通過對第四章中的式(4-17)分析后可知，可以通過多種途徑達(dá)到降低精工加工中心 主傳動系統(tǒng)能耗的目的：如改進(jìn)工件加工工藝，優(yōu)化加工時間，降低工件加工過 程中的待機(jī)空載時間；合理規(guī)范精工加工中心操作方法，降低精工加工中心加工過程中的 輔助系統(tǒng)能耗和各種機(jī)械損耗等。接下來通過具體的分析得到主傳動系統(tǒng)相應(yīng)的 節(jié)能優(yōu)化措施。
精工龍門加工中心懸浮的機(jī)械橫梁是由雙電磁懸浮系統(tǒng)共同控制，因此本章對兩 個電磁懸浮系統(tǒng)的耦合狀況進(jìn)行了分析。通過對兩個電磁懸浮系統(tǒng)的受力分析并利用 牛頓第二定律推導(dǎo)出兩個電磁懸浮系統(tǒng)的耦合定量關(guān)系。耦合的存在并不都是不利 的，由于兩個電磁懸浮系統(tǒng)由機(jī)械橫梁連接在一起，所以可以使兩個電磁懸浮系統(tǒng)具 有強(qiáng)迫的協(xié)調(diào)同步性能，利用機(jī)械耦合可以提高兩個電磁懸浮系統(tǒng)的同步性能提高加 工精度。在耦合存在的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了氣隙、速度雙重交叉耦合同步控制來降低兩個懸 浮系統(tǒng)的同步誤差。仿真結(jié)果表明氣隙、速度交叉耦合同步控制可以很好地減小兩個 懸浮系統(tǒng)懸浮氣隙的同步偏差。
由第三章知兩個電磁懸浮系統(tǒng)具有一定的耦合關(guān)系。當(dāng)懸浮系統(tǒng)啟動時機(jī)械橫梁 偏離水平位置或者其中一個電磁懸浮系統(tǒng)受到干擾使橫梁偏離時，兩個電磁懸浮系統(tǒng) 的懸浮氣隙都會同時發(fā)生變化，進(jìn)而電磁力會發(fā)生相應(yīng)的變化。如果認(rèn)為受到的耦合 影響是一種干擾時，則應(yīng)該對耦合的系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制。使得兩個存在耦合關(guān)系的系 統(tǒng)解耦成兩個獨(dú)立的子系統(tǒng)，從而一個系統(tǒng)的變化完全不會影響到另外一個系統(tǒng)。本 章采用逆系統(tǒng)解耦控制。
為了處理模式識別的問題Vapnik提出了支持向量機(jī)的想法，通過的不斷研究和 探索，支持向量機(jī)知識理論取得了很大的進(jìn)展。支持向量機(jī)可以被用來尋找線性可分 情況下的最優(yōu)分類面。最優(yōu)分類面不僅要求能將兩類不同的數(shù)據(jù)正確地分類(訓(xùn)練失 敗率接近0)，而且還要盡可能的使它們的分類間距到達(dá)******。SVM是為了能夠?qū)ふ?到一個滿足分類要求的超平面而被研發(fā)出來的，并且它需要使訓(xùn)練集中的點(diǎn)距離這個 分類面達(dá)到的距離最遠(yuǎn)，也就是說希望能夠?qū)ふ业揭粋€分類面使它雙側(cè)的空白地區(qū)盡 可能的大。過兩種不同類型的樣本，離分類面最近的，并且能夠平行于最優(yōu)分類面- 超平面Hu H2的訓(xùn)練樣本就稱為支持向量。
如圖2.5所示，圓盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺主要由以下七個部分組成：1.控 制柜，用于實(shí)現(xiàn)對自動換刀系統(tǒng)的控制作用，囊括電氣系統(tǒng)、下位機(jī)PLC以及 上位機(jī)VB控制程序等；2.地平鐵，作為平面基準(zhǔn)以及橫向?qū)蜃饔?，保證試 驗(yàn)臺能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)自動換刀，同時地平鐵材料選擇HT200,具有很好的減震作 用；3,下支撐架，連接上支架以及地平鐵作用，且能夠自由調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺位置以 及微調(diào)自動換刀系統(tǒng)位置；4.上支架，連接下支架以及刀庫主體，且能夠微調(diào) 上下以及左右相對位置；5.自動換刀系統(tǒng)，試驗(yàn)臺主體部分；6.虛擬主軸，用 虛擬主軸代替真實(shí)主軸完成換刀動作簡單實(shí)用；7.虛擬主軸位置調(diào)節(jié)墊板，在 橫向上自由調(diào)節(jié)虛擬主軸位置以及縱向上微調(diào)虛擬主軸位置。
啟動與關(guān)閉控制電路的功能：控制整個電路的正常啟動與關(guān)閉，同時具備在 突發(fā)狀況下能夠迅速有效的切掉電源的功能。整個電路的啟動與關(guān)閉控制電路如 圖2.10所示。
選擇PLC型號要根據(jù)具體需要的輸入輸出端口數(shù)目以及PLC的存儲容量大 小來選定，同時也要考慮到通訊協(xié)議模式，為后面編程做準(zhǔn)備。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，如下 表2.2 PLC輸入接線端口、2.3 PLC輸出接線端口所示，可以看出，PLC輸入接 線端口至少需要11個，輸出接線端口至少需要6個。總共至少需要17個I/O輸 入輸出接點(diǎn)。
本章設(shè)計(jì)并搭建了盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺。首先設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺的基本結(jié)構(gòu)， 試驗(yàn)臺主要包括下支架、上支架以及虛擬主軸等部件，并在這些部件上設(shè)計(jì)了微 調(diào)結(jié)構(gòu)以及預(yù)留了傳感器安裝位置，便于后期對試驗(yàn)臺的調(diào)試；其次設(shè)計(jì)了電氣 系統(tǒng)，主要包括啟動與開閉控制電路、三相電機(jī)控制電路以、單相強(qiáng)電控制電路 以及單相弱電控制電路，保證對執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的控制；最后完成對控制程序的設(shè) 計(jì)，主要包括上位機(jī)VB程序控制以及下位機(jī)PLC程序控制，保證對自動換刀 系統(tǒng)的控制以及數(shù)據(jù)的記錄功能。
搭建完圓盤式刀庫可靠性試驗(yàn)臺后，首先讓試驗(yàn)臺空刀運(yùn)轉(zhuǎn)至少一個月，每 天至少運(yùn)轉(zhuǎn)五個小時以上，這樣做的目的是為了消除早期故障。試驗(yàn)臺在運(yùn)行之 初，由于刀庫本身以及各個支架和虛擬主軸制造的缺陷，導(dǎo)致刀庫可靠性試驗(yàn)臺 的故障率比較高，故在做可靠性試驗(yàn)之前應(yīng)該消除這些缺陷。早期故障排除之后， 應(yīng)該按照規(guī)定的可靠性試驗(yàn)方法，進(jìn)行換刀試驗(yàn)，在不改變失效機(jī)理的前提下， 加速暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，同時在試驗(yàn)過程中要對不同的故障信息進(jìn)行及時 有效的記錄和處理。
實(shí)驗(yàn)室故障數(shù)據(jù)是從圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)試驗(yàn)臺搭建完成后，滿刀運(yùn)轉(zhuǎn) 一個月以后開始記錄的。選取了從2011年~2013年間的故障數(shù)據(jù)。通過附錄1 表A-2對實(shí)驗(yàn)室自動換刀系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄，并判斷故障類型，將試驗(yàn)臺試驗(yàn)過 程中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障通過附錄1表A-6進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4.2。
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