本文選題：數(shù)控機床　切入點：滾珠絲杠副　出處：《西南交通大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：數(shù)控機床作為高技術含量的現(xiàn)代化“工業(yè)母機”,是實現(xiàn)制造技術和裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎裝備,其性能、質量和擁有量已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。滾珠絲杠副作為數(shù)控機床的關鍵部件,在使用過程中不可避免地存在著服役壽命衰退的現(xiàn)象,滾珠絲杠副服役壽命的衰退會引起機床加工工件的精度下降,嚴重時會引起機床振動、降低工件的合格率�？紤]到滾珠絲杠副訂貨周期長、采購價格高等特點,若提前采購大量備件,將占用企業(yè)大量流動資金；若發(fā)生故障后再采購,因機床停機造成的停產(chǎn)損失更為嚴重,進而影響產(chǎn)品的市場競爭力。針對上述問題,本文進行了如下研究工作：1.在研究了國內(nèi)外相關資料和現(xiàn)場調研的基礎上,提出了兼顧滾珠絲杠副使用工況和用戶對滾珠絲杠副性能具體需求的滾珠絲杠副服役壽命的描述計算方法。該描述方法更符合滾珠絲杠副現(xiàn)場應用的實際需求。結合滾珠絲杠副相關的國家標準,分析了滾珠絲杠副精度、摩擦力矩等關鍵性能,建立了滾珠絲杠副服役壽命評價體系,給出了滾珠絲杠副綜合性能評價方法和服役壽命計算方法。2.研發(fā)了滾珠絲杠副加速壽命退化試驗裝置。該試驗裝置通過伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)了滾珠絲杠副軸向載荷的可控加載,通過加速壽命退化試驗在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了滾珠絲杠副全壽命周期試驗數(shù)據(jù)的監(jiān)測與采集,為滾珠絲杠副服役壽命預測技術研究提供了良好的試驗平臺。3.在對試驗監(jiān)測信號進行時域、頻域和時頻域分析的基礎上,提出了變特征預測滾珠絲杠副服役壽命的新方法。該方法采用相關系數(shù)法自動選擇監(jiān)測特征,提高了滾珠絲杠副服役壽命的預測精度,有利于滾珠絲杠副服役壽命在線預測系統(tǒng)的實現(xiàn)。4.基于在線自學習的雙模型結構,建立了滾珠絲杠副服役壽命預測模型,該模型具有運算速度快、可移植性強等優(yōu)點,有利于實現(xiàn)滾珠絲杠副服役壽命的在線預測。5.提出了一種滾珠絲杠副性能退化的圖示化分析方法,該方法以圖形的方式直觀地表示出滾珠絲杠副各部分的性能退化分布狀態(tài),為滾珠絲杠副服役壽命的判定和滾珠絲杠副的維護保養(yǎng)提供了直觀可靠的維護依據(jù),有利于提高數(shù)控機床的工作效率和加工零件的產(chǎn)品質量。本文對滾珠絲杠副服役壽命評價體系、加速壽命退化試驗、信號處理、壽命預測模型等研究領域進行了積極探索,解決了滾珠絲杠副服役壽命預測技術實用化進程中出現(xiàn)的若干問題,實現(xiàn)了滾珠絲杠副服役壽命的準確預測,為滾珠絲杠副性能退化分布狀態(tài)的圖示化表達提供了一種新的思路,豐富和發(fā)展了滾珠絲杠副服役壽命預測技術。
[Abstract]:As a modern "industrial mother machine" with high technology content, NC machine tool is an important basic equipment to realize the modernization of manufacturing technology and equipment. Quality and possession have become an important indicator to measure the level of industrial modernization in a country. As a key component of CNC machine tools, the service life of the ball screw pair is inevitably declining. The decline of the service life of the ball screw pair will cause the precision of the machined workpiece to decrease, and when it is serious, it will cause the machine tool to vibrate and reduce the qualified rate of the workpiece. Considering the long ordering period and the high purchase price of the ball screw pair, If a large number of spare parts are purchased in advance, they will occupy a large amount of liquid capital of the enterprise. If the purchase occurs after failure, the shutdown losses caused by machine tool downtime will be more serious, which will further affect the market competitiveness of the products. In this paper, the following research work is carried out: 1. On the basis of studying the relevant information and field investigation at home and abroad, This paper presents a description and calculation method for the service life of the ball screw pair, which takes into account the working conditions of the ball screw pair and the requirements of the users for the performance of the ball screw pair. The description method is more in line with the actual requirements of the field application of the ball screw pair. Combined with the national standards related to ball screw pairs, The key performances of ball screw pair, such as precision and friction moment, are analyzed, and the service life evaluation system of ball screw pair is established. The comprehensive performance evaluation method and service life calculation method of the ball screw pair are given. 2. The accelerated life degradation test device of the ball screw pair is developed. The device realizes the controllable loading of the axial load of the ball screw pair through the servo control system. Through the on-line monitoring system of accelerated life degradation test, the whole life cycle test data of ball screw pair are monitored and collected. It provides a good test platform for the research of service life prediction technology of ball screw pair. 3. Based on the analysis of test monitoring signal in time domain, frequency domain and time frequency domain, A new method for predicting the service life of ball screw pairs with variable features is proposed. The correlation coefficient method is used to automatically select the monitoring features, which improves the prediction accuracy of the service life of ball screw pairs. 4. Based on the double model structure of on-line self-learning, the service life prediction model of ball screw pair is established. The model has the advantages of fast operation speed, strong portability and so on. This paper presents a graphical analysis method for the performance degradation of the ball screw pair, which can visually express the performance degradation distribution of each part of the ball screw pair in a graphic manner, and the method is helpful to realize the on-line prediction of the service life of the ball screw pair, which is helpful to realize the on-line prediction of the service life of the ball screw pair. It provides an intuitionistic and reliable maintenance basis for the service life of the ball screw pair and the maintenance of the ball screw pair. In this paper, the service life evaluation system of ball screw pair, accelerated life degradation test, signal processing, life prediction model and other research fields are actively explored. Some problems appeared in the practical process of service life prediction of ball screw pair are solved, and the accurate service life prediction of ball screw pair is realized. It provides a new idea for the graphical representation of the performance degradation distribution state of the ball screw pair, and enriches and develops the service life prediction technology of the ball screw pair.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

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本文編號：1563553