链式刀库可靠性试验与状态监测系统研制

发布时间：2017-09-23 14:46

  本文关键词：链式刀库可靠性试验与状态监测系统研制

  更多相关文章： 链式刀库 可靠性 试验系统 状态监测

【摘要】：链式刀库及机械手自动换刀装置（以下简称链式刀库）是影响加工中心可靠性水平的关键功能部件之一。据统计，国产链式刀库的可靠性远低于国外同类产品，导致了国产加工中心的可靠性无法达到国际先进水平，限制了数控机床行业的发展。实验室加速试验是评估数控机床功能部件可靠性的有效方法之一，通过研制可靠性试验系统可以进行台架加速试验，主动激发故障，短期内发现其薄弱环节，有针对性的提出改进措施。 本文结合吉林省科技发展计划课题“数控机床关键功能部件系列可靠性试验系统的研制”，研制链式刀库可靠性试验系统，并开展刀库状态监测研究。通过实验室台架加速试验可以激发刀库故障，收集故障数据。 本文的主要研究内容包括： （1）研制可靠性试验系统的硬件系统，包括机械系统和电气系统。采用机械主轴与链式刀库配合实现自动换刀功能，对二者的支撑结构分别进行有限元分析，并保证机械手刀臂轴线与主轴轴线的同轴度；设计试验系统的电气原理图，并构建电气系统，系统以PLC作为下位机、工业控制计算机为上位机对刀库换刀过程实施控制。 （2）开发可靠性试验系统的软件系统，包括下位机和上位机的控制程序。根据链式刀库换刀时序图编写下位机PLC换刀程序，实现一次完整的选刀、换刀过程；使用Visual C++软件编写上位机试验程序，完成下位机控制、试验模式选择、试验数据显示和数据库管理等功能。 （3）研制链式刀库的状态监测系统。通过无线振动传感器监测机械手卡刀故障，并进行试验分析。用经验模态分解法对原始振动信号进行去噪预处理，再用短时傅里叶变换（Hamming窗函数）分析信号的时频特性，分别绘制机械手空刀和满刀两种情况下的能量谱图，并提取信号特征，，进行卡刀状态识别。 本文研制的可靠性试验与状态监测系统为研究链式刀库的可靠性提供了试验条件，具有重要的工程实践意义。
【关键词】：链式刀库 可靠性 试验系统 状态监测
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源与背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10-11
• 1.2 课题研究目的与意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.3.1 国外研究现状12
• 1.3.2 国内研究现状12-13
• 1.4 主要研究内容13-16
• 第2章 试验系统总体方案16-32
• 2.1 试验系统分析16-21
• 2.1.1 链式刀库及主轴16-18
• 2.1.2 链式刀库换刀动作18-20
• 2.1.3 试验系统功能分析20-21
• 2.2 试验系统机械方案设计21-24
• 2.3 试验系统电气方案设计24-27
• 2.3.1 电路设计24-25
• 2.3.2 电器元件选型25-26
• 2.3.3 链式刀库气压回路26-27
• 2.4 试验系统控制方案设计27-29
• 2.4.1 下位机设计28
• 2.4.2 上位机设计28-29
• 2.5 链式刀库状态监测方案设计29
• 2.6 本章小结29-32
• 第3章 机械系统研制与下位机控制32-50
• 3.1 机械支撑结构设计32-36
• 3.1.1 刀库支架强度分析32-33
• 3.1.2 主轴架设计与分析33-35
• 3.1.3 打刀过程分析35-36
• 3.2 机械手与主轴对刀分析36-37
• 3.3 下位机 PLC 硬件设计37-42
• 3.3.1 PLC 选型37-39
• 3.3.2 PLC 电路设计39-41
• 3.3.3 PLC 模拟输入输出模块41-42
• 3.4 下位机 PLC 程序设计42-48
• 3.4.1 程序设计总体方案42-44
• 3.4.2 准备换刀44-45
• 3.4.3 就近选刀45-46
• 3.4.4 换刀动作46-47
• 3.4.5 数据库相关47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 上位机控制系统50-64
• 4.1 上位机控制方案50-52
• 4.1.1 上位机开发环境50-51
• 4.1.2 试验方案设计51-52
• 4.2 通信协议52-56
• 4.2.1 上位机链接52-54
• 4.2.2 Host Link 通信54-56
• 4.3 上位机控制程序56-61
• 4.3.1 窗体初始化57
• 4.3.2 自动换刀57-60
• 4.3.3 手动换刀60-61
• 4.4 数据库管理61-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 链式刀库状态监测系统64-84
• 5.1 状态监测系统设计64-67
• 5.1.1 故障数据分析64-65
• 5.1.2 监测系统硬件65-66
• 5.1.3 监测系统软件66-67
• 5.2 试验分析方法67-72
• 5.2.1 经验模态分解67-70
• 5.2.2 短时傅里叶变换70-72
• 5.3 链式刀库机械手振动状态监测72-83
• 5.3.1 状态监测试验方案72-74
• 5.3.2 状态监测数据分析74-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第6章 总结与展望84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士期间所发表的论文和专利90-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 龙泉;刘永前;杨勇平;;状态监测与故障诊断在风电机组上的应用[J];现代电力;2008年06期

2 蔡亲民;试论数控机床及数控系统可靠性的特征量[J];机床;1992年07期

3 李南;卢晓红;韩鹏卓;武文毅;;数控机床及其关键功能部件可靠性研究综述[J];组合机床与自动化加工技术;2012年11期

4 树志;对数控系统可靠性、稳定性的一些认识──谈数控系统抗干扰措施[J];机床;1976年03期

本文编号：905867