本文通過搭建加工中心盤式刀庫可靠性試驗臺預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對盤式刀庫的狀態(tài) 監(jiān)測以及狀態(tài)信號的記錄，在此基礎上進行比較分析，選擇適當?shù)臓顟B(tài)信號建立關系 模型并求取故障預警閾值，最終實現(xiàn)故障預警。
本課題研究的目的在于對盤式刀庫換刀系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測與故障預警，收集狀態(tài)信號，包括正常運行時的狀態(tài)信號與臨界故障時的狀態(tài)信號，在所收集的數(shù)據(jù)基礎上 進行趨勢分析并進行故障預警，提高盤式刀庫換刀系統(tǒng)的可靠性水平。因此，故障預 警系統(tǒng)應具備以下功能：
本章首先對盤式刀庫換刀系統(tǒng)可靠性試驗臺的結構、性能參數(shù)和換刀流程進行了 分析；其次，介紹了試驗臺預警系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標，然后以所要完成的目標為導引， 對所需的硬件設備和軟件做了簡要概述。在此基礎上，對預警系統(tǒng)的總體方案進行了 設計，選擇PLC為下位機、選擇數(shù)據(jù)采集卡PCI對振動信號和溫度信號進行監(jiān)測。
本章首先運用JM3815無線靜動態(tài)應力應變儀采集了結構的應力應變數(shù)據(jù), 一方面得到了結構在實際工作過程中的應力應變數(shù)據(jù)，另一方面驗證了有限元 仿真的準確性。其次運用傅里葉分析儀對結構進行了模態(tài)實驗得到了結構準確 的模態(tài)參數(shù)，集合上一章得到的結構的模態(tài)振型，使我們對于機床的靜態(tài)特性 有了更深一步的了解。
本論文在深入研宄機床靜力學、動力學分析方法國內(nèi)外研宄現(xiàn)狀的基礎上, 對龍門加工中心關鍵部件以及整機裝配體進行了比較完善的靜動態(tài)特性分析與 研究。完成了預期的工作任務，達到了全面了解機床靜動態(tài)特性的目的。論文 的總結如下：
精工加工中心電磁懸浮系統(tǒng)的基本原理是通過電磁繞組感應出的電磁力吸引導 軌，電磁力的方向與橫梁的重力方向相反。當電磁力逐漸增加到與移動橫梁的重力相 等時，移動橫梁就會懸浮起來完全與導軌分開，從而實現(xiàn)無摩擦的運動。電磁懸浮系 統(tǒng)有兩種：排斥型和吸引型。
假設立柱與床身構成的結合面為理想結合面，即假定結合面之間的接觸壓力在整 個結合面上為常數(shù)，結合面上各點均勻接觸，并在所有的接觸點上具有相同的力學性 質(zhì)。使用吉村允孝法計算床身與立柱間結合面的等效剛度。
理論與試驗相結合的方法把機械結構有限元理論模態(tài)分析的正過程和試驗模 態(tài)分析的逆過程有機地結合起來，并根據(jù)實際需要交替反復應用，從而實現(xiàn)了機 械結構的動力修改至動態(tài)優(yōu)化設計的全過程，以求得系統(tǒng)最優(yōu)的數(shù)學模型及其最 優(yōu)的動態(tài)特性模態(tài)分析，稱為理論——試驗模態(tài)分析。該方法進一步擴大了前兩 種方法工程應用的范圍并顯著提高其工程應用的效果，己成為目前的發(fā)展方向。
本論文以1060型立式加工中心進行研究，該加工中心為立式床身式結構，進給軸為X、Y、Z三座標控制， ******快移速度達20m/min(Z軸：15m/min);主軸為伺服電機動力驅(qū)動，功率為 7.5/11Kw，最高轉(zhuǎn)速達8000rpm;采用臺灣進口上銀雙螺母預壓C3級滾珠絲杠和 重載精密滾動直線導軌，絲杠兩端采用預拉伸機構，大大消除了熱變形對機床精 度的影響，機床定位精度達±0.0〇5mm，重復定位精度達±0.003mm;采用進口臺 灣刀庫，容量16-24把可選，換刀準確可靠，最快換刀時間小于2.5秒；機床數(shù) 控操作系統(tǒng)可以客戶自選，機床能夠?qū)崿F(xiàn)對各種盤類、板類、殼體、凸輪、模具 等復雜零件一次裝夾，完成鉆、銑、鏜、擴、鉸、攻絲等多種工序加工，適合于 多品種、中小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，對復雜、高精度零件的加工更能顯示其優(yōu)越性； 機床如配置第四、五軸，可實現(xiàn)對復雜回轉(zhuǎn)類零件的高效、高精自動化加工。機 床適合航空航天、軍工國防、汽車摩托車、工程機械、制冷石化、機車車輛等行 業(yè)的中小型零件的高效、高精自動化加工。
模態(tài)分析理論是一門融振動理論、信號分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)理統(tǒng)計及自動控 制理論于一體的綜合，并結合自身內(nèi)容的發(fā)展，形成的一套獨特的理論。模態(tài)分 析實質(zhì)上是一種坐標變換[22][23]t24][25]。其目的在于把原物理坐標系統(tǒng)中描述的相應 向量轉(zhuǎn)換到“模態(tài)坐標系統(tǒng)”中來描述。在物理坐標系統(tǒng)中，彈性力和阻尼力往 往和兩座標的相對位移與相對速度有關，即對應的矩陣為非對角陣，對于有成千 上萬自由度的系統(tǒng)，解非對角陣（或耦合方程）既費時又會產(chǎn)生很大誤差。向量 并不一定正交，而模態(tài)坐標中的正交向量能更好地反映結構特性。模態(tài)試驗就是 通過對結構或部件的試驗數(shù)據(jù)的處理和分析尋求其“模態(tài)參數(shù)”的。主要應用有：
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