盘式刀库及机械手加速寿命试验与评估方法研究

盘式刀库及机械手加速寿命试验与评估方法研究

摘要：本文论述了盘式刀库及机械手的寿命分布模型和加速寿命试验方法，针对QY011盘式刀库及机械手进行了小子样定时截尾测定试验，选取振动作为加速应力，得到一批加速应力下的试验数据。通过建立超过概率权重矩法威布尔模型和逆幂律模型为加速模型，分析了在特定应力水平下的可靠性寿命指标，根据加速模型及试验数据的统计分析，计算出正常负载水平下盘式刀库及机械手的寿命指标和可靠性水平。

关键词：加速寿命试验；盘式刀库及机械手；威布尔模型

前言

盘式刀库及机械手是集机、电、液、气和计算机控制等技术于加工中心一体的重要换刀装置，随着加工中心复合功能的增多和密集型技术的植入，不可靠因素和故障隐患随之增多，加工中心自动换刀系统性能的好坏直接影响到加工效率的高低。因此，对盘式刀库及机械手进行可靠性试验是势在必行的，传统的可靠性试验通常会需要很多试验样本或者较长的试验时间，所以，为了快速有效的评定产品的可靠性水平就需要进行加速寿命试验。通过加速寿命试验不断的进行故障排除和结构优化，从而实现其平均无故障时间的显著增长，提高刀库的可靠性水平[1]。

加速寿命试验是在进行合理统计假设的基础上，在较短的时间周期内，利用与物理失效规律相关的统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得的信息进行转换，得到产品在额定应力水平特征下的可复现数值估计的一种试验方法[2]。

本文主要研究了盘式刀库及机械手的加速寿命试验方法，对刀库的可靠性试验与评估有参考借鉴作用。

1. 盘式刀库及机械手加速寿命试验系统构成

盘式刀库及机械手的加速寿命试验系统试验装置主要由试验台架、测控系统、动力系统以及盘式刀库及机械手组成，QY011盘式刀库及机械手的主要技术参数如下表1所示，其中刀库的库存容量为22把刀，单把刀具最大重量为20kg，满刀的最大重量为400kg。盘式刀库的试验台架主要由支撑组件、滑动模块、模拟主轴等组成。支撑组件包括底座、调整垫板、横梁、台架及支架；滑动模块釆用目前比较通用的十字滑台；模拟主轴与车铣复合加工中心用实际主轴结构相同，仅去除主轴中的旋转功能。本试验采用测控系统独立于系统本身的802D控制系统，利用测控传感器可以检测盘式刀库及机械手的位置精度、机械振动、刀具平稳状况、转速扭矩和现场的工况噪声等参数。

综上所述，通过釆用小子样加速寿命试验，得出该盘式刀库及机械手在正常