基于贝叶斯网络推理的数控机床元动作装配情景异常识别

针对机床的机械故障频发且装配因素难以识别的问题,提出了基于贝叶斯网络的机床装配情景异常推理识别方法。以机械零部件多尺度运动分析为切入点,建立了机床功能-元动作的多尺度映射模型,利用故障模式及影响分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)方法建立了机床元动作单元关键装配情景构成模型。基于装配情景构成模型建立了元动作单元装配情景的贝叶斯网络结构,利用证据推理法实现了元动作单元装配情景异常概率的智能推理。以蜗轮转动元动作单元为例,构建了蜗轮转动单元装配情景初始贝叶斯网络,获取了蜗轮转动元动作输出的异常概率(由装配因素引起)为2.35%;以蜗轮转动故障为起点进行了贝叶斯网络反向推理,识别出导致蜗轮转动故障的各装配情景异常概率。元动作装配情景的异常识别为实现机床故障装配因素的追溯提供理论依据。     

机械产品可靠性研究的新进展——元动作可靠性理论

比较了机械产品与电子产品之间的差异,全面分析了机械产品传统可靠性分析方法存在的主要问题,给出元动作可靠性的理论依据,介绍了元动作可靠性的理论体系,讨论了元动作可靠性理论的关键技术。实践证明,采用元动作方法开展机械产品的可靠性设计与分析,方法的针对性非常强,有助于提高机械产品的可靠性。     

基于多体系统理论的数控机床误差建模

基于多体系统运动学理论的基本原理并结合一台专用数控机床，阐述了多体系统的拓扑结构，低序体阵列，以及特征矩阵的构建方法。分析了多体系统有误差运动的基本规律，研究了根据特征矩阵得到综合误差的算法。     

基于任务的数控机床加工过程可靠性建模技术研究

在分析现有数控机床可靠性建模研究局限性的基础上,将元任务引入到数控机床的可靠性研究领域,介绍了元任务的概念,建立了结构化的任务分解模型,利用GO法建立了元任务的动态可靠性模型,分析了各元任务和元任务组之间的关系.利用马尔可夫方法建立了元任务组的动态可靠性模型,并以该方法建立了某型国产加工中心的动态可靠性模型.     

[可靠性建模及试验技术]基于元动作模块的多轴数控机床精度分析

为充分发挥多轴数控机床大数据的价值,降低运动精度的预测难度,提出了基于元动作模块的精度分析方法。采用多体模型描述机床运动系统的结构和运动关系,利用旋量理论和微分方法推导了用于运动精度评价的坐标误差模型;规划了多轴数控机床大数据驱动的精度分析的结构框架,并重点论述了以元动作模块为基本组成单元的分布式元动作数据库的构建方法,该方法充分发挥历史大数据和实时动态数据的价值,保证了机床运动系统的仿真和精度预测的稳定性与准确性。通过对五轴联动加工中心的刀具运动系统的实例分析,验证了精度分析方法的简便性和适用性。     

面向元动作的机械传动系统可靠性分配方法

针对机械传动系统可靠性分配中存在的不确定性问题,提出了一种对不确定性进行量化的机械传动系统可靠性分配方法.利用"功能运动动作"的分解方法提取了传动系统中可靠性分配的最小粒度(即元动作);根据元动作的可靠性数学模型,提出了一种基于低阶逼近的Sobol'法的传动系统灵敏度计算方法,量化了传动系统中各个元动作的可靠性灵敏度,...     

基于元动作理论的驱传系统数字孪生模型构建

针对面向实际工程应用的数字孪生技术,探索了基于元动作理论的机电设备驱传系统数字孪生体模型框架的构建及其关键技术。阐述了从零部件到元动作理论的历史渊源,对元动作理论的相关概念及其引入数字孪生技术的原由进行了介绍,对比了其与传统方法的不同,在此基础上从元动作的优势和特点出发,以元动作理论为底层架构,将其引入驱传系统的数字孪生技术。提出驱传系统数字孪生体的内涵并详细定义了单元级、链级、系统级孪生体3个层次,搭建了基于元动作理论的驱传系统数字孪生体的五维框架。以某型号数控转台的驱传系统为例构建了实时监控数字孪生系统实例,给出了数字孪生技术的应用框架,验证了该数字孪生模型具有一定的实际意义与工程应用价值。     

基于任务的数控机床模糊可靠性分配方法

在分析现有数控机床可靠性分配技术局限的基础上,针对数控机床加工零件过程的动态性特征,将多阶段任务系统理论和任务可靠性原理结合起来,提出一种基于任务的可靠性分配方法。根据数控机床加工零件总任务的实际情况,建立数控机床的任务剖面层次模型。通过对数控机床元任务层的分析与研究,确定了运行时间、重要程度、复杂程度、技术水平和工作状况5个影响可靠性分配的重要因素。运用模糊集理论,充分考虑到多领域专家的意见和数控机床研发过程的风险性,定义了一种判定模糊真值的函数,给出一种确定隶属度的方法,并建立起数控机床可靠性分配指标体系和权重,以及元任务的模糊评判矩阵。以一个数控机床主加工元任务组为例,证明了该方法的可用性。     

基于灰色系统理论的数控机床可靠性预计研究

数控装备的高水平和复杂化,使机床在运转和使用过程中发生整机故障或初始性能失效的机会也明显增多.为了预计数控机床的可靠性,建立了基于灰色系统理论的可靠性预计模型,对数控系统开发过程及现场使用的可靠性水平的评定拓宽了思路.并用MATLAB软件对所建立的模型进行了实际故障数据验证.通过MATLAB软件进行仿真验证,结果表明,此方案准确有效,不仅可以节省大量时间和资源,更可以提供有效信息,为数控机床的设计决策提供依据.     

面向数控机床装配精度预测的元动作误差建模技术

装配是保证产品质量的重要环节,而装配精度是装配过程的重要度量指标。为预测数控机床最终装配精度,利用"功能-运动-动作(Function-Movement-Action,FMA)"的功能分解原则对机床的装配过程进行结构化分析,将机床分解至基本动作单元-元动作;构建基于元动作的装配误差传递层次架构图,清晰地表达了各装配单元间的装配关系及几何特征之间的逻辑关系;以几何特征误差在装配过程中的传递与积累为基础,构建多层次状态空间模型预测数控机床最终装配精度;以某数控加工中心的Z轴进给功能装配单元为例,验证了该方法在机床装配误差预测中的可行性。     

数控机床早期故障消除技术

针对国产数控机床可靠性差的问题,从故障率浴盆曲线建模分析入手,量化确定了机床的早期故障区,深入分析了早期故障产生的原因,结合可靠性试验技术,阐述了早期故障消除技术的机理,在此基础上建立了早期故障消除的技术体系, 阐述了早期故障消除过程,即故障收集、故障分析、可靠性试验、故障消除阶段的研究思路、内容和方法。最后将该技术运用到数控机床生产企业,案例表明,该技术可以有效提高数控机床的可靠性。      

数控机床热误差特性分析

对数控机床在主轴空转和实切状态下的热误差特性进行了比对分析。利用模糊聚类和F统计量确定了最佳的分类及分类阈值,根据温度与热误差之间的灰色关联度确定出温度敏感点,进而建立补偿模型。对实验结果的分析表明,温度敏感点在两种状态下是动态变化的,不同状态下的补偿模型并不通用;实际生产中的热误差补偿应优选实切状态下的热误差模型。     

[可靠性建模及试验技术]面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置

面向五轴联动数控机床的可靠性试验提出多维力随动加载方法,对五轴联动进给主轴施加多维力载荷,形成复杂进给抗力,部分模拟主轴复杂切削力环境。基于6-PUS并联机构研制多维力随动加载装置,采用模糊PID控制器建立显式力控制系统,比例和积分增益可随加载误差自适应调节。在五轴联动数控机床上开展多维力随动加载实验,结果表明,加载装置能够跟随机床主轴的单轴、三轴联动和五轴联动进给运动,根据期望值对主轴施加三维力,加载误差小于3.2%,在机床执行多种加工轨迹时形成有效进给抗力,为后续引入动态加载模拟复杂切削力提供理论和装备支撑。研究成果可为数控机床可靠性试验提供低成本、可循环的加载方式,有利于测试的规模化和标准化发展,也可为精度保持性、超载试验、跑合试验等机床性能测试提供新的负载模拟思路。     

普通机床数字化改造研究

普通机床数控化改造是综合性很强的一门机电一体化技术,本文就如何实现改造进行了分析并提供了一些方法和思路,从数控系统、主运动变速、控制方式、伺服驱动系统、机械系统等方面论述了普通机床数控化改造方案的确定原则.     

基于威布尔模型的数控机床可靠性分析

针对数控机床的运行可靠性规律进行了研究。根据采集的国产机床运行数据,对其无故障运行间隔时间进行统计分析,确定其分布类型服从威布尔分布。利用威布尔分布的参数评估方法,确定出三参数威布尔分布的各个特征量,并与两参数威布尔分布相比较。运用威布尔分布模型及可靠性评定方法确定出数控机床的平均无故障时间和使用可靠性规律。     

锥面砂轮数控磨齿机运动控制系统电气参数设计研究

在分析锥面砂轮数控磨齿机工作原理、结构及特点的基础上,系统地建立了锥面砂轮数控磨齿机运动控制系统重要电气参数的设计方法,分析了运动速度与电动机功率的定量关系,给出了一个锥面砂轮数控磨齿机运动控制系统电气参数的设计实例。该方法能够对锥面砂轮数控磨齿机电气参数进行更为准确合理的设计,提高系统的经济性,并能推广应用于一般数控机床运动运动控制系统电气参数的设计。     

数据驱动下基于元动作的数控车削能耗预测方法

针对传统的能耗预测模型预测精度较低、泛化性差的问题,提出一种数据驱动下基于元动作的数控车削能耗预测方法。通过分析数控车床的能耗特性,揭示各时段元动作与能耗的关联关系;提出车削元动作及能耗数据的获取方法,并通过元动作状态对数控车床状态进行判断;使用高斯过程回归构建以元动作状态作为输入的数控车削能耗预测模型,实现数据驱动的数控车削加工能耗动态预测。最后,对比3种拟合算法,验证高斯过程回归算法的优越性,并通过比较理论模型和基于元动作的数据模型,以加工某轴类工件为例,验证该方法的有效性。     

数控机床故障原因分析方法浅谈

本文结合作者多年来从事数控机床故障分析与诊断方面的工作实践,系统地介绍了简便、快捷、实用的数控机床故障修理<契合法>、<差异法>和<共变法>,帮助分析、诊断出可能导致故障的原因,准确、迅速地排除,确保数控机床的运行.     

基于三维步距规的数控机床误差辨识研究

基于三轴数控机床的空间误差模型,使用三维步距规识别数控机床空间几何误差。运用三维体积位置精度测量的思想,分步测量得到数控机床在指定离散位置的误差。将各个误差元表示为各个运动轴位置的多项式函数,配合误差模型,可辨识出机床的全部21项几何误差。