专利名称：五轴联动加工中心的可靠性试验方法
技术领域：
本发明主要涉及到加工中心领域，特指一种适用于五轴联动加工中心的可靠性试 验方法。
背景技术：
五轴、六轴联动加工中心是一种科技含量高、高精密度、专门用于加工复杂曲面的 机床，被公认为是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机 曲轴等等加工的唯一手段，其质量水平对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高 精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。可靠性是加工中心重要质量特征，是加工中 心国际竞争力重要保证，研究加工中心可靠性意义重大。加工中心可靠性研究大多采用这样的思路首先选取若干台加工中心，然后通过 长时间的使用得到加工中心的故障数据，并将数据整理分类，建立相应数据库，在这些故障 数据的基础上进行可靠性分析，如FMFA或FMECA方法，有针对性的提出改进措施，提高加工 中心的可靠性水平；同时，利用收集到的加工中心试验时间数据对其寿命分布进行估计，得 到产品的可靠性参数，对其可靠性进行评估和预测。由以上的研究思路不难看出，传统方式进行加工中心可靠性试验存在以下不足1)对加工中心的可靠性试验集中在使用阶段，只是通过现场试用代替可靠性试 验。但是大量工程实践表明，产品研制阶段的可靠性试验对提高产品可靠性水平效果更明 显，可靠性试验应该在研制阶段就开展。2)可靠性分析所需数据主要是基于现场数理统计方法得到。由于现场统计方法采 样周期长，信息反馈慢，而目前加工中心技术更新快、市场交货周期短，两者之间及不协调， 可靠性研究严重滞后，另外，现场数理统计方法还受环境条件和操作人员水平影响，造成失 效和故障数据的准确度不高，真实的故障原因有时很难分析出来等方面的问题。3)在加工中心可靠性试验中，判断加工中心的故障的判定大多数基于操作人员的 判断，由于操作人员水平的高低不同可能对出现的故障不能及时准确的判定，造成故障的 发现不及时，甚至对加工中心带来破坏性的损坏。因此在试验时应及时准确判定系统状态， 做出故障判断，以保证加工中心故障数据的准确性和完整性，而现场使用试验难以满足要 求。

发明内容
本发明要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种原理简单、操作简便、测量精度高、可靠性好的五轴联动加工中心的可靠性试验方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于步骤为①在实验室中搭建可靠性测试系统；②对加工中心实施预热，检测加工中心各项功能是否正常；
③按照典型工艺参数和方法加工试验用工件，通过可靠性测试系统对加工中心状 态进行监测；④循环进行上述步骤②-③；通过观察和可靠性测试系统对加工中心的功能和状 态进行检测，同时定时检测加工中心精度，以判断是否发生精度严重衰退或丧失，并判定故 障；⑤统计加工中心累计无故障工作时间Ttl、故障次数R以及修复时间T1，计算加工中 心的可靠性指标，评估其可靠性水平。作为本发明的进一步改进所述步骤①中，所述实验室中环境温度为25士5°C，相对湿度为40% 75%，采用 标准大气压。所述步骤①中，所述可靠性测试系统包括监测加工中心状态的振动测量装置、噪 声测量装置、温度测量装置、控制装置以及精度测量仪器。所述步骤②中，所述加工中心预热一般在加工中心停止中断试验4小时以上后重 新试验时进行。所述步骤③，所述试验用工件为整体式叶轮所用毛坯，毛坯主体为Φ220Χ80的 圆柱体，毛坯的尾端有Φ120Χ40的小圆柱段，毛坯材料为硬铝。与现有技术相比，本发明的优点在于(1)本发明将试验放在实验室进行，采用现场使用相同的环境，并且有专门的试验 设备和专业人员，对试验过程进行监测和记录，得到的可靠性数据及时、准确、可靠；(2)本发明采用加工叶轮的方法能够充分考核加工中心各项功能，叶轮的加工过 程涉及到加工中心主轴变速、进给、换刀、冷却、多轴联动等几乎所有功能，再配合适当的工 艺参数可以全面的考核加工中心各方面的性能；(3)本发明在试验过程中，加工中心的故障不再单纯依靠操作人员观察判定，而是 由技术人员通过自身观测和利用可靠性测试系统对加工中心的状态进行实时监测，获得加 工中心的状态，以判定是否发生故障，避免了操作人员技术水平高低不同带来的故障判定 不准确、不及时的情形，因此能够更及时准确判定系统状态，做出故障判断，保证加工中心 故障数据的准确性和完整性。(4)本发明试验中出现的故障由专业人员及时维修处理，相对现场试验需要返厂 维修来说，大大减少了维修环节的时间。另外由于试验集中在实验室进行，试验的时间可以 根据试验的进程安排，使得时间利用率提高，提高了可靠性试验效率，缩短可靠性试验的周 期。


图1是本发明方法的流程示意图；图2是本发明在具体应用实例中试验用叶轮毛坯的结构示意图；图3是本发明在具体应用实例中加工完成的叶轮的结构示意图；图4是本发明在具体应用实例中进行故障判定的流程示意图。
具体实施例方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明的加工中心可靠性试验方法，主要是在实验室条件 下，将整体式内燃机叶轮的加工过程作为加工中心可靠性试验过程，来考核加工中心在规 定时间内的性能。其具体步骤为(1)在实验室条件下搭建可靠性测试系统，并对可靠性测试系统及其他测量设备 仪器进行调试，保证能够有效监测和检测加工中心状态。(2)对加工中心实施预热，检测加工中心各项功能是否正常，出现问题及时记录和 处理。在做好准备工作后，预热加工中心一段时间，初步检测加工中心各项功能是否正常， 预热按照下列内容进行1、用数控装置指令控制主轴转速，进行低、中、高三档转速变换正转、反转及启动、 停止试验；每个动作变换进行3次。2、用数控装置指令控制X，Y，Z，A，C坐标轴进给，进给量按低、中、高三档及快速变 换，其行程应为全行程，快速进给的行程应大于全行程之半。每个动作进行3次。3、用数控装置指令控制刀库逐位转换、越位转换以及松抓刀试验。每个动作进行3次。4、对加工中心进行试验，试验液压、润滑、冷却系统等性能，要求调整方便，动作灵 活、润滑良好，冷却充分，不渗漏。在规定系统压力下，试验液压控制的各部件动作的准确性 和可靠性。(3)按照典型工艺参数和方法加工试验用工件，通过可靠性测试系统对加工中心 状态进行监测，及时准确判断和记录加工过程中出现的各种故障。完成加工中心预热后，进行可靠性试验，试验过程为按照预定工艺参数加工整体 式燃气发动机叶轮，其工艺过程如表1所示表1叶轮加工工艺过程
权利要求
1.一种五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于步骤为①在实验室中搭建可靠性测试系统；②对加工中心实施预热，检测加工中心各项功能是否正常；③按照典型工艺参数和方法加工试验用工件，通过可靠性测试系统对加工中心状态进 行监测；④循环进行上述步骤② ③；通过观察和可靠性测试系统对加工中心的功能和状态进 行检测，同时定时检测加工中心精度，以判断是否发生精度严重衰退或丧失，并判定故障；⑤统计加工中心累计无故障工作时间Ttl、故障次数R以及修复时间T1,计算加工中心的 可靠性指标，评估其可靠性水平。
2.根据权利要求1所述的五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于所述步 骤①中，所述实验室中环境温度为25士5°C，相对湿度为40% 75%，采用标准大气压。
3.根据权利要求1或2所述的五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于所 述步骤①中，所述可靠性测试系统包括监测加工中心状态的振动测量装置、噪声测量装置、 温度测量装置、控制装置以及精度测量仪器。
4.根据权利要求1或2所述的五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于所 述步骤②中，所述加工中心预热一般在加工中心停止中断试验4小时以上后重新试验时进 行。
5.根据权利要求1或2所述的五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其特征在于所 述步骤③，所述试验用工件为整体式叶轮所用毛坯，毛坯主体为Φ220Χ80的圆柱体，毛坯 的尾端有Φ120Χ40的小圆柱段，毛坯材料为硬铝。
全文摘要
本发明公开了一种五轴联动加工中心的可靠性试验方法，其步骤为①在实验室中搭建可靠性测试系统；②对加工中心实施预热，检测加工中心各项功能是否正常；③按照典型工艺参数和方法加工试验用工件，通过可靠性测试系统对加工中心状态进行监测；④循环进行上述步骤②-③；通过观察和可靠性测试系统对加工中心的功能和状态进行检测，同时定时检测加工中心精度，以判断是否发生精度严重衰退或丧失，并判定故障；⑤统计加工中心累计无故障工作时间T0、故障次数R以及修复时间T1，计算加工中心的可靠性指标，评估其可靠性水平。本发明具有原理简单、操作简便、测量精度高、可靠性好等优点。
文档编号G01D21/00GK102059584SQ20101054618
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者于乃辉, 尚建忠, 张春华, 张详坡, 王卓, 陈循, 陶俊勇 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学