面向大型数控机床的工艺可靠性评估.pdf

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1、第１６卷第１０期计算机集成制造系统Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．１０２０１０年１０月ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＯｃｔ．２０１０文章编号：１００６－５９１１（２０１０）１０－２２５０－０７面向大型数控机床的工艺可靠性评估邓超１，吴军２＋，毛宽民１，熊尧１（１．华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７４；２．华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉４３００７４）摘要：针对大型数控机床结构和加工工况复杂、可靠性数据匮乏、造成大型数控机床的可靠性评估困

2、难的问题，提出了一种基于加工过程动力学模型的工艺可靠性评估方法。通过实验识别大型数控机床动力学参数和切削力动态模型参数，建立了数控机床的加工过程动力学模型，通过拟合加工过程得到加工精度，进行工艺可靠性评估，并通过实验进行了验证。关键词：数控系统；机床；工艺可靠性；评估；动力学模型中图分类号：ＴＨ１６５．３文献标志码：ＡＰｒｏｃｅｓｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｌａｒｇｅ－ｓｉｚｅｄＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ１，ＷＵＪｕｎ２＋，ＭＡＯＫｕａｎ－ｍｉｎ１，ＸＩＯＮＧＹａｏ１ＤＥＮＧＣｈａ

3、ｏ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＤｉｇｉｔａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｗａｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｄｕｃｔｒｅｌｉａｂ

4、ｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ（ＮＣ）ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｄｕｅｔｏｉｔｓｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｌａｃｋｉｎｇｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄａｔａ．Ｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｐｒｏｃｅｓｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＡｆｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＮ

5、Ｃｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌ－ｕａｔｉｏｎｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏ

6、ｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ；ｐｒｏｃｅｓｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ机床工艺可靠性进行定量化控制的必要手段之０引言一，其主要目的是衡量数控机床是否达到预期的工艺可靠性是指数控机床在规定的期限内和设计目标和使用要求，指出数控机床加工过程中规定的生产率下，保持加工质量和实现规定的工的薄弱环节，为改进数控机床的设计、制造、工艺［１－３］艺过程的性能。也就是说，不仅要保证数控机床与维护等指明方向。初始的高精度，还要在

7、规定的使用期限内保证其数控机床的可靠性研究最早起源于２０世纪７０精度、效率和成本，数控机床工艺可靠性关注的是年代，前苏联学者在参数故障模型、工艺可靠性以及数控机床在加工过程中的功能和技术性能的保持用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法进行参数可靠性预测等方面，根性。数控机床工艺可靠性评估技术是一种对数控据数控机床在功能、结构、外载荷等方面的特殊性，收稿日期：２０１０－０６－２５；修订日期：２０１０－０９－０６。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２５Ｊｕｎｅ２０１０；ａｃｃｅｐｔｅｄ０６Ｓｅｐ．２０１０．基金项目：国家自然科学基金资助项

8、目（５０９７５１０９）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５０９７５１０９）．第１０期邓超等：面向大型数控机床的工艺可靠性评估２２５１［４］建立了数控机床可靠性技术的基本理论。当前国确定哪些是主要因素，哪些是次要因素，而且影响因内外数控机床可靠性研究的一般思路是采集和分析素之间还会相互影响，这些对最终形成的