链式刀库及机械手实验室试验方案|加工中心

4.2链式刀库及机械手实验室试验方案

本文链式刀库可靠性试验台搭建的主要目的为：一是通过采集的故障数据，对链式刀库及机械手的可靠性进行评估；二是通过实验室试验暴露链式刀库及机械手故障，从而找出刀库的设计缺陷或薄软环节，并提出相应的改进措施，为刀库后期的再开发提供依据。

4.2.1试验的前期准备

(1) 链式刀库试验样本的抽取原则

1) 所抽取的链式刀库及机械手试验样本必须具有出厂合格证，同时必须能够完成说明书规定的功能，且技术条件达到试验要求；

2) 试验样本必须具有详尽的使用说明书或者操作说明书以及零部件清单，方便后续的维修、保养、零部件的更换；

3) 试验样本必须是正常生产条件下的生产的批量产品，并且为近期的产品；

4) 试验样本必须按照批量进行样本数量的选取。

(2) 链式刀库及机械手试验样本的抽取

1) 根据样本数量的要求，从正常条件下生产的批量产量中随机抽取；

2) 所抽取的试验样本必须具备一般性，不能进行特殊的处理；

3) 试验样本必须是合格产品，并且能够完成既定的功能。

(3) 链式刀库及机械手可靠性试验环境要求

链式刀库及机械手实验室可靠性试验的目的是为了在实验室模拟刀库的换刀过程，并在此基础上进行可靠性试验，在较短的时间内获得可靠性数据，据此对刀库可靠性进行评估。为了得到更加精确的可靠性数据，实验室试验必须能够模拟刀库的换刀过程，此外，刀库的工作环境也是一个必须考虑的问题，即链式刀库及机械手可靠性试验的试验环境要尽量模拟刀库的真实工作环境。经长期观察，链式刀库及机械手的工作环境要求如下：

室温要求：15?35°C;室内相对湿度要求：45%?75%;室内大气压力要求： 8⁶Kpa?l〇⁶Kpa;环境中振动的要求：<75dB。

4.2.2试验要求及试验内容

(1) 链式刀库及机械手可靠性试验要求

1) 链式刀库刀具（模拟刀具）配备要求

在链式刀库上安装的刀具或模拟刀具必须包括：最大质量刀具、最大直径刀具、最大刀具重力矩刀具。

2) 试验人员配备要求

进行可靠性试验时必须配备1?2名能够熟练操作刀库的操作人员；以及1? 2名可进行刀库故障维修的维修人员。在试验人员中，必须能够对试验数据进行及时的收集及简单分类处理。

3) 试验前链式刀库及机械手的检验

在进行可靠性试验之前，要对可靠性试验台能否完成既定功能进行检验，其中包括刀仓正反转检验、刀仓交换刀具检验、气缸推刀回刀检验、机械手抓刀检验、机械手换刀检验、系统对数据自动记录检验等。

4) 相关传感器的安装

为了使试验台能够更好地模拟刀库换刀过程，同时避免试验台因为过度运行导致的故障，需要安装一系列传感器对链式刀库及机械手进行实时地检测，所选用的传感器包括噪声传感器对环境噪声进行检测、温度传感器对刀仓电机和机械手电机进行检测、加速度传感器对机械手加速度进行检测、振动传感器对试验台整体的振动进行检测等。

5) 实时监测与定期维护

在进行链式刀库及机械手可靠性试验时，需要对刀库的一些性能指标进行实时地检测，比如刀仓电机和机械手电机的运行状态。刀库在实际工作中的换刀频率相对较低，电机不会长时间地工作，因此电机不会出现温度过高的情况，而在实验室试验中，由于刀库要连续运转，所以可能会导致电机过热，此时就需要对电机温度进行实时地检测，当检测到电机温度上升到一定值时，为避免因过热导致电机烧坏，需要停机一段时间。

为保障试验的持续性，在试验台运行一段时间后就要对刀库及机械手进行常规的维护，维护项目包括对机械结构进行润滑，对螺栓进行紧固，对电路接线进行紧固等。

(2) 链式刀库及机械手可靠性试验方法

试验可按手动换刀和自动随机换刀的方式连续进行。

(3) 链式刀库及机械手可靠性试验内容

为了更加准确地评估产品的可靠性，所收集的可靠性数据必须是偶然故障期。因此，在可靠性试验台搭建完成之后，需要对被试刀库及机械手进行至少一个月的空运转试验，以此来消除刀库及机械手的早期故障。在消除早期故障之后，才能真正进行可靠性试验。具体的试验内容如下（JB/T 10791.1-2007):

1) 最大重量刀具的交换试验

对装入的最大重量刀具进行交换试验，刀具在每个刀套中的交换次数不应少于5次，试验过程中不应出现掉刀、卡刀等现象。

2) 最大直径刀具的交换试验

在相邻刀套中装入满足要求的最大直径刀具，并进行试验。试验过程中不应出现掉刀、卡刀等现象。同时可进行相邻刀套空刀的交换试验。

3) 最大重力矩刀具的交换试验

对装入刀库的满足最大刀具重力矩的刀具进行换刀试验，刀具在每个刀套中的交换次数不应少于5次。试验过程中不应出现掉刀、卡刀等现象。

4) 刀库最大容量刀具的交换试验

试验过程中刀库满载，并且所装刀具满足最大刀具直径、最大刀具重量、最大刀具重力矩等的要求。此时进行试验，每个刀具的交换试验次数不应少于10 次，试验过程中不应出现掉刀、卡刀等现象。

5) 刀库运行噪声试验

将刀库装满刀具，所装刀具中需要包括最大直径刀具、最大重量刀具、最大重力矩刀具。对刀具进行随机交换试验，在自动换刀装置lm的距离进行噪声监测。此时刀库不应出现异常的噪声，试验过程中噪声声压级不应超过75dB。

6) 随机换刀试验

将刀库装满刀具，所装刀具中需要包括最大直径刀具、最大重量刀具、最大重力矩刀具。进行连续随机换刀试验，每个刀具的交换次数不应少于10次，试验过程中不应出现掉刀、卡刀等现象。

4.2.3试验数据收集方法

链式刀库及机械手实验室可靠性试验数据主要由前期编写VB程序进行自动收集。为了方便数据的查看，试验台操作人员应以天为单位对所收集的可靠性数据进行统计，填写附录A表。若有故障，应填写故障记录附录B表。

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