2021-11-23 03:16

　　國(guó)產(chǎn)五軸工具磨削中心作為高端機(jī)床已經(jīng)廣泛應(yīng)用于刀具生產(chǎn)等行業(yè),但是相比較國(guó)外同類型設(shè)備存在可靠性低、維護(hù)成本高的問(wèn)題,因此研究五軸工具磨削中心數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及健康預(yù)警與故障診斷技術(shù),有助于提高國(guó)產(chǎn)五軸工具磨削中心的設(shè)備利用率和智能化程度,降低設(shè)備維護(hù)損耗,增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)五軸工具磨削中心的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。研究五軸工具磨削中心數(shù)據(jù)采集技術(shù)。本文以國(guó)產(chǎn)五軸工具磨削中心為研究對(duì)象,根據(jù)歷史故障數(shù)據(jù)并結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),總結(jié)常見故障現(xiàn)象和故障種類,分析主要故障原因,從而確定關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)。進(jìn)一步基于數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,安裝外置振動(dòng)傳感器,制定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集方案,編寫數(shù)據(jù)采集程序,并開展驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),成功采集了設(shè)備加工狀態(tài)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了方案可行性。建立基于B/S架構(gòu)的五軸工具磨削中心狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)�；趓eact框架設(shè)計(jì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)頁(yè)端界面,實(shí)現(xiàn)用戶登錄驗(yàn)證及權(quán)限管理和機(jī)床信息管理及加工狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示等功能。進(jìn)一步開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)研究,基于數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析,運(yùn)用針對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)優(yōu)化的TimescaleDB搭建數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢測(cè)試,結(jié)果證明相比PostgreSQL平均縮短了31.3%的查詢... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

所示，五軸工具磨削中心主要由機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)組成

碩士學(xué)位論文面向五軸工具磨削中心的健康預(yù)警和故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究9機(jī)和各進(jìn)給軸電機(jī)處分別裝有編碼器和圓光柵，直線軸導(dǎo)軌端裝有高精度光柵尺。PLC系統(tǒng)將控制各類輔助系統(tǒng)，主要包括控制電磁閥給各軸提供冷卻液和潤(rùn)滑的液壓?jiǎn)卧�、控制氣�?dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的氣壓?jiǎn)卧涂刂粕舷铝系纳舷铝蠁卧�。PLC系統(tǒng)GNC61數(shù)控系統(tǒng)液壓?jiǎn)卧舷铝蠁卧M(jìn)給單元砂輪電主軸單元伺服驅(qū)動(dòng)單元檢測(cè)反饋單元輸入裝置：鍵盤、鼠標(biāo)輔助單元輸出裝置：HMI顯示器機(jī)床本體氣壓?jiǎn)卧獔D2.2五軸工具磨削中心組成結(jié)構(gòu)2.2五軸工具磨削中心常見故障分析圖2.3五軸工具磨削中心故障情況數(shù)統(tǒng)計(jì)五軸工具磨削中心故障具有范圍廣和故障種類多的特點(diǎn)。根據(jù)五軸工具磨削中心結(jié)構(gòu)，主要可以分為數(shù)控系統(tǒng)故障、機(jī)械系統(tǒng)故障和輔助系統(tǒng)故障等。數(shù)控系統(tǒng)故障包括：控制軟件參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、加工軟件邏輯錯(cuò)誤等。機(jī)械系統(tǒng)故障是五軸工具磨削中心的主要故障源，根據(jù)部件具體位置可以分為主軸部件故障、進(jìn)給軸部件故障等。其故障形式包括電機(jī)故障、軸承故障、聯(lián)軸器故障和內(nèi)置傳感器故障等。輔助系統(tǒng)故障包括：液壓系統(tǒng)故障、氣動(dòng)系統(tǒng)故障、油霧分離器故障和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障等。如圖2.3所示，該型號(hào)五軸工具磨削中心較為常見的故障組件為砂輪電主軸組件、進(jìn)給軸組件和上下料機(jī)械手組件，分別占27%，33%和30%，因此將對(duì)砂輪電主軸組件、進(jìn)給軸組件和上下料機(jī)械手組件故障進(jìn)行詳細(xì)研究。

2五軸工具磨削中心運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究碩士學(xué)位論文102.2.1砂輪電主軸組件故障分析圖2.4砂輪電主軸組件示意圖如圖2.4所示為砂輪電主軸組件，主軸電機(jī)需要帶動(dòng)砂輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，需要具有高轉(zhuǎn)速、高精度和高穩(wěn)定性，因此將使用高速同步電機(jī)。高速同步電機(jī)具有體積小，扭矩大，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，使用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)避免傳動(dòng)裝置帶來(lái)傳動(dòng)誤差，提升系統(tǒng)精度和可靠性。主軸組件上端和C軸相連，可以繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)±100°。根據(jù)分析工廠記錄的設(shè)備故障數(shù)據(jù)，砂輪電主軸組件的主要故障現(xiàn)象包括：（1）加工過(guò)程中主軸異響，有燒焦味；（2）手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪時(shí)松緊不均勻；（3）砂輪磨損快，更換周期短；（4）加工時(shí)間延長(zhǎng)，加工工件尺寸不穩(wěn)定，表面有振紋；而導(dǎo)致砂輪電主軸組件故障的故障原因有：（1）主軸電機(jī)損壞；（2）主軸驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分器損壞;（3）切削液進(jìn)入軸承導(dǎo)致軸承損壞；（4）主軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤；其中，主軸軸承損壞是砂輪電主軸組件的主要故障形式。在加工過(guò)程中，主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致切削液被飛濺到主軸軸承外側(cè)，而主軸軸承的密封防護(hù)通過(guò)潤(rùn)滑脂實(shí)現(xiàn)，潤(rùn)滑脂在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生損耗并沒有及時(shí)填充，則用于主軸軸承的密封防護(hù)就會(huì)失效，切削液就可能會(huì)進(jìn)入主軸軸承。五軸工具磨削中心使用的切削液具有一定的腐蝕性，在切削液長(zhǎng)期作用下，軸承內(nèi)外圈和滾珠的作用面會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕，因此主軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)負(fù)載率和隨動(dòng)誤差等數(shù)據(jù)周期性增加、發(fā)出異響、手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)松緊不均勻和加工工件尺寸不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
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