專利名稱：五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及到加工中心領域，特指一種適用于五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試 驗方法。
背景技術：
五軸、六軸聯(lián)動加工中心是一種科技含量高、高精密度、專門用于加工復雜曲面的 機床，被公認為是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子、大型柴油機 曲軸等等加工的唯一手段，其質(zhì)量水平對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高 精醫(yī)療設備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力?？煽啃允羌庸ぶ行闹匾|(zhì)量特征，是加工中 心國際競爭力重要保證，研究加工中心可靠性意義重大。加工中心可靠性研究大多采用這樣的思路首先選取若干臺加工中心，然后通過 長時間的使用得到加工中心的故障數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)整理分類，建立相應數(shù)據(jù)庫，在這些故障 數(shù)據(jù)的基礎上進行可靠性分析，如FMFA或FMECA方法，有針對性的提出改進措施，提高加工 中心的可靠性水平；同時，利用收集到的加工中心試驗時間數(shù)據(jù)對其壽命分布進行估計，得 到產(chǎn)品的可靠性參數(shù)，對其可靠性進行評估和預測。由以上的研究思路不難看出，傳統(tǒng)方式進行加工中心可靠性試驗存在以下不足1)對加工中心的可靠性試驗集中在使用階段，只是通過現(xiàn)場試用代替可靠性試 驗。但是大量工程實踐表明，產(chǎn)品研制階段的可靠性試驗對提高產(chǎn)品可靠性水平效果更明 顯，可靠性試驗應該在研制階段就開展。2)可靠性分析所需數(shù)據(jù)主要是基于現(xiàn)場數(shù)理統(tǒng)計方法得到。由于現(xiàn)場統(tǒng)計方法采 樣周期長，信息反饋慢，而目前加工中心技術更新快、市場交貨周期短，兩者之間及不協(xié)調(diào)， 可靠性研究嚴重滯后，另外，現(xiàn)場數(shù)理統(tǒng)計方法還受環(huán)境條件和操作人員水平影響，造成失 效和故障數(shù)據(jù)的準確度不高，真實的故障原因有時很難分析出來等方面的問題。3)在加工中心可靠性試驗中，判斷加工中心的故障的判定大多數(shù)基于操作人員的 判斷，由于操作人員水平的高低不同可能對出現(xiàn)的故障不能及時準確的判定，造成故障的 發(fā)現(xiàn)不及時，甚至對加工中心帶來破壞性的損壞。因此在試驗時應及時準確判定系統(tǒng)狀態(tài)， 做出故障判斷，以保證加工中心故障數(shù)據(jù)的準確性和完整性，而現(xiàn)場使用試驗難以滿足要 求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題就在于針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一 種原理簡單、操作簡便、測量精度高、可靠性好的五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案一種五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于步驟為①在實驗室中搭建可靠性測試系統(tǒng)；②對加工中心實施預熱，檢測加工中心各項功能是否正常；
③按照典型工藝參數(shù)和方法加工試驗用工件，通過可靠性測試系統(tǒng)對加工中心狀 態(tài)進行監(jiān)測；④循環(huán)進行上述步驟②-③；通過觀察和可靠性測試系統(tǒng)對加工中心的功能和狀 態(tài)進行檢測，同時定時檢測加工中心精度，以判斷是否發(fā)生精度嚴重衰退或喪失，并判定故 障；⑤統(tǒng)計加工中心累計無故障工作時間Ttl、故障次數(shù)R以及修復時間T1，計算加工中 心的可靠性指標，評估其可靠性水平。作為本發(fā)明的進一步改進所述步驟①中，所述實驗室中環(huán)境溫度為25士5°C，相對濕度為40% 75%，采用 標準大氣壓。所述步驟①中，所述可靠性測試系統(tǒng)包括監(jiān)測加工中心狀態(tài)的振動測量裝置、噪 聲測量裝置、溫度測量裝置、控制裝置以及精度測量儀器。所述步驟②中，所述加工中心預熱一般在加工中心停止中斷試驗4小時以上后重 新試驗時進行。所述步驟③，所述試驗用工件為整體式葉輪所用毛坯，毛坯主體為Φ220Χ80的 圓柱體，毛坯的尾端有Φ120Χ40的小圓柱段，毛坯材料為硬鋁。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明將試驗放在實驗室進行，采用現(xiàn)場使用相同的環(huán)境，并且有專門的試驗 設備和專業(yè)人員，對試驗過程進行監(jiān)測和記錄，得到的可靠性數(shù)據(jù)及時、準確、可靠；(2)本發(fā)明采用加工葉輪的方法能夠充分考核加工中心各項功能，葉輪的加工過 程涉及到加工中心主軸變速、進給、換刀、冷卻、多軸聯(lián)動等幾乎所有功能，再配合適當?shù)墓?藝參數(shù)可以全面的考核加工中心各方面的性能；(3)本發(fā)明在試驗過程中，加工中心的故障不再單純依靠操作人員觀察判定，而是 由技術人員通過自身觀測和利用可靠性測試系統(tǒng)對加工中心的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，獲得加 工中心的狀態(tài)，以判定是否發(fā)生故障，避免了操作人員技術水平高低不同帶來的故障判定 不準確、不及時的情形，因此能夠更及時準確判定系統(tǒng)狀態(tài)，做出故障判斷，保證加工中心 故障數(shù)據(jù)的準確性和完整性。(4)本發(fā)明試驗中出現(xiàn)的故障由專業(yè)人員及時維修處理，相對現(xiàn)場試驗需要返廠 維修來說，大大減少了維修環(huán)節(jié)的時間。另外由于試驗集中在實驗室進行，試驗的時間可以 根據(jù)試驗的進程安排，使得時間利用率提高，提高了可靠性試驗效率，縮短可靠性試驗的周 期。


圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明在具體應用實例中試驗用葉輪毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明在具體應用實例中加工完成的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明在具體應用實例中進行故障判定的流程示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的加工中心可靠性試驗方法，主要是在實驗室條件 下，將整體式內(nèi)燃機葉輪的加工過程作為加工中心可靠性試驗過程，來考核加工中心在規(guī) 定時間內(nèi)的性能。其具體步驟為(1)在實驗室條件下搭建可靠性測試系統(tǒng)，并對可靠性測試系統(tǒng)及其他測量設備 儀器進行調(diào)試，保證能夠有效監(jiān)測和檢測加工中心狀態(tài)。(2)對加工中心實施預熱，檢測加工中心各項功能是否正常，出現(xiàn)問題及時記錄和 處理。在做好準備工作后，預熱加工中心一段時間，初步檢測加工中心各項功能是否正常， 預熱按照下列內(nèi)容進行1、用數(shù)控裝置指令控制主軸轉(zhuǎn)速，進行低、中、高三檔轉(zhuǎn)速變換正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及啟動、 停止試驗；每個動作變換進行3次。2、用數(shù)控裝置指令控制X，Y，Z，A，C坐標軸進給，進給量按低、中、高三檔及快速變 換，其行程應為全行程，快速進給的行程應大于全行程之半。每個動作進行3次。3、用數(shù)控裝置指令控制刀庫逐位轉(zhuǎn)換、越位轉(zhuǎn)換以及松抓刀試驗。每個動作進行3次。4、對加工中心進行試驗，試驗液壓、潤滑、冷卻系統(tǒng)等性能，要求調(diào)整方便，動作靈 活、潤滑良好，冷卻充分，不滲漏。在規(guī)定系統(tǒng)壓力下，試驗液壓控制的各部件動作的準確性 和可靠性。(3)按照典型工藝參數(shù)和方法加工試驗用工件，通過可靠性測試系統(tǒng)對加工中心 狀態(tài)進行監(jiān)測，及時準確判斷和記錄加工過程中出現(xiàn)的各種故障。完成加工中心預熱后，進行可靠性試驗，試驗過程為按照預定工藝參數(shù)加工整體 式燃氣發(fā)動機葉輪，其工藝過程如表1所示表1葉輪加工工藝過程
權(quán)利要求
1.一種五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于步驟為①在實驗室中搭建可靠性測試系統(tǒng)；②對加工中心實施預熱，檢測加工中心各項功能是否正常；③按照典型工藝參數(shù)和方法加工試驗用工件，通過可靠性測試系統(tǒng)對加工中心狀態(tài)進 行監(jiān)測；④循環(huán)進行上述步驟② ③；通過觀察和可靠性測試系統(tǒng)對加工中心的功能和狀態(tài)進 行檢測，同時定時檢測加工中心精度，以判斷是否發(fā)生精度嚴重衰退或喪失，并判定故障；⑤統(tǒng)計加工中心累計無故障工作時間Ttl、故障次數(shù)R以及修復時間T1,計算加工中心的 可靠性指標，評估其可靠性水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于所述步 驟①中，所述實驗室中環(huán)境溫度為25士5°C，相對濕度為40% 75%，采用標準大氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于所 述步驟①中，所述可靠性測試系統(tǒng)包括監(jiān)測加工中心狀態(tài)的振動測量裝置、噪聲測量裝置、 溫度測量裝置、控制裝置以及精度測量儀器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于所 述步驟②中，所述加工中心預熱一般在加工中心停止中斷試驗4小時以上后重新試驗時進 行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其特征在于所 述步驟③，所述試驗用工件為整體式葉輪所用毛坯，毛坯主體為Φ220Χ80的圓柱體，毛坯 的尾端有Φ120Χ40的小圓柱段，毛坯材料為硬鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種五軸聯(lián)動加工中心的可靠性試驗方法，其步驟為①在實驗室中搭建可靠性測試系統(tǒng)；②對加工中心實施預熱，檢測加工中心各項功能是否正常；③按照典型工藝參數(shù)和方法加工試驗用工件，通過可靠性測試系統(tǒng)對加工中心狀態(tài)進行監(jiān)測；④循環(huán)進行上述步驟②-③；通過觀察和可靠性測試系統(tǒng)對加工中心的功能和狀態(tài)進行檢測，同時定時檢測加工中心精度，以判斷是否發(fā)生精度嚴重衰退或喪失，并判定故障；⑤統(tǒng)計加工中心累計無故障工作時間T0、故障次數(shù)R以及修復時間T1，計算加工中心的可靠性指標，評估其可靠性水平。本發(fā)明具有原理簡單、操作簡便、測量精度高、可靠性好等優(yōu)點。
文檔編號G01D21/00GK102059584SQ20101054618
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者于乃輝, 尚建忠, 張春華, 張詳坡, 王卓, 陳循, 陶俊勇 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學